Месторождение бурого угля. Характеристика бурых углей. Основные характеристики бурого угля

Бурым углём называют осадочную породу, которая образуется при разложении остатков древних растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Процесс образования и состав бурого угля сходен с , но бурый является менее ценным. Однако месторождений бурого угля на планете больше, а залегают он на меньшей глубине. Бурый уголь состоит из смеси высокомолекулярных ароматических соединений (главным образом углерода – до 78%), а также воды и летучих веществ с небольшим количеством примесей. В зависимости от состава угля меняется и количество теплоты, выделяющееся при его сгорании, а также количество образующейся золы.

Для образования также необходимо было соблюдение следующего условия: гниющий растительный материал должен был накапливаться быстрее, чем происходит его разложение. Бурый уголь образовывался в основном на древних торфяных , где накапливались углеродные соединения, а доступ кислорода практически отсутствовал. Исходным материалом для образования угля является торф, который также раньше активно использовался в качестве топлива. Уголь же появлялся в том случае, если пласты торфа оказывались под другими наносами. Торф при этом спрессовывался, терял и воду, в результате чего образовывался уголь.

Бурый уголь возникал при залегании спрессованных торфяных пластов на небольшой глубине (при залегании их глубже образовывался каменный уголь). Поэтому месторождений бурого угля больше, а расположены они ближе к поверхности. Пласты угля также приподнимались во время , в результате чего некоторые из них оказались на глубине нескольких метров от поверхности. Благодаря этому, большинство буроугольных месторождений разрабатывается открытым способом.

Различают 3 основных разновидности бурого угля: лигнит (с ясно различимой древесной структурой материнских растений), рыхлый землистый и плотный блестящий. Бурый уголь распространён в отложениях различного возраста, начиная от девона и карбона, но наиболее богатые месторождения относятся к мезозойскому и третичному возрастам.

Бурый уголь используются в качестве энергетического топлива и как химическое сырьё для получения жидкого топлива и разных синтетических веществ, газа и удобрений. При специальной обработке из бурого угля получают кокс, пригодный для производства.

Крупнейшие месторождения бурого угля в России:

Солтонское месторождение

Единственное угольное месторождение, расположенное на . Прогнозируемые запасы оцениваются в 250 миллионов тонн. Уголь здесь добывается открытым способом.

В настоящее время разведанные запасы бурого угля на двух разрезах составляют 34 миллиона тонн. В 2006 году здесь было добыто100 тысяч тонн угля. В 2007 году объемы добычи должны составить 300 тысяч тонн, в 2008 году – уже 500 тысяч тонн.

Канско-Ачинский бассейн

Угольный бассейн, расположен на несколько сотен километров восточнее Кузнецкого бассейна на территории Красноярского края и частично в Кемеровской и Иркутской областях. 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:

Абанское
Ирша-Бородинское
Берёзовское
Назаровское
Боготольское
Бородинское
Урюпское
Барандатское
Итатское
Саяно-Партизанское

Ленский угольный бассейн

Располагается на территории Республики Саха (Якутия) и Красноярского края. Основная часть его располагается в Центрально-якутской низменности в бассейне и её притоков (Алдана и Вилюя). Площадь около 750 000 км2. Общие геологические запасы до глубины 600 м – более 2 триллионов тонн. По территория угольного бассейна подразделяется на две части: западную, которая занимает Вилюйскую синеклизу Сибирской , и восточную, входящую в краевую зону Верхояно-Чукотской складчатой области.

Угольные пласты сложены из осадочных от 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 бурых углях содержится от 15 до 30% влаги, зольность углей 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 как Минусинский или Кузнецкий.

БУРЫЙ УГОЛЬ, разновидность углей ископаемых низшей степени метаморфизма, представляющая собой переходную форму от торфа к каменному углю. По внешним признакам отличается от торфа большей уплотнённостью и меньшим содержанием различимых растительных остатков, от каменных углей - главным образом окраской бурых тонов. Диагностируется также по реакциям с едкой щёлочью и разбавленной азотной кислотой, окрашивая растворы соответственно в тёмно-бурый и ярко-жёлтый (до красно-бурого) цвета. На воздухе буреет и растрескивается. Для бурого угля характерны высокая гигроскопичность и влажность. Плотность 1200-1500 кг/м 3 . Различают землистые рыхлые бурые угли, плотные матовые и блестящие. По составу исходного вещества большинство бурых углей относится к гумитам, в которых сапропелевые и гумусово-сапропелевые разности встречаются в виде прослоев. Из микрокомпонентов углей в большинстве бурых углей (80- 98%) преобладают представители витринита группы, в некоторых разностях - фюзинит или липтинит.

