Виды угля и его основные характеристики

Уголь сильно отличается от минеральных пород, которые состоят из неорганического материала. Уголь состоит из хрупкого растительного вещества и претерпевает множество изменений, прежде чем становится привычным черным и блестящим веществом, сжигаемым в качестве топлива. Виды угля представлены различными характеристиками.

Уголь проходит различные фазы карбонизации в течение миллионов лет, и его можно найти на всех стадиях разработки в разных частях мира.

Уголь ранжируется в зависимости от того, насколько он изменился с течением времени. Закон Хилта гласит, что чем глубже угольный пласт, тем выше его ранг. На более глубоких глубинах материал подвергается воздействию более высоких температур и давления, и больше растительных остатков превращается в углерод.

Торф

Торф — это не уголь, но при определенных обстоятельствах он может со временем превратиться в уголь. Торф — это скопление частично сгнившей растительности, прошедшей небольшое количество карбонизации.

Однако торф по-прежнему считается частью “семейства” угля, потому что он содержит энергию, которую содержали его первоначальные растения. Он также содержит большое количество летучих веществ и газов, таких как метан и ртуть, которые при сжигании представляют опасность для окружающей среды.

Торф сохраняет достаточно влаги, чтобы быть губчатым. Он может поглощать воду и расширять болото, образуя больше торфа. Это делает его ценным средством защиты окружающей среды от наводнений. Торф также может быть интегрирован в почву, чтобы помочь ей удерживать и медленно высвобождать воду и питательные вещества. По этой причине торф и так называемый “торфяной мох” ценны для садоводов.

Торф является важным источником энергии во многих странах, включая Ирландию, Шотландию и Финляндию, где его обезвоживают и сжигают для получения тепла.

Бурый уголь

Бурый уголь — это самый низший сорт угля. Он обуглился настолько, что превратился в торф, но содержит небольшое количество энергии — содержание углерода в нем составляет около 25-35%. Он добывается из относительно молодых угольных залежей, возраст которых составляет около 250 миллионов лет.

Бурый уголь, рассыпчатая коричневая порода, также называемая бурым углем или бутоном розы, сохраняет больше влаги, чем другие виды угля. Это делает его дорогостоящим и опасным для добычи, хранения и транспортировки. Он подвержен случайному сгоранию и при сгорании выделяет очень много углекислого газа. Большая часть бурого угля используется на электростанциях, расположенных очень близко к месту его добычи.

Бурый уголь в основном сжигается и используется для выработки электроэнергии. В Германии и Греции бурый уголь обеспечивает 25-50% электроэнергии, вырабатываемой углем. В США месторождения бурого угля вырабатывают электроэнергию в основном в штатах Северная Дакота и Техас.

Суббитуминозный уголь

Возраст суббитуминозного угля составляет около 100 миллионов лет. Он содержит больше углерода, чем бурый уголь, примерно на 35-45%. Во многих частях мира суббитуминозный уголь считается “бурым углем” наряду с бурым углем. Как и бурый уголь, суббитуминозный уголь в основном используется в качестве топлива для выработки электроэнергии.

Большая часть суббитуминозного угля в США добывается в штате Вайоминг и составляет около 47% всего угля, добываемого в Соединенных Штатах. За пределами США Китай является ведущим производителем суббитуминозного угля.

Битуминозный уголь

Битуминозный уголь образуется при большем нагревании и давлении, и его возраст составляет от 100 до 300 миллионов лет. Он назван в честь липкого, похожего на смолу вещества под названием битум, которое также содержится в нефти. Он содержит около 45-86% углерода.

Уголь — это осадочная порода, и битуминозный уголь часто содержит “полосы” различной консистенции, которые отмечают слои растительного материала, которые были спрессованы.

Битуминозный уголь делится на три основных типа: кузнечный уголь, каннельный уголь и коксующийся уголь. Кузнечный уголь имеет очень низкое содержание золы и идеально подходит для кузниц, где металлы нагреваются и формуются.
Каннельный уголь широко использовался в качестве источника каменноугольного масла в 19 веке. Каменноугольное масло получают путем нагревания каннельного угля с контролируемым количеством кислорода, процесс называется пиролизом. Каменноугольное масло использовалось главным образом в качестве топлива для уличных фонарей и другого освещения. Широкое использование керосина сократило использование каменноугольного топлива в 20 веке.

Коксующийся уголь используется в крупномасштабных промышленных процессах. Уголь коксуется — это процесс нагрева породы в отсутствие кислорода. Это снижает содержание влаги и делает его более стабильным продуктом. Сталелитейная промышленность зависит от коксующегося угля.

На долю битуминозного угля приходится почти половина всего угля, используемого для производства энергии в Соединенных Штатах. В основном его добывают в Кентукки, Пенсильвании и Западной Вирджинии. За пределами США такие страны, как Россия и Колумбия, полагаются на битуминозный уголь в качестве энергетического и промышленного топлива.

Антрацит

Антрацит — самый высокий сорт угля. В нем содержится наибольшее количество углерода, до 97%, и, следовательно, содержится больше всего энергии. Он тверже, плотнее и более блестящий, чем другие виды угля. Почти вся вода и углекислый газ были удалены, и он не содержит мягких или волокнистых участков, которые встречаются в битуминозном угле или буром угле.

Поскольку антрацит является высококачественным углем, он горит чисто, с очень небольшим количеством сажи. Он дороже других углей и редко используется на электростанциях. Вместо этого антрацит в основном используется в печах и горнилах.

Антрацит также используется в системах фильтрации воды. У него более мелкие поры, чем у песка, поэтому в нем задерживается больше вредных частиц. Это делает воду более безопасной для питья, санитарии и промышленности.

Антрацит обычно можно найти в географических районах, которые подверглись особенно напряженной геологической деятельности. Например, запасы угля на плато Аллегейни в Кентукки и Западной Вирджинии простираются до подножия Аппалачских гор. Здесь процесс орогении, или горообразования, способствовал достаточно высоким температурам и давлениям, чтобы образовался антрацит.

Китай доминирует в добыче антрацита, на его долю приходится почти три четверти добычи антрацитового угля. Другие страны, добывающие антрацит, включают Россию, Украину, Вьетнам и Соединенные Штаты (в основном Пенсильванию).

Графит

Графит является аллотропом углерода, что означает, что это вещество, состоящее только из атомов углерода. (Алмаз — это еще один аллотроп углерода.) Графит является заключительной стадией процесса карбонизации.

Графит хорошо проводит электричество и обычно используется в литий-ионных батареях. Графит также может выдерживать температуру до 3000 ° по Цельсию (5400 ° по Фаренгейту). Его можно использовать в таких изделиях, как огнестойкие двери, и в деталях ракет, таких как носовые конусы. Однако наиболее привычное использование графита, вероятно, в качестве карандашных “грифелей”.

Китай, Индия и Бразилия являются ведущими мировыми производителями графита.

Более подробно про структуру угля тут.