الفحم: الخصائص. الفحم الصلب: المنشأ ، الاستخراج ، السعر

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

منذ العصور القديمة ، كانت البشرية تستخدم الفحم كأحد مصادر الطاقة. واليوم يستخدم هذا المعدن على نطاق واسع. احيانا تسمى الطاقة الشمسية وهي محفوظة في الصخر

التطبيق

يتم حرق الفحم لإنتاج الحرارة التي تستخدم في الماء الساخن وتدفئة المنزل. يستخدم المعدن في العمليات التكنولوجية لصهر المعادن. محطات توليد الطاقة الحرارية تحول الفحم إلى كهرباء عن طريق حرقه

جعلت التطورات العلمية من الممكن استخدام هذه المادة القيمة بطرق أخرى. وهكذا ، في الصناعة الكيميائية ، تم إتقان تقنية بنجاح تجعل من الممكن الحصول على الوقود السائل من الفحم ، وكذلك المعادن النادرة مثل الجرمانيوم والغاليوم. يتم حاليًا استخراج المواد المركبة من الكربون والجرافيت ذات التركيز العالي من الكربون من الحفريات القيمة. كما تم تطوير طرق لإنتاج البلاستيك والوقود الغازي عالي السعرات من الفحم.

يتم ضغط جزء منخفض جدًا من الفحم منخفض الدرجة وغباره في قوالب بعد المعالجة. هذه المواد رائعة لتدفئة المنازل الخاصة والمباني الصناعية. عمومًاإنتاج أكثر من أربعمائة عنصر من المنتجات المختلفة بعد المعالجة الكيميائية التي تخضع للفحم. سعر كل هذه المنتجات أعلى بعشرات المرات من تكلفة المواد الخام

على مدى القرون القليلة الماضية ، استخدمت البشرية بنشاط الفحم كوقود ضروري للحصول على الطاقة وتحويلها. علاوة على ذلك ، تزايدت الحاجة إلى هذا المعدن الثمين في السنوات الأخيرة. يتم تسهيل ذلك من خلال تطوير الصناعة الكيميائية ، وكذلك الحاجة إلى العناصر القيمة والنادرة التي يتم الحصول عليها منها. في هذا الصدد ، يجري حاليًا استكشاف مكثف للرواسب الجديدة في روسيا ، ويتم إنشاء المناجم والمحاجر ، ويتم بناء المؤسسات لمعالجة هذه المادة الخام القيمة.

أصل الحفرية

في العصور القديمة ، كانت الأرض تتمتع بمناخ دافئ ورطب ، حيث ازدهرت فيه النباتات المتنوعة. من ذلك تم تشكيل الفحم في وقت لاحق. يكمن أصل هذه الحفرية في تراكم بلايين الأطنان من النباتات الميتة في قاع المستنقعات ، حيث كانت مغطاة بالرواسب. لقد مرت حوالي 300 مليون سنة منذ ذلك الحين. تحت الضغط القوي للرمل والماء والصخور المختلفة ، تتحلل النباتات ببطء في بيئة خالية من الأكسجين. تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، التي أعطتها الصهارة القريبة ، تجمدت هذه الكتلة ، والتي تحولت تدريجياً إلى فحم. أصل جميع الودائع الحالية له مثل هذا التفسير فقط.

احتياطيات المعادن وانتاجها

هناك رواسب كبيرة على كوكبنافحم. في المجموع ، وفقًا للخبراء ، تخزن أمعاء الأرض خمسة عشر تريليون طن من هذا المعدن. علاوة على ذلك ، فإن استخراج الفحم من حيث حجمه هو في المقام الأول. إنه 2.6 مليار طن سنويًا ، أو 0.7 طن لكل ساكن على كوكبنا.

توجد رواسب الفحم في روسيا في مناطق مختلفة. علاوة على ذلك ، في كل منها ، المعدن له خصائص مختلفة وله عمق حدوثه الخاص. فيما يلي قائمة تضم أكبر رواسب الفحم الصلب في روسيا:

1. إيداع Elga. تقع في الجزء الجنوبي الشرقي من ياقوتيا. يسمح عمق الفحم في هذه الأماكن بالتعدين في الهواء الطلق. هذا لا يتطلب تكاليف خاصة مما يؤثر على تخفيض تكلفة المنتج النهائي.
2. حقل طوفا. وفقا للخبراء ، هناك حوالي 20 مليار طن من المعادن على أراضيها. الوديعة جذابة للغاية للتنمية. والحقيقة أن ثمانين بالمائة من رواسبه توجد في طبقة واحدة بسمك 6-7 أمتار.
3. ودائع Minusinsk. تقع في جمهورية خاكاسيا. هذه عدة رواسب ، أكبرها Chernogorskoye و Izykhskoye. مخزونات البركة صغيرة. وفقًا للخبراء ، فإنها تتراوح من 2 إلى 7 مليار طن. يتم استخراج الفحم هنا ، وهو ذو قيمة عالية من حيث خصائصه. خصائص المعدن بحيث أنه عندما يتم حرقه ، تكون عالية جدًادرجة الحرارة.
4. حوض فحم كوزنتسك. يوفر هذا المستودع ، الواقع في غرب سيبيريا ، منتجًا يستخدم في علم المعادن الحديدية. الفحم الذي يتم استخراجه في هذه الأماكن يستخدم لفحم الكوك. حجم الودائع هنا ضخم بكل بساطة.
5. كوزنيتسك الاتاو. يعطي هذا الإيداع منتجًا بأعلى جودة. يصل أعماق الرواسب المعدنية إلى خمسمائة متر. يتم التعدين في كل من القطع المفتوحة وفي المناجم.

يتم استخراج الفحم في روسيا في حوض الفحم Pechora. كما يتم تطوير الودائع بنشاط في منطقة روستوف.

اختيار الفحم لعملية الإنتاج

في الصناعات المختلفة هناك حاجة لدرجات مختلفة من المعادن. ما هي الاختلافات بين الفحم الصلب؟ تختلف خصائص وخصائص الجودة لهذا المنتج على نطاق واسع.

يحدث هذا حتى لو كان الفحم يحمل نفس التسمية. الحقيقة هي أن خصائص الحفرية تعتمد على مكان استخراجها. هذا هو السبب في أن كل مؤسسة ، تختار الفحم لإنتاجها ، يجب أن تتعرف على خصائصها المادية.

خصائص

يختلف الفحم في الخصائص التالية:

1. الكثافة. وهذه من أهم الخصائص التي تتراوح من 1.28 إلى 1.53 جرام لكل سنتيمتر مكعب. مع زيادة قيم الكثافة ، تزداد الحرارة النوعية لاحتراق الفحم الصلب.



2. محتوى الكربون. ويتراوح هذا الرقم من 75 إلى 97 في المائة. مع ارتفاع نسبة الكربون في الوقود ، يكون هناك حجم أقل للشوائب الأجنبية. يتيح لك هذا الحصول على أقصى قدر من الطاقة عند حرق المنتج.
3. القوة الميكانيكية. تحدد هذه الخاصية قدرة الحفرية على تحمل النقل. تتراوح هذه المعلمة من 40 كيلوجرامًا لكل سنتيمتر مربع (بالنسبة للفحم البني) إلى 300 (للأنثراسيت).
4. محتوى الكبريت. في الزاوية يمكن أن يكون من 0.5 إلى 5.4 بالمائة. باستخدام قيمة أصغر من هذه القيمة ، يكون استخدام الوقود أكثر أمانًا.
5. إنتاج المكونات المتطايرة (2-45٪)
6. الرطوبة. يمكن أن يحتوي الوقود على نسبة رطوبة تتراوح من 4 إلى 15 بالمائة. من هذا المؤشر يعتمد بشكل مباشر على ما إذا كان الفحم فعالاً عند الاحتراق. تختلف خصائص المنتج الرطب اختلافًا جوهريًا عن المنتج الجاف. ينهار هذا الفحم ويخضع للعوامل الجوية السريعة.
7. محتوى الرماد. تشير هذه الخاصية إلى كمية المخاليط غير القابلة للاحتراق الموجودة في الحفرية. مع انخفاض محتوى الرماد ، تزداد السعة الحرارية النوعية. يحتوي أنثراسايت على أقل نسبة من الخلائط غير القابلة للاحتراق. هو في حدود 2٪. للتدفئة ، محتوى الرماد بنسبة ثلاثين في المائة مقبول. أعلى قيمة لهذه الخاصية هي 45٪
8. قيمة محددة من السعرات الحرارية. يتراوح هذا المؤشر من 6500 إلى 8600 كيلو كالوري / كجم. يميز كمية الحرارة التي يتم توليدها أثناء احتراق كيلوغرام واحد من الوقود.

درجة الإثراء

حسب الغرضالاستخدام ، يمكن شراء أنواع الفحم المختلفة. في هذه الحالة ، تتضح خصائص الوقود بناءً على درجة تخصيبه. تسليط الضوء:

1. يركز. ويستخدم مثل هذا الوقود في انتاج الكهرباء والحرارة

2. منتجات صناعية. يتم استخدامها في علم المعادن.

3. الحمأة الناتجة. هذا جزء جيد من الفحم (يصل إلى ستة ملليمترات) ، بالإضافة إلى الغبار الناتج عن تكسير الصخور. تستخدم الحمأة لتشكيل قوالب ذات خصائص أداء جيدة لمراجل الوقود الصلب المحلية.

درجة الائتلاف

حسب هذا المؤشر يميزون:

1. الفحم البني. هذا هو نفس الفحم ، تم تشكيله جزئيًا فقط. خصائصه أسوأ إلى حد ما من خصائص الوقود عالي الجودة. ينتج الفحم البني حرارة منخفضة أثناء الاحتراق ويتفتت أثناء النقل. بالإضافة إلى أنه يميل إلى الاحتراق التلقائي.

2. فحم. يحتوي هذا النوع من الوقود على عدد كبير من الدرجات (العلامات التجارية) ، تختلف خصائصها. يستخدم على نطاق واسع في الطاقة والتعدين والإسكان والخدمات المجتمعية والصناعات الكيماوية.

3. أنثراسيت. هذا هو النوع الأعلى جودة من الفحم الصلب.

تختلف خصائص كل هذه الأشكال من المعادن بشكل كبير عن بعضها البعض. لذلك ، يتميز الفحم البني بأقل قيمة حرارية ، والأنثراسيت هو الأعلى. ما هو أفضل فحم للشراء؟ يجب أن يكون السعر ممكنًا اقتصاديًا. بناءً على ذلك ، تكون التكلفة والحرارة النوعية في النسبة المثلى للفحم البسيط (في الداخل220 دولارًا للطن)

تصنيف الحجم

عند اختيار الفحم من المهم معرفة أبعاده. هذا المؤشر مشفر بدرجة المعدن. لذلك ، يحدث الفحم:

- "P" - بلاطة ، وهي قطع كبيرة يزيد طولها عن 10 سم.

- "K" - كبير حجمها من 5 الى 10 سم

- "O" - صمولة ، هي أيضًا كبيرة جدًا ، بأحجام شظية من 2.5 إلى 5 سم.

- "M" - صغير ، مع قطع صغيرة من 1 ، 3-2 ، 5 سم.

- "C" - بذرة - جزء رخيص للاحتراق لفترة طويلة بأبعاد 0.6-1.3 سم.

- "Sh" - قطعة تتكون في الغالب من غبار الفحم ، مخصصة للقولبة.

- "P" - عادي أو غير قياسي ، حيث قد تكون هناك كسور بأحجام مختلفة.

خصائص الفحم البني

هذا هو الفحم الصلب الأقل جودة. سعره هو الأدنى (حوالي مائة دولار للطن). تشكل الفحم البني في المستنقعات القديمة عن طريق الضغط على الخث على عمق حوالي 0.9 كم. هذا أرخص وقود يحتوي على كمية كبيرة من الماء (حوالي 40٪).

بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الليغنيت على قيمة منخفضة من السعرات الحرارية إلى حد ما. يحتوي على كمية كبيرة (تصل إلى 50٪) من الغازات المتطايرة. إذا كنت تستخدم الفحم البني للفرن ، فمن حيث خصائص الجودة ، فسوف يشبه الحطب الخام. يحترق المنتج بشدة ويدخن بشدة ويترك ورائه كمية كبيرة من الرماد. غالبًا ما يتم تحضير القوالب من هذه المادة الخام. لديهم خصائص أداء جيدة. سعرهمفي حدود ثمانية إلى عشرة آلاف روبل للطن

خصائص الفحم

هذا الوقود هو من نوعية أفضل. الفحم هو صخرة سوداء اللون ولها سطح غير لامع أو شبه لامع أو لامع.

يحتوي هذا النوع من الوقود على نسبة تتراوح من خمسة إلى ستة بالمائة فقط من الرطوبة ، وهذا هو سبب احتوائه على قيمة عالية من السعرات الحرارية. بالمقارنة مع خشب البلوط ، وجار الماء ، وحطب البتولا ، يعطي الفحم الحرارة 3.5 مرات أكثر. عيب هذا النوع من الوقود هو محتواه العالي من الرماد. يتراوح سعر الفحم في الصيف والخريف من 3900 إلى 4600 روبل للطن. في الشتاء تزداد تكلفة هذا الوقود بنسبة عشرين إلى ثلاثين بالمائة.

تخزين الفحم

إذا كان من المفترض استخدام الوقود لفترة طويلة ، فيجب وضعه في سقيفة أو قبو خاص. هناك يجب أن تكون محمية من أشعة الشمس المباشرة والمطر.

إذا كانت أكوام الفحم كبيرة ، فمن الضروري أثناء التخزين مراقبة حالتها باستمرار. يمكن أن تشتعل الأجزاء الدقيقة المصحوبة بدرجة حرارة ورطوبة عالية من تلقاء نفسها.