Элементный состав горючей массы бурых углей: С 65-76%, Н 4-6,5%, иногда более, О + N 18-30%; теплота сгорания 23,9-32,0 МДж/кг; содержание гуминовых кислот 2-63%, летучих веществ 40-65%, первичной смолы 5-20% и более. По степени метаморфизма (углефикации) бурые угли разделяют на 3 класса (01, 02, 03); за основу такого разделения принят показатель отражения витринита (соответственно менее 0,30%, 0,30-39%, 0,40-0,49%). С повышением степени метаморфизма в бурых углях повышаются содержание углерода, удельная теплота сгорания, снижается содержание кислорода, гуминовых кислот и смол. Промышленные классификации бурых углей в разных странах приняты по различным технологическим параметрам. В России бурые угли по влажности делят на три технологические группы (1Б - свыше 40%, 2Б - 30-40% и ЗБ - менее 30%). По международной классификации, принятой Европейской экономической комиссией (1957), бурые угли разделяют на 6 классов по влажности и 5 групп по выходу смол полукоксования. Существуют и другие классификации. В ряде стран (Индия, Австралия и др.) бурые угли называют лигнитами.

Значительная часть бурых углей залегает в угольных пластах (залежах) мощностью 10-60 м (иногда 100-200 м) и на небольших глубинах, что позволяет добывать их в основном открытым способом. По запасам (млрд. т) бассейны бурых углей разделяют на уникальные (свыше 500), крупные (50- 500), средние (10-50) и мелкие (менее 10). Общие мировые ресурсы оцениваются в 4,9 триллион тонн, доказанные запасы 0,46 триллион тонн (в России 0,11 триллион тонн). Основные запасы сосредоточены в России (Канско-Ачинский, Иркутский, Ленский, Подмосковный угольные бассейны), Бразилии (Алта-Амазона), США (Форт-Юнион, Миссисипский и Техасский угольные бассейны), Австралии (Латроб-Валли), Германии (Нижнерейнский, Тюринго-Саксонский и Магдебургский угольные бассейны). Мировая добыча составила 0,884 миллиардов тонн (2002). Главные угледобывающие страны (добыча в миллиард тонн): Германия (0,169), Россия (0,084), Австралия (0,075), Польша (0,060), Чехия (0,048), США (0,047). Бурый уголь используется как энергетическое и коммунально-бытовое топливо, для производства угольных брикетов, газообразного и жидкого топлива, углещелочных реагентов гуминовых кислот, воска, металлургического кокса, извлечения редких и рассеянных элементов.

Лит.: Жемчужников Ю. А., Гинзбург А. И. Основы петрологии углей. М., 1960; Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1963-1978. Т. 1-12; Ерёмин И. В., Броновец Т. М. Марочный состав углей и их рациональное использование. М., 1994.

Бурый уголь - это самый молодой вид угля, образовавшийся из торфа на глубине не более 1 километра под воздействием высоких температур и давления. Бурый уголь значительно уступает по содержанию углерода каменному углю и антрациту (доля углерода в буром угле варьируется от 65% до 70%). Имеет достаточно пористую структуру и высокое содержание влаги (43% воды), за счет чего обладает незначительной теплотой сгорания. Хорошо воспламеняется из-за высокого уровня содержания летучих веществ. Бурый уголь содержит в себе достаточно значительную долю гуминовых кислот, что делает его уязвимым для щелочей.

История добычи угля

Начало промышленного использования угля относится к XI веку. Уже к концу XVII века в развитых странах добыча угля стала важным элементом горнодобывающей отрасли.

В России залежи угля были открыты в XV веке. Затем в конце XVII и начале XVIII века были обнаружены крупные угольные месторождения в Сибири. Долгое время отечественные месторождения не разрабатывались, а уголь завозился из-за границы, преимущественно из Англии.

Первые попытки организовать угольный промысел в России относятся к концу XIX века, однако, эти попытки не увенчались успехом. Еще в 1913 году большая часть промышленного угля импортировалась в Россию из развитых стран Европы, а для бытовых нужд людей использовались архаичные виды топлива, такие как дрова и солома.
Одной из важнейших в добывающей отрасли, разработка угольных месторождений стала в советское время(1920-е). СССР не только, стал одним из лидеров по добыче угля, но и долгое время лидировал по запасам в разведанных месторождениях

На данный момент России располагает значительными запасами угля в разведанных месторождениях.

Объемы добычи бурого угля в России

В целом, в 2006-2011 гг. можно отметить положительную динамику объема добычи бурого угля (увеличение на 1,1%).
После значительного снижения объемов выпуска в 2009 году (на 16%), наблюдался рост в 2010 году, а 2011 год демонстрировал стагнацию объемов добычи бурого угля.
По оценкам аналитиков Intesco Research Group в 2012 году произойдет рост добычи бурого угля на 5%, объем составит около 80 млн тонн.

Первая половина 2011 года характеризовалась стремительным спадом производства (более чем на 40% в июне по сравнению с январем). Во второй половине года произошло не менее стремительное увеличение объемов выпуска бурого угля (почти в два раза в декабре по сравнению с июнем).

Динамика показателя по месяцам в первой половине 2012 года, в целом схожа с динамикой аналогичного периода предыдущего года. В январе 2012 года было добыто на 10% меньше бурого угля, чем в январе 2011 года. В июле 2012 года зафиксировано минимальное значение объема производства бурого угля в России в динамике 2011 июль 2012 гг. - более 4 млн тонн.

