Справочные материалы «Угольной промышленности»

Виды угля
Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля – растительные остатки. В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают четыре его типа: бурые угли (лигниты), каменные угли, антрациты и графиты. В западных странах имеет место несколько иная классификация – лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно.

Антрацит – самый глубоко прогревавшийся при своем возникновении из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации. Характеризуется большой плотностью и блеском. Содержит 95% углерода. Применяется как твердое высококалорийное топливо (теплотворность 6800-8350 ккал/кг). Имеют наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняются. Образуются из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров.

Каменный уголь – осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300–350 миллионов лет тому назад. По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями. Содержат до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняются. Образуются из бурого угля на глубинах порядка 3 километров.

Бурый уголь – твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65–70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье. Содержат много воды (43 %), и поэтому имеют низкую теплоту сгорания. Кроме того, содержат большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 километра.

Уголь является наиболее распространенным в мире энергоносителем. Его запасы составляют примерно 1600 млрд. т и на порядок превосходят запасы нефти. Около 70% мировых разведанных запасов угля находится на территориях США, Китая и стран СНГ, включая Россию. По добыче на первых местах находятся Китай (более 1 млрд. т) и США (около 1 млрд. т). Всего же в мире ежегодно добывается примерно 5 млрд. т каменного угля.

Уголь обладает высоким значением чистого выхода полезной энергии, его сжигание позволяет получить высокотемпературное тепло и электроэнергию самым дешевым способом. Однако уголь как топливо не универсален и является самым загрязняющим энергоресурсом. Загрязнение атмосферы продуктами его горения приводит к кислотным дождям, коррозии металлов, гибели флоры и фауны, заболеваниям людей. Открытая добыча угля вызывает разрушение почвенного покрова, эрозию.

Крупнейшие резервы угля находятся в четырех странах мира. В США – 27% от общемировых запасов, в России – 17%, в Китае – 13% и Индии – 10%.В десятку государств, добывших больше всего угля в 2005 году (последние доступные сравнительные данные – в 2006 году добыча в большинстве стран выросла. К примеру, в США она составила 1 100 млн. тонн), входят: Китай ( 2 226 млн. тонн), США (951 млн. тонн, примерно 18.9% мировой добычи), Индия (398 млн. тонн), Австралия (301 млн. тонн), ЮАР (240 млн. тонн), Россия (222 млн. тонн, 5.1%), Индонезия (140 млн. тонн), Польша (98 млн. тонн), Казахстан (79 млн. тонн, 1.5%) и Колумбия (61 млн. тонн).

Первая десятка крупнейших импортеров угля выглядит следующим образом: Австралия, Индонезия, Россия, ЮАР, Китай, Колумбия, США, Канада и Польша. В первую пятерку крупнейших угольных экспортеров входят Япония, Южная Корея, Тайвань, Великобритания и Германия.

Крупнейшими потребителями угля ныне являются государства Азиатско-Тихоокеанского региона, на долю которых в 2005 году пришлось 63% использованного угля. На втором месте – Северная Америка (18%), на третьем – Европа (7%), на четвертом – страны бывшего СССР (6%). В 1985 году ситуация была кардинально иной. Тогда Европа потребляла 18% мирового угля, СССР – 17%, Северная Америка – 22%, а Азиатско-Тихоокеанский регион – 38%.

Примерно 13% добытого каменного угля используется металлургическими и сталелитейными предприятиями.

Мировые цены на уголь исторически были ниже цен на нефть и газ. Если в 1980-1990-е годы разница в ценах была относительно небольшой (в среднем, уголь был в три раза дешевле нефти и вдвое дешевле угля), то с 2001 года (начало бурного роста цен на нефть и газ) уголь превратился в рекордно дешевый вид топлива. Ныне он дешевле нефти, примерно в 5.5 раз, газа – примерно в 4 раза. Министерство Энергетики США в 2006 году опубликовала прогноз, согласно которому до 2019 года цены на уголь будут снижаться, впоследствии начнут расти. Согласно этому же прогнозу, к 2030 году объемы производства угля в мире удвоятся.

В атмосферу угольными шахтами и разрезами выбрасываются от 1,5 до 2 млрд. м³ метана, сбрасывается во внешние водоемы 34,4 % всех взвешенных веществ и 10 % нефтепродуктов, содержание которых достигает 40 мг/л, в том числе нитритов – до 0,6 мг/л, нитратов – до 4 мг/л.

Основные проблемы в области охраны окружающей среды:

• охрана водных ресурсов: очистка сточных вод от нефтепродуктов, минеральных солей, в том числе сульфатов, бактериальных загрязнений;
• охрана атмосферного воздуха: очистка от газообразных выбросов, главным образом от диоксида серы, оксидов азота и метанов, разработка технологий сжигания высокозольных и высокосернистых углей и шламов;
• восстановление нарушенных земель: снижение землеемкости горных работ, рекультивация глубоких карьерных выработок и отвалов большого объема, разработка бактериальных препаратов для ускоренной рекультивации породных отвалов;
• использование твердых отходов: расширение объемов применения твердых отходов в качестве минеральных вяжущих и строительных материалов, органоминеральных удобрений и других продуктов;
• золоотвалы угольных теплоэлектростанций – классический пример того, что геологи называют техногенным месторождением. Это скопления минерального вещества на поверхности земли, образовавшиеся в результате переработки полезных ископаемых (в нашем случае – сжигания угля) и пригодные по количеству и качеству для экономически эффективного промышленного применения. Жизнь сделала необходимым использование ископаемого угля как источника энергии, в результате образовались техногенные месторождения на основе отходов.

Итоговая таблица