Семь малоизвестных фактов об угле. Полезные ископаемые: Каменный уголь
Уголь – это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад, гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха. Поэтому они не смогли отдать в атмосферу отобранный у нее углерод. Доступ воздуха прекращался особенно резко там, где болота и заболоченные леса опускались в результате тектонических подвижек и изменения климатических условий и покрывались сверху другими веществами. При этом растительные останки превращались под воздействием бактерий и грибов (углефицировались) в торф и дальше в бурый , каменный , антрацит и графит.
Уголь стал первым видом ископаемого топлива, используемым человеком. Применение угля в современном мире многообразно. Его используют для получения электрической энергии (энергетический ), как сырье для металлургической (коксующийся ) и химической промышленности, получения редких и рассеянных элементов, производства графита.
Начало горному делу в России было положено во второй половине XV века при Великом князе Московском Иване III. В 1491 году первая русская экспедиция отправляется в Печорский край искать полезные ископаемые. Этой экспедицией были открыты месторождения серебряных и медных руд на р.Цильма, построен медный рудник, и Россия начала чеканить монеты из собственного металла.
Общие геологические (прогнозные) запасы угля на территории России составляют 4 трлн т, это 30 % мировых запасов угля. Разведанные (балансовые) запасы оценены в 190 млрд т. Объём добычи ограничен совокупной производственной мощностью горнодобывающих предприятий.
Перспективным является сжигание (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства 1т нефти расходуется 2-3т каменного угля. Из каменных углей получают искусственный графит. Используются они в качестве неорганического сырья. При переработке каменного угля из него в промышленных масштабах извлекают ванадий, германий, серу, галлий, молибден, цинк, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).
Канарейки очень чувствительны к содержанию в воздухе метана. Эту особенность использовали в своё время шахтёры, которые, спускаясь под землю, брали с собой клетку с канарейкой. Если пения давно не было слышно, значит, следовало быстро подниматься наверх.
Возраст самых древних углей оценивается примерно в 300-400 миллионов лет.
В прошлом многие ароматические компоненты извлекали из угля.
Японцы использовали для изготовления знаменитых самурайских мечей.
В одной из шахт Голландии начали добывать еще в 1113 году. Эта шахта до сих пор эксплуатируется, и до недавнего времени именно на ней добывали весьма значительную часть голландского угля.
Это было и приготовление еды, и промышленное производство. Благодаря углю стало возможно изготавливать сталь. С углем связано множество интересных фактов, а его роль в нашей жизни колоссальна.
Образование угля в недрах земли – очень долгий процесс. Здесь много общего с нефтью. Уголь образуется из погибших растений, которые по тем или иным причинам оказывались под землей. Здесь без кислорода они не гнили, и их остатки не теряли содержавшийся в них углерод – основу угля. Далее в течение миллионов лет под воздействием самых разных факторов эти остатки превращались в торф, а из него в уголь. А дальнейший процесс приводит к образованию графита.
Прежде, чем углубляться в интересные факты о технология добычи и интересных ситуаций, связанных с углем, поговорим об углях, необходимых для приготовления пищи:
Вообще основное отличие японской кухни от европейской – доминирование морепродуктов. Их используют повсеместно. И даже для шашлыков, которые японцы называют «тэмпора». Правда, при этом они не очень часто используют уголь для их приготовления. Считается, что он способен впитывать запахи и затем отдавать их готовящемуся блюду. Углю в основном предпочитают открытый огонь. А в дополнение часто используют имбирь, который также устраняет запахи.
Шахты, в которых добывают уголь, являются довольно опасным местом. В них выделяются различные газы. Особо опасен метан. Он вытесняет часть кислорода и делает воздух взрывоопасным. Раньше, когда индикаторов метана не существовало, использовали канареек. Их брали с собой в шахту, и если птицам становилось плохо, это означало, что в шахте скопился метан.
В Северной Африке во франкоговорящих странах любят использовать сухой кустарники и прочие мелкие растения. Здесь пустыня, и крупных деревьев нет. Угли делают, например, из саксаула. Они получаются горячими и обладающими специфическим ароматом.
Среди других опасностей выделяются пожары в шахтах. Как в случаях с горящим торфом, они могут длить достаточно долго. Рекордным получился пожар на месторождении Люхуангоу в Китае. На его устранение ушло целых 130 лет, и окончательно его потушили только в 2004 году. Было уничтожено около 260 млн. тонн угля.
С углем и его месторождениями связано множество забавных ситуаций. В нем часто находили сокровища. Так в 1891 году повезло некой госпоже Калп, нашедшей в большом куске угля старинную золотую цепочку. Уголь хранит множество древних артефактов. Шахтеры не раз находили останки древних сооружений. Как, например, в американском городке Хаммондвилле, где в 1869 году нашли останки стены с иероглифами.
Уголь продолжает играть большую роль в жизни людей и даже целых городов. Интересно проследить судьбу японского города Хасима, находящегося на одноименном острове, который был некогда богат углем. Начиная с 30-х годов века прошлого, этот город долгое время считался самым густонаселенным в мире. Остров обладал береговой линией всего в 1 км, но его население составляло более 5 тыс. человек. Но к середине 70-х уголь здесь закончился. Люди начали покидать это место. Город стал абсолютно заброшенным. Сейчас там даже проводят экстремальные экскурсии.
Уголь может иметь не только привычную твердую форму. Сегодня имеются технологии, превращающие его в жидкое топливо, очень похожее на нефть.
В промышленности уголь используют не только в качестве топлива. Он является сырьем для производства различных материалов. Например, из каменного угля делают искусственный графит. А еще из угля добывают содержащиеся в нем полезные материалы: свинец, серу, галлий, цинк и другие.
Драгоценные металлы, нефть, газ, уголь добываются в земле. Однако мало кто слышал о нескольких интересных фактах, которых не увидишь в школьных учебниках. Представляем вашему вниманию небольшую подборку интересных фактов о полезных ископаемых.
Платина
Несмотря на свой высокий титул королевы металлов, платина была оценена намного ниже серебра. Причиной этого стала тугоплавкость платины и невозможность чеканки из нее монет.
В ХІХ веке на казначейском дворе России скопилось много платины, которую добывали на Урале. Из нее решили сделать монету, стоимость которой была между серебром и золотом. Монета стала популярной, ее охотно принимали не только в России, но и за рубежом.
В 1843 году был найден самый большой платиновый самородок весом в 9 килограмм 635 грамм. До наших дней он не дошел, так как был переплавлен.
Золото
Золото заслужило звание самого гибкого металла. Ученые доказали, что из одной лишь унции золота можно свит нить длиною в 80 км.
Золота в мире добыто не так уж много — если его сложить вместе, получится куб размером приблизительно как школьный спортзал.
В древнем Перу в столице Куско были дома, которые облицовывались золотой фольгой. Так что золотой город — это не легенда, он существовал на самом деле. Остатки такой «штукатурки» можно увидеть в музейных экспозициях.
Поток золота и серебра из Америки стал причиной обесценивания денег, что стало одной из причин упадка экономики Османской империи, которая не имела такого мощного источника драгоценных металлов. Финансовые трудности были одной из причин приостановки экспансии исламского государства в Европу, так что открытие Америки послужило «вторым фронтом» против турецкой экспансии.
Чистое золото в порошкообразном виде имеет красный цвет. Тонкую пластину можно выковать до такой толщины, что она станет полупрозрачной и будет иметь зеленый оттенок.
Первой теорией о происхождении нефти было то, что нефть – есть моча китов. Изначально «черное золото» собирали с поверхностей водоемов. Только много позже нефть стали добывать из недр Земли с помощью нефтяных вышек и насосных станций.
Нефть — органического происхождения, она образовывалась из вымерших существ. Только это были не динозавры и не млекопитающие, а морской планктон, который был в древних морях в больших количествах.
В начале ХХ века в России на месторождениях возле города Баку добывалось около половины нефти мира. Еще одним важным нефтяным регионом была Галиция (Западная Украина). Возле галицийских городов Борислав и Дрогобыч нефть залегала практически у поверхности — ее добывали с помощью колодцев, вынимая на поверхность с помощью ведер.
Уголь – самое распространенное ископаемое в мире. Углем топиться большинство загородных домов и домов, находящихся в сельской местности. Но, несмотря на такую популярность, добывается уголь сложно: из 20 м торфяного слоя, находящегося под значительным давлением, образуется лишь двухметровый пласт угля. Для сравнения: если торф залегает на глубине 6 км в естественных условиях, то угольный пласт — не более полутора метров.
Из угля можно делать обычный бензин и керосин. Это трудоемкий и дорогостоящий процесс, но в годы Второй мировой войны таким образом поступали немцы, которым нефти не хватало для обеспечения армии топливом.
Обжигая дерево без доступа воздуха, можно получить древесный уголь, который дает большую температуру горения и может использоваться для выплавки железа и в кузнечном деле.
Обсидиан
Обсидиан – очень прочный камень с высокой плотностью. Он образуется, главным образом, из вулканической магмы. Другое название этого камня – вулканическое стекло. Его в древности использовали люди для изготовления орудий труда и оружия.
Археологи обнаружили доказательства того, что самые первые хирургические инструменты были изготовлены именно из вулканического стекла.
Из этого материала делали оружие ацтеки. Они нанизывали острые обсидиановые пластины на плоские палки, делая что-то наподобие мечей.
Малахит
Кто не слышал сказ Бажова «Малахитовая шкатулка»? Малахит красив сам по себе – радужно-зеленый, переливающийся полудрагоценный камень. Из него делают украшения и красивые поделки.
Малахит — это медная руда, из него выплавляют этот красный металл. Медь — это единственный металл, не дающий искр при трении.
Самый массивный камень весил 1,5 тонны. Он был преподнесен императрице Екатерине II, а позже занял почетное место в музее Горного института в Питере.
Серебро
Серебро в древние времена применяли для лечения открытых ран. Ведь, как известно, серебро обладает бактерицидными свойствами. Вокруг самой раны клали особые пластины из серебра, после чего она без проблем заживала.
Добыча серебра в Южной Америке, которую проводили испанцы, проводилось в больших масштабах. Это привело к значительному падению цены на этот металл. В античные времена соотношение цены золота и серебра было 1 к 10, сегодня же за один грамм золота дают около ста грамм серебра, то есть за два тысячелетия серебро подешевело к золоту в десять раз.
Алмаз
Парадокс: его считают твердым минералом, однако если ударить по нему молотком со всей силы, то он может расколоться на мелкие части. Это связано скорее с наличием микротрещин, нежели с непрочностью материала.
Сегодня большинство алмазов, которые продаются в ювелирных магазинах, искусственного происхождения. Из изготовляют из углеродной смеси при высоких температурах и одновременном высоком давлении.
Большинство алмазов в природе черного цвета, они дешевы и идут на изготовление абразивных инструментов, например, наждачной бумаги. Черные алмазы для потребностей промышленности также делают искусственным путем.
Торф
Ученые выяснили, что торф — отличный консервант. В слоях торфа сохраняются останки животных и предметы быта, что позволяет ученым узнавать все больше подробностей о жизни древних людей и животных.
Торф — отличное удобрение. Но только его нельзя применять в чистом виде, так как растение может не прижиться. В качестве удобрения его добавляют в обычную землю и тщательно перемешивают.
Торфяники часто загораются. Такие пожары трудно потушить, кроме того, возникает опасность образования полостей под землей вследствие выгорания подземного торфа. В эти полости могут провалится люди и техника.
Соль
Это еще один самый распространенный минерал. Однако в пищу используют всего 6% соли. Еще 17% ее уходит на посыпание дорог при гололеде, а остальные 77% — на промышленные нужды.
В средние века соль очень ценилась, так как это был единственный пищевой консервант, который позволял делать запасы продуктов на зиму.
В IX веке соленую селедку ели только бедные жители, так как рыба горчила. После того, как люди догадались вынимать жабра перед солением, рыба получила отличный вкус и стала востребованной всеми слоями населения.
Соль в организме человека задерживает воду, поэтому из-за этого продукта может резко подняться артериальное давление.
Активированный (активный) уголь - пористое вещество, которое получают из различных углеродосодержащих материалов органического происхождения: древесный уголь (марки активированного угля БАУ-А, ОУ-А, ДАК и др.), каменноугольный кокс (марки активированного угля АГ-3, АГ-5, АР и др.), нефтяной кокс, кокосовый уголь и др. Содержит огромное количество пор и поэтому обладает очень большой удельной поверхностью на единицу массы, вследствие чего обладает высокой адсорбцией. 1 грамм активированного угля в зависимости от технологии изготовления имеет поверхность от 500 до 1500 м?. Применяют в медицине и промышленности для очистки, разделения и извлечения различных веществ.
Активированный Уголь
Как работает уголь:
Активированный Уголь
Есть два основных механизма, которыми активизированный углерод удаляет загрязнители из воды: адсорбция и каталитическое сокращение (процесс, заставляющий притягиваться отрицательно заряженные ионы загрязнителя к положительно заряженному активированному углероду). Органические соединения удаляются адсорбцией, а остаточные дезинфицирующие средства, такие как хлор, и хлорамины удаляются каталитическим сокращением.
Производство:
Хороший активированный уголь получается из ореховой скорлупы (кокосовой, из косточек некоторых плодовых культур.) Прежде активированный уголь делали из костей крупного рогатого скота (костный уголь). Сущность процесса активации состоит во вскрытии пор, находящихся в углеродном материале в закрытом состоянии. Это делается либо термохимически (предварительно материал пропитывают раствором хлорида цинка, карбоната калия или некоторыми другими соединениями и нагревают без доступа воздуха), либо путём обработки перегретым паром или углекислым газом или их смесью при температуре 800-850 градусов. В последнем случае технически сложно получить парогазовый агент, имеющий такую температуру. Широко распространён приём подачи в аппарат для активации одновременно с насыщенным паром ограниченного количества воздуха. Часть угля сгорает и в реакционном пространстве достигается необходимая температура. Выход активного угля в этом варианте процесса заметно снижается. Значение удельной поверхности пор у лучших марок активных углей может достигать 1800-2200 м2; на 1 г угля. Различают макро-, мезо- и микро- поры. В зависимости от размеров молекул, которые нужно удержать на поверхности угля, должен изготавливаться уголь с разными соотношениями размеров пор.
Применение:
1)В противогазах
Классический пример использования активированного угля связан с использованием его в противогазе. Разработанный Н. Д. Зелинским противогаз спас множество жизней солдат в первой мировой войне. К 1916 году он был принят на вооружение почти во всех европейских армиях;
2)При производстве сахара
Первоначально для очистки сахарного сиропа от красящих веществ при сахароварении использовался костный активированный уголь. Однако этот сахар нельзя было употреблять в пост, как имеющий животное происхождение. Сахарозаводчики начали выпускать «постный сахар», который либо не очищался и имел вид цветных помадок, либо чистился через древесный уголь;
3)Другие области применения
Активированный уголь применяется в медицине, химической, как носитель катализаторов, а во многих реакциях сам действует в качестве катализатора, фармацевтической и пищевой промышленности. Фильтры, содержащие активированный уголь, используются во многих современных моделях устройств для очистки питьевой воды.
Те дни, когда надо было подбросить охапку угля в очаг, чтобы согреться, для большинства из нас позади, но уголь по-прежнему важен для функционирования современных компьютеров, кондиционеров воздуха и даже автомобилей. Что вы знаете об одном из самых необходимых сырьевых товаров в мире?
№1. Прежде чем превратиться в уголь, пласты дна древнего болота примерно за 9,000 лет переходят в другое известное соединение углерода. Это торф.
В правильных условиях высокая температура и давление под земной корой могут превратить органический материал вековых болотных отложений в уголь. Но прежде чем это произойдёт, материал проходит промежуточную стадию, которую ирландцы сделали знаменитой. Торф - это уголь в процессе приготовления, и как известно большинству, он горит. (Для ценителей односолодового виски, торф также придаёт Islay его характерный аромат.)
Также имеются разные сорта самого угля. Они варьируются по содержанию воды, углерода и других ингредиентов, и их также, и они также изменяются со временем. На формирование самого твёрдого угля, называемого антрацитом, требуются миллионы лет. Долгий путь от торфа.
№2. Повышение эффективности угольной станции всего на 1% сокращает выброс CO2 на 2-3%. Согласно Всемирной ассоциации угля, индустриальные объекты, превращающие уголь в энергию, генерируют 41% мирового электричества. В Соединённых Штатах эта доля примерно на среднем уровне, 43%. Но вторая по величине экономика в мире, Китай, на 81% зависит от угля в сфере выработки электроэнергии; и примерно на одном уровне с многими другими странами, Индия зависит от угля на 70%. Некоторые страны получают электроэнергию почти полностью из угля - например, Южная Африка (94%) и Польша (86%).
Поэтому неудивительно, что многие исследования были посвящены сокращению углеродных выбросов и других загрязнений, вызываемых сжиганием угля. Промывка угля после добычи для удаления примесей позволяет уменьшить выбросы пепла более чем на 50% и при этом также удалить большую часть серы, вызывающей кислотные дожди. Перемалывание плит в порошок также даёт повышение эффективности и скорости сжигания. В выхлопной трубе фильтры улавливают сажу и большую часть пепла, а поглотители захватывают ртуть и большую часть серы.
Викторианский Лондон с его ядовитым жёлтым смогом далеко позади. Однако имеются сильные мотивы держаться за уголь. Доходы от усовершенствований, как видите, существенны.
Более того, уголь ещё долго будет играть важнейшую роль в генерации энергии. Чаще всего прогнозируют даже небольшое увеличение его доли в производстве электроэнергии в ближайшие несколько десятилетий. При всех разговорах о природном газе и альтернативной энергии уголь сохраняет свою роль всегда готового, базисного энергоносителя, который трудно чем-либо заменить.
№3. В отличие от многих сырьевых товаров, цены угля формируются непосредственно на основе переговоров между производителями и потребителями.
Просматривая рыночные цены нефтяного сектора, можно видеть такие марки, как «западнотехасская средняя» или «брент». Можно видеть спотовую цену или контрактную цену урана.
Но цены угля не стандартизованы таким образом. Они определяются только в ходе переговоров между производителем и потребителем.
Чтобы отслеживать рынок угля, мы наблюдаем за некоторыми из них. Для коксующегося уголь самая важная контрактная цена – результат переговоров между австралийскими производителями и японскими металлургическими компаниями. Для энергетического угля, используемого для генерации электроэнергии, ценовой спектр намного шире - но большинство наблюдателей следит за индонезийскими экспортными ценами.
№4. Быстрее всех увеличивает импорт угля... Китай? А вот и нет: Индия.
Это пример статистического казуса. Китай и Япония совместно импортируют больше угля, чем Индия, и рейтинг Китая среди лидеров потребления угля и общего роста определяет его место на переднем крае растущего мирового спроса. Но - у Индии самый быстрый рост импорта угля.
Взглянем на картину импорта за последние пару лет. С 2011 по 2012 год Индия увеличила своё производство с 585 до 595 млн т (Мт) - но в то же время ей пришлось увеличить импорт со 105 до 160 Мт, чтобы удовлетворить внутренний спрос. Индия находится на этом пути уже несколько лет и не сойдёт с него в ближайшие годы.
Причина заключается в значительной неэффективности. Новые угольные проекты сталкиваются с задержками одобрения регулирующими органами - а когда они получают одобрение, возникают различные проблемы, например, с урегулированием экологических вопросов. Затем, существует проблема нерентабельности перемещения угля туда, где он нужен, через всю страну. По некоторым оценкам, для половины транспортируемого угля актуальна проблема недостаточной пропускной способности железных дорог.
Результат: энергетические компании вынуждены импортировать уголь в количестве, лишь позволяющем оставаться на плаву.
№5. Число индонезийских миллиардеров почти утроилось с 2010 года - до 29.
Австралия долгое время была крупнейшим экспортёром угля. Однако, Индонезия её обогнала, сначала по экспорту теплового угля, а сейчас и по общему объёму экспорта. В 2012 году Индонезия экспортировала 52% общемирового объёма угля, это последний год, за который имеются цифры экспорта.
Действительно, Индонезия имеет огромные запасы энергетического угля, всего 4.5 млрд т на конец 2013 года. Кроме того, у страны есть огромное преимущество перед Австралией: расположение. Расстояние до крупнейших импортёров угля Китая, Индии, Южной Кореи и Тайваня почти вдвое меньше. И если бы не было так сложно преодолевать нормативные барьеры, индонезийские компании могли бы создавать базовую инфраструктуру - ленточные конвейеры, железные дороги и порты - намного проще и быстрее.
Какое отношение к этим замечательным фактам имеют индонезийские миллиардеры? Большинство этих людей прямо или косвенно связывает своё благосостояние с сырьевыми товарами. Угольный сектор заметное повлиял на благосостояние Индонезии, страны с 247 млн относительно бедного населения. Розничные продажи росли, даже когда остальной мир сотрясался от кризиса 2008 года; сегменты рынка недвижимости выросли на 30% только за последний год.
Однако, такой уровень сложно поддерживать. Китай рассматривает законопроект об импорте угля с показателем калорийности (мера энергоёмкости) ниже 3,900 килокалорий на кг. Это вид угля, обычно сжигаемого в низкотехнологичных, «грязных» электростанциях - и этот вид угля чаще всего поступает в Китай из Индонезии. Напротив, у большей части энергетического угля из Австралии, Северной Америки и России этот показатель выше уровня 3,900 ккал/кг.
№6. В долговременной перспективе мировой спрос на металлургический уголь будет расти на 500 Мт ежегодно – это рост на 200% к 2030 году.
Китай крупнейший двигатель спроса. В 2012 году потребление китайской металлургической отрасли составило 581 Мт металлургического (коксующегося) угля. Это увеличение на 8% за один год, даже при появлении признаков замедления экономики. Китаю приходится ввозить 71 Мт угля.
Однако, Китай далеко не исключение. Бразилия сооружала многочисленные объекты инфраструктуры, стадионы и дома, готовясь к чемпионату мира по футболу 2014 года и летним Олимпийским играм 2016 года. Японии предстоит восстанавливать множество объектов, и растёт потребление коксующегося угля в Индии, вместе с потребностью в энергетическом угле. И не будем забывать Южную Корею: имея вторую по величине кораблестроительную отрасль, она потребляет больше всех на планете коксующегося угля на душу населения.
При наличии такого спроса предложение является довольно ограниченным. Только пять стран в мире экспортируют значительное количество металлургического угля: Австралия, Канада, Соединённые Штаты, Россия и Индонезия. Глобальная рецессия вынудила некоторых производителей отложить планы по расширению шахт, а новые хорошие месторождения находят довольно редко.
№7. Не только наводнения в Австралии – трудовые проблемы и намечающиеся более высокие налоги на уголь также влияют на цены угля.
Наводнения 2010 года, затопившие угольные шахты, размыли железнодорожные пути, а про закрытые портовые сооружения, может быть, знают немногие в мире, но хорошо знают австралийцы. Нарушить поставки высоко востребованного товара не так уж сложно.
Можно ожидать, что трудовые проблемы также затронут эту отрасль. Например, тысячи турецких шахтёров объявили забастовку против небезопасных условий труда после взрыва на угольной шахте в середине мая, когда погибли более 300 шахтёров. Главный угольный перевозчик Австралии Aurizon Holdings Ltd. желает прекратить более десятка коллективных договоров, после провала длившихся целый год переговоров с рабочими. Это только два примера.
Также существуют налоги, которые будут только расти у двух крупнейших в мире поставщиков угля.
Растущий спрос и ограниченное предложение... похоже на ситуацию, привлекательную для нас, инвесторов.
В четверг 22 мая мы публикуем новый выпуск Casey Energy Report, посвящённый в основном углю. Мы раньше не рекомендовали угольные компании, но сейчас этот сектор выглядит таким многообещающим, что это шанс получить прекрасную прибыль. В этом месяце мы выбрали угольную компанию с несущественными негативными сторонами и прекрасным потенциалом роста.
Вы можете узнать всё об этом из Casey Energy Report. Вы можете попробовать подписаться без всякого риска: если останетесь недовольны или не получите прибылей за первые три месяца, просто отмените подписку, и вам будут полностью возмещены расходы. Даже если вы пропустили срок отмены подписки, можете отменить её в любой момент, и вам вернут разницу. Начать можно .
Если вы не хотите 300 дней в году искать лучшие энергетические инвестиции - мы сделаем это за вас.
