Бурый уголь

Бу́рый у́голь(чёрный лигни́т) —горючее полезное ископаемое,ископаемый уголь2-й стадииметаморфизма(переходное звено междулигнитомикаменным углем), образуется из лигнита или напрямую изторфа.
Бурым углём назывался уголь с высшей удельной теплотой сгорания влажной беззольной массы менее 24 МДж/кг, при отражательной способностивитринитав масле (R) ниже 0,50. Характеризуются бурые угли плотностью 1,2—1,5 т/м³, объёмной массой 1,05—1,4 т/м³, насыпной массой 0,7—0,97 т/м³. Бурые угли имеют разновидности:
По классификации в СССР подразделялись на стадии О1, О2, О3и классы 01, 02, 03 углефикации, на 3 технологические группы по влажности, по выходу первичной смолы полукоксования на 4 группы, по удельной теплоте сгорания на 4 подгруппы. По международной классификацииЕЭКподразделялись по влажности на 6 классов, по выходу смолполукоксованияна 5 групп. По принятой вСШАклассификации, бурым углям соответствуют суббитуминозные угли B и C, лигниты A и B. ВАвстралии,Индиии некоторых других странах вместо названия бурый уголь, употребляется название лигнит.
Классификацияископаемых углейдовольно запутана. Так, вЕвросоюзеиАнглиипользуются названием «лигнит» (которое считается синонимом бурого угля), а вАмерикелигнит и бурый уголь выделяются отдельно, причем очень чётко. ВРоссиислово «лигнит» чаще всего является синонимом бурого угля (последний термин более распространен), либо недействующим термином; реже понятие «бурый уголь» охватывает лигнит высокой степени углефикации (ВСУ) и не захватывает суббитуминозный уголь ВСУ (последний относят ккаменному).
Содержит 50—77 %углерода, 20—30 % (иногда до 40 %) влагии многолетучих веществ(до 50 %). Имеет черно-бурый или чёрныйцвет, реже бурый (чертана фарфоровой плитке всегда бурая). Образуются из отмершихорганическихостатков поддавлениемнагрузки и под действием повышеннойтемпературына глубинах порядка 1километра. Используется кактопливонатепловых электростанцияхикотельных, а также как химическое сырьё. Имеют низкуютеплоту сгорания, около 26МДж/кг.
Навоздухебурый уголь быстро теряет влагу, растрескивается и превращается в порошок.
Бурый уголь являетсяплотной, камнеподобной углистой массой от почти чёрного до светло-бурогоцвета, всегда с бурой чертой. В нём нередко заметна растительная древесная структура;изломраковистый, землистый или деревянный. Легко горит коптящим пламенем, выделяя неприятный своеобразный запахгари.
При обработкегидроксидом калиядает темно-бурую жидкость. При сухой перегонке образуетаммиак, свободный или связанный суксусной кислотой.Удельный вес0,5—1,5. Среднийхимический состав, за вычетомзолыисеры: 50—77 % (в среднем 63 %)углерода, 26—37 % (в среднем 32 %)кислорода, 3—5 %водородаи 0—2 %азота. Основные примеси в буром угле те же, что и в любом другом ископаемом угле.
Подавляющее большинство бурых углей повещественномусоставу относятся кгумитам.Сапропелитыи переходныегумусово-сапропелевыеразности имеют подчинённое значение и встречаются в виде прослоев впластах, сложенныхгумитами. Большинство бурых углей слагается микрокомпонентамивитринитагруппы (80—98 %) и только вюрскихбурых угляхСредней Азиипреобладают микрокомпоненты группыфюзинита(45—82 %); для нижнекарбоновых бурых углей характерно высокое содержаниелейптинита.
Бурые угли характеризуются повышенным содержаниемфенольных,карбоксильныхигидроксильных групп, наличием свободныхгуминовых кислот, содержание которых снижается с повышением степениметаморфизмаот 64 до 2—3 % и смол от 25 до 5 %. На некоторых месторождениях мягкие бурые угли дают высокий выходбензольногоэкстракта(5—15 %), содержащего 50—75 %восков, и имеют повышенное содержаниеуранаигермания.
Среднее содержание минерального остатка (золы) бурых углей составляет 20—45 % от массы сухого вещества. С повышением содержания золы теплотворная способность углей снижается, сложнее проектировать котельные установки тепловых электростанций и других устройств для сжигания углей. Основными компонентами золы углей являютсядиоксид кремния(около 30—60 %),оксид алюминия(порядка 10—20 %), а такжеоксиды кальция(7—15 %) ижелеза(8—15 %). Присутствие в золе больших количеств оксидовщелочных металловзаметно снижаеттемпературу плавлениязолы, что необходимо учитывать при проектировании топочных устройств. Элементный состав золы сильно зависит не только от доминирующих пород исходных растений, но и от условий формирования угольного пласта (глубина залегания, подземные водоемы, состав почвы на данной глубине и пр.). Для удобства проведения теплотехнических расчетов и проектирования устройств для сжигания углей существуют справочные таблицы с параметрами углей различных пород и их зольных остатков.
Угли подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение углей в процессе термического воздействия на них. Российская классификация отличается от западной.
ВРоссиивсе бурые угли относят кмаркеБ:
Угли подразделяются на технологические группы по спекающей способности; для указания технологической группы к буквенному обозначению марки прибавляется цифра, указывающая низшее значение толщины пластического слоя в данных углях, например Г6, Г17, КЖ14 и т.п.
По ГОСТ от 1976 г бурый уголь подразделяются по степениметаморфизма(углефикации) на три стадии: О1, О2, и О3и классы 01, 02, 03. Основой такого подразделения принята отражательная способностьвитринитавмаслеR°, нормируемая величина её для стадии О1— менее 0,30; О2— 0,30—0,39; О3— 0,40—0,49.
По международной классификации, принятойЕвропейской экономической комиссией(1957), бурые угли подразделяются на шесть классов повлажности(до 20, 20—30, 30—40, 40—50, 50—60 и 70 %) и пять групп по выходу смол полукоксования.
Среди разновидностей неофициально различают мягкие, землистые, матовые,лигнитовыеи плотные (блестящие). Выделяют также:
Другая классификация — немецкая, основана на процентном содержании элементов:
Наиболее крупныебассейныиместорождениябурых углей характерны для мезозойско-кайнозойскихотложений. Исключение составляют нижнекаменноугольные бурые углиВосточно-Европейской платформы(Подмосковный бассейн). В Европе залежи бурых углей связаны почти исключительно с отложениями неоген-палеогенового возраста, в Азии — преимущественно юрского, в меньшей степени мелового и палеоген-неогенового, на остальных континентах — мелового и палеоген-неогенового. ВРоссииосновные запасы бурых углей приурочены к юрским отложениям.
Значительная часть бурых углей залегает на небольших глубинах в угольных залежах глубинах 10—60 м, что позволяет отрабатывать их открытым способом. На отдельных месторождениях глубины залежей 100—200 м.
Материалом для образования бурого угля послужили различные пальмы, хвойные и лиственные деревья и торфяные растения, постепенное разложение которых подводой, без доступавоздуха, под прикрытием и в смеси сглинойипеском, постепенно ведёт к обогащению истлевающих растительных остатковуглеродомпри постоянном выделении летучих веществ. Одной из первых стадий такого истлевания, послеторфа, является бурый уголь, дальнейшее разложение которого завершается превращением вкаменный угольиантрацити дажеграфит.
Такой переход растительных остатков от слабо истлевшего состоянияторфачерез лигнит, бурый,каменный угольиантрацит, наконец в чистыйуглерод—графитсовершается, конечно, крайне медленно и вполне понятно, что, чем разновидности ископаемых углей богаче углеродом, тем древнее и геологический их возраст.Графитишунгитприурочены казойской группе,антрацитикаменный уголь— кпалеозойской, а бурый уголь кмезозойскойи преимущественнокайнозойской. Впрочем, каменный уголь встречается также и в мезозойских отложениях и, ввиду существования постепенного перехода между бурым и каменным углем, многими принято ископаемые угли моложемеловой системыназывать бурым углем, а более древние — каменным углем, хотя по своим признакам они и заслуживали бы скорее названия бурого угля.
Общие мировые ресурсы бурых углей оцениваются (до глубины 600 м) в 4,9 трлн т (1981), из них точно подсчитаны 1,3 трлн т, измеренные 0,3 трлн т. Основные запасы сосредоточены вРоссии,Германии,ПольшеиАвстралии. Из нихГерманияявляется основным поставщиком бурых углей,Россияна втором месте.
Откаменного углябурый уголь внешне отличается цветом черты на фарфоровой пластинке — она всегда бурая.
Самое важное отличие от каменного угля заключается в меньшем содержанииуглеродаи значительно большем содержании битуминозных летучих веществ и воды. Этим и объясняется, почему бурый уголь легче горит, даёт больше дыма, запаха и выделяет мало тепла. Из-за высокого содержания воды для сжигания его используют в порошке, в который он неминуемо превращается при сушке.
Содержаниеазотазначительно уступает каменным углям, но повышено содержаниесеры.
Кактопливобурый уголь вследствие своих недостатков (низкая теплота сгорания, повышенная влажность) имеет меньшее значение, чемкаменный уголь. Главным преимуществом бурого угля является низкаястоимость. Применяется как натепловых электростанциях(его используют такие крупные российские электростанции, какБерёзовская ГРЭС,Приморская ГРЭС,Благовещенская ТЭЦ), так и вкотельных. Используется для пылевидного сжигания (при хранении бурый уголь высыхает и рассыпается, легко размалывается), а иногда и целиком. Однако в Греции и особенно в Германии бурый уголь активно используется в тепловых электростанциях.
С большой скоростью распространяется получениежидкихуглеводородныхтопливиз бурого угляперегонкой. Послеперегонкиостаток годится для получения сажи. Из него извлекают горючий газ, получают углещелочные реагенты имонтан-воск(горный воск).
В мизерных количествах он применяется и для поделок.
Вдолине Латробдобывают 90—98,5% бурого угля всей Австралии.
Германия — крупнейший производитель бурого угля в Европе, соперничать с ней может только Россия. Из достоверных запасов бурого угля (80 млрд т) большая часть находится в Восточной Германии (Лаузицкий и Среднегерманский бассейны), а в Западной Германии выделяется бассейн к западу отКёльна(Нижнерейнский). Бурый уголь здесь добывается открытым способом. Бурый уголь — одна из основных статей экспорта Германии.
Солтонское угольное месторождение—угольное месторождение, расположенное наАлтае, в России. Прогнозируемые запасы оцениваются в 250 миллионов тонн. Уголь здесь добывается открытым способом. В настоящее время разведанные запасы бурого угля на двухразрезахсоставляют 34 миллиона тонн. В2006 годуздесь было добыто 100 тысяч тонн угля. Также на реке Селенга есть месторождение бурого угля.
Канско-Ачинский угольный бассейн, расположен на несколько сотен километров восточнееКузнецкого бассейнана территорииКрасноярского краяи частично вКемеровскойиИркутской областяхРоссии. Этот Центрально-Сибирский бассейн обладает значительными запасами энергетического бурого угля. Добыча ведётся в основном открытым способом (открытая часть бассейна составляет 45 тысяч км² — 143 миллиардов тонн угля пласты мощностью 15—70 м.). Встречаются также месторождения каменного угля.
Общие запасы составляют около 638 миллиардов тонн. Мощность рабочих пластов от 2 до 15 м, максимальная — 85 м. Угли сформировались в юрский период. Площадь бассейна поделена на 10 промышленно-геологических районов, в каждом из которых разрабатывается по одному месторождению:
Тунгусский угольный бассейнрасполагается на территорииРеспублики СахаиКрасноярского краяРФ. Основная часть его располагается вЦентрально-Якутской равнинев бассейнереки Леныи её притоков (АлданаиВилюя). Площадь около 750 000 км². Общие геологические запасы до глубины 600 м — более 2 триллионов тонн. По геологическому строению территорияугольного бассейнаподразделяется на две части: западную, которая занимаетТунгусскую синеклизуСибирской платформы, и восточную, входящую в краевую зонуВерхоянского хребта.
Угольные пласты этого бассейна сложены изосадочных породот нижнеюрского до палеогенового периодов. Залегание угленосных пород осложнено пологими поднятиями и впадинами. В Приверхоянском прогибе угленосная толща собрана в складки, осложнённые разрывами, мощность её 1000—2500 м. Количество и мощность угольных пластов мезозойского возраста в различных частях бассейна разнообразны: в западной части от 1 до 10 пластов мощностью 1—20 м, в восточной до 30 пластов мощностью 1—2 м. Встречаются не только бурые, но и каменные угли.
В тунгусских бурых углях содержится от 15 до 30 % влаги,зольностьуглей 10—25 %, теплота сгорания 27,2 МДж/кг. Пласты бурого угля имеют линзовидный характер, мощность меняется от 1—10 м до 30 м.
Месторождения бурого угля часто располагаются рядом с каменноугольными. Поэтому он добывается также в таких известных бассейнах какМинусинскийилиКузнецкий.
Начатое промышленно разрабатываться в начале XX века и истощённое к концу века месторождение. Под угли месторождения приспособлены были строившиеся местные предприятия металлургии и теплоэлектроснабжения.
В 60-80-е годы 20 столетия Украина добывала порядка 10 млн тонн бурого угля из Александрийского геолого-промышленного района Днепровского буроугольного района. Пик добычи пришелся на 1976 год, когдапроизводственное объединение«Александрияуголь» добыло 11722,7 тыс. тонн, получив 4079,7 тыс. тонн топливного буроугольного брикета. Днепровский бассейн расположен в центральной части Украины на территории 6 областей: Житомирской, Винницкой, Черкасской, Кировоградской, Днепропетровской, Запорожской. В его пределах выявлено около 200 месторождений c различными запасами и горно-геологическими условиями. Извлекаемые ресурсы Днепровского буроугольного района оцениваются в 1,15 млрд.тонн. В 2008 году, в ходе неудачного эксперимента с арендой производственных предприятий государственной холдинговой компании «Александрияуголь», добыча и реализация практически прекратилась и сократилась до исторического минимума в 41 тыс. тонн, а в 2009 была полностью прекращена. Возобновлена добыча на Мокрокалыгорском месторождении, запасы которого оцениваются в 7,76 млн т.Угольная промышленность Украинынасчитывает свыше 250 шахт и 6 карьеров, 64 обогатительные фабрики, 3 угледобывающие комбинаты, 17 заводов угольного машиностроения, 20 научно-исследовательских, проектно-конструкторских и технологических организаций.
Добыча бурого угля, в миллионахтонн: