1 мая 2023 БКС Экспресс | Уголь
Bybit запустила премаркет токена Notcoin
Реклама
Уголь — это первый вид ископаемого, который люди использовали в качестве топлива. Прежде чем сформироваться, он провел под землей много миллионов лет. Рассказываем, как уголь появился и какими способами его добывают сейчас.
Подарок времен динозавров
Еще в эпоху динозавров на Земле существовало множество разных растений, и их остатки скапливались в низинах — болотах или оврагах. Так образовывались торфяники, которые с течением времени оказывались под толстым слоем почвы: кислород туда не поступал, а температура и давление увеличивались, и органика переставала гнить.
В результате спустя многие годы, проведенные в такой среде, остатки древних растений превратились в ископаемый уголь.
Уголь, который используют в современной промышленности, различается по степени «зрелости» и бывает трех основных видов:
• Бурый уголь считается самым «молодым» из свои собратьев, он образовался около 50 млн лет назад. По сути, это «недозревший» уголь, и по многим свойствам он уступает другим видам: содержит всего около 65–70% углерода, а также много влаги, примесей и летучих веществ, поэтому дает едкий запах гари и большее количество дыма.
Есть у бурого угля еще одна особенность: при долгом контакте с воздухом он начинает растрескиваться и менять структуру. Среди всех видов угля он считается самым некачественным, так как выделяет слишком мало тепла при сгорании, всего 4–5,5 тыс. ккал на один килограмм.
Плюс у него только один — дешевизна. Бурый уголь залегает неглубоко, поэтому его легко и относительно недорого добывать.
• Каменный уголь более популярен в топливной промышленности и гораздо старше бурого угля — ему приблизительно 350 млн лет. Это крепкое и тяжелое ископаемое черного цвета.
Влаги в каменном угле мало, всего 5–6%, зато 75–95% углерода. При сгорании он выделяет до 7,5 тыс. ккал тепла на 1 кг вещества, и образуется меньше дыма.
Каменный уголь, в зависимости от состава, делится на несколько разновидностей. Так, газовые и длиннопламенные угли содержат больше летучих веществ, а жирные угли хорошо спекаются и оставляют после сгорания плотный шлак.
• Антрацит — самый «возрастной» уголь, считается максимально сформировавшейся разновидностью топлива. В нем практически нет влаги и минеральных примесей. Доля углерода — 94% и выше. Все вещества в нем полностью спрессованы и за счет этого максимально сконцентрированы. Благодаря таким свойствам антрацит имеет теплоту сгорания от 8,1 до 8,35 тыс. ккал на 1 килограмм вещества.
Однако поджечь этот вид угля крайне сложно, потому что в нем практически отсутствуют летучие вещества, и воспламенение происходит при температуре 600–700 градусов по Цельсию. Однако если все же это сделать, он будет гореть без пламени, дыма и запаха, но тепло при этом будет выделяться.
А еще антрацит обладает высокой электропроводностью, поэтому используется в производстве графитовых электродов для алюминиевой и другой промышленности.
Как добывают уголь
Карьерный или открытый способ
Если уголь залегает на глубине не более 500 метров, проще всего взять тяжелую технику и докопать до месторождения. Тогда не нужно рыть тоннели и строить шахты.
Самым глубоким угольным карьером в Евразии является Коркинский разрез. Его глубина составляет более 500 метров, а ширина — примерно 3,5 тыс. км
Нужны драглайны — так называют гибрид экскаватора и крана, у которого есть и стрела, и ковш. Они снимут верхний пласт пустой породы.
После этого породу нужно разрыхлить. Традиционно для этого использовалась взрывчатка, однако сейчас от такого способа все чаще отказываются. Вместо этого на разрез отправляют машины поменьше, которые рыхлят породу, собирают ее и отправляют на обогатительные станции или ТЭЦ.
Шахты (закрытый способ)
Когда уголь залегает на большой глубине, копать до него далеко. Поэтому строят шахты — подземные сооружения, куда спускают шахтеров и оборудование. Тогда добыча угля ведется непосредственно под землей, а уже потом по специальным лифтам его поднимают наверх.
Раньше люди всегда брали с собой в шахты канареек, потому что эти птицы крайне чувствительны к изменению состава воздуха: с их помощью отслеживали опасные концентрации вредных веществ, например, метана, который мог взорваться под землей. Если птица начинала вести себя неестественно или умирала, шахтеры тут же уходили.
Шахта состоит из двух основных блоков. Во-первых, надземная часть. Это комплекс зданий, которые построены, чтобы подавать внутрь свежий воздух, тепло, электричество, поднимать и спускать оборудование, шахтеров, уголь, а также пустую породу. У каждой шахты есть своя электроподстанция, котельная, обогатительная фабрика, ремонтные, складские, административные здания и так далее.
Самая глубокая угольная шахта в России — «Комсомольская», находится в Воркуте. Глубина разработки — 1100 метров.
Второй блок — подземные сооружения. В первую очередь, это ствол — вертикальный тоннель, соединенный с поверхностью, по которому на лифтах перемещаются люди и добытый уголь. Внизу специальная машина, проходческий комбайн, прорезает в породе выработку — тоже тоннель, но горизонтальный. Люди нагружают добытый уголь в вагонетки и по проложенным рельсам отправляют их к лифту у ствола, чтобы поднять наверх.
Важно, что с продвижением комбайна вперед давление на горизонтальный тоннель увеличивается. Поэтому его нужно постоянно укреплять. Раньше это делали с помощью деревянных конструкций. Но сейчас зачастую используют бетон, который замешивают прямо внизу из пустой породы, которая осыпается вместе с углем.
Есть еще горизонтальные выработки с выходом на поверхность — штольни. Технически это не шахты, потому что нет ствола и лифтов, не нужно спускаться вниз для добычи угля. По сути, это просто прорезанный в горе тоннель, в него можно зайти и выйти.
Гидравлический способ
Это самый инновационный метод, который может заменить трудоемкую и опасную добычу угля шахтерами. Гидравлическая разработка ведется в основном подземным способом, при котором сама добыча и доставка угля на поверхность осуществляются с помощью воды. Такие подземные выработки называются гидрошахтами.
Сначала воду по трубам направляют под землю, где с помощью специальной пушки (гидроотбойника) уголь в гидрошахтах разрушается, после чего потоком воды переносится в специальные гидрокамеры. Оттуда вода вперемешку с углем с помощью насосов поднимается на поверхность шахты по трубам. Там вода отделяется от угля, очищается в специальных резервуарах, а затем закачивается обратно под землю.
Плюс такой технологии в том, что порода попадает наверх уже практически без вредных примесей. Но и минусы у него тоже есть. В первую очередь это, конечно, дороговизна постройки гидрошахты, хотя себестоимость ископаемого, добытого таким способом, в итоге получается гораздо ниже. Также среди недостатков можно отметить сложности с ремонтом оборудования, которое постоянно находится под землей в контакте с водой.
Есть вариация такого метода — механогидравлический способ, когда разрушение породы производят горные машины, а транспортируется добытая порода с помощью воды.
Сам метод был разработан советскими инженерами в 1930-е годы. После его начали применять на практике. Сейчас в России существует несколько гидрошахт. Так, в Кузбассе есть шахты Юбилейная и Зиминка, где добыча угля осуществляется именно таким способом.
http://bcs-express.ru/ (C)
Не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией
При копировании ссылка обязательна Нашли ошибку: выделить и нажать Ctrl+Enter