В Красноярском крае добывалось более половины российского бурого угля. Около десятой части российской продукции данного сегмента добыли в Приморском и Забайкальском краях. На третьем месте по объему добычи находилась Иркутскую область.

Каменный уголь

Каменный уголь -- осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). 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 канцерогеннымисвойствами.

Бурый уголь

Суббитоминомзный умголь , или бумрый умголь (чемрный лигнимт ) -- горючее полезное ископаемое, ископаемый уголь 2-ой стадииметаморфизма (переходное звено между лигнитом и каменным углем), получается из лигнита или напрямую из торфа.

Классификация ископаемых углей довольно запутана, так в Евросоюзе и Англии пользуются термином лигнит (которой считается синонимом бурого угля), а в Америке лигнит и бурый уголь выделяются отдельно, причем очень четко. В России понятие лигнит чаще всего является синонимом бурого угля (последний термин более распространен) либо понятием недействующим, реже понятие бурый уголь охватывает лигнит высокой степени углефикации (ВСУ) и не захватывает суббитуминозный уголь ВСУ, последний относят к каменному.

Содержит 50-77 % углерода, 20-30 % (иногда до 40 %) влаги и большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Имеет черно-бурый или черный цвет, реже бурый (черта на фарфоровой плитке всегда бурая). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 километра. Используется как топливо в мелких и частных котельных, а также как химическое сырьё. Имеют низкую теплоту сгорания, около 26 МДж/кг.

На воздухе бурый уголь быстро теряет влагу, растрескивается и превращается в порошок.

Состав и строение

Суббитуминозный (бурый) уголь является плотной, камнеподобной углистой массой от почти черного до светло-бурого цвета, всегда с бурой чертой. В нём нередко заметна растительная древесная структура; излом раковистый, землистый или деревянный. Легко горит коптящим пламенем, выделяя неприятный своеобразный запах гари.

При обработке гидроксидом калия дает темно-бурую жидкость. При сухой перегонке образует аммиак, свободный или связанный с уксусной кислотой. Удельный вес 0,5--1,5. Средний химический состав, за вычетом золы и серы: 50--77 % (в среднем 63 %) углерода, 26--37 % (в среднем 32 %) кислорода, 3--5 % водорода и 0--2 % азота. Основные примеси вбуром угле те же, что и в любом другом ископаемом угле.

Подавляющее большинство бурых углей по вещественному составу относятся к гумитам. Сапропелиты и переходные гумусово-сапропелевые разности имеют подчинённое значение и встречаются в виде прослоев в пластах, сложенных гумитами. Большинство бурых углей слагается микрокомпонентами витринита группы (80-98%) и только в юрских бурых углях Средней Азии преобладают микрокомпоненты группы фюзинита (45-82%); для нижнекарбоновых бурых уголь характерно высокое содержание лейптинита.

Бурые угли характеризуются повышенным содержанием фенольных, карбоксильных и гидроксильных групп, наличием свободных гуминовых кислот, содержание которых снижается с повышением степени метаморфизма от 64 до 2-3% и смол от 25 до 5%. На некоторых месторождениях мягкие бурые угли дают высокий выход бензольного экстракта (5-15%), содержащего 50-75% восков, и имеют повышенное содержание урана и германия.

Классификация

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.

В России все бурые угли относят к марке Б:

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 степени метаморфизма (углефикации) на три стадии: О 1 , О 2 , и О 3 и классы 01, 02, 03. Основой такого подразделения принята отражательная способность витринита в масле R°, нормируемая величина её для стадии О 1 -- менее 0,30; О 2 -- 0,30-0,39; О 3 -- 0,40-0,49. По международной классификации, принятой Европейской экономической комиссией (1957), бурые угли подразделяются на шесть классов по влажности (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, лигнитовые и плотные (блестящие). Выделяют также:

§ Плотный бурый уголь - бурого цвета с матовым блеском, землистым изломом;
§ Землистый бурый уголь - бурый, легко истирающийся в порошок;
§ Смолистый бурый уголь - очень плотный, темно-бурый и даже черный, в изломе блестящий наподобие смолы;
§ Бумажный бурый уголь, или дизодил, представляет тонкослоистую истлевшую растительную массу, легко делящуюся на тонкие листики;
§ Торфяной уголь, как бы войлочный, похожий на торф, часто содержит много посторонних примесей и иногда переходит в квасцовую землю.

Другая классификация - немецкая, основана на процентном содержании элементов:

Отличия от каменного угля

От каменного угля бурый уголь внешне отличается цветом черты на фарфоровой пластинке - она всегда бурая. Самое важное отличие от каменного угля заключается в меньшем содержании углерода и значительно большем содержании битуминозных летучих веществ и воды. Этим и объясняется, почему бурый уголь легче горит, даёт больше дыма, запах, а также и вышеупомянутую реакцию с едким калием и выделяет мало тепла. Из-за высокого содержания воды для сжигания его используют в порошке, в который он неминуемо превращается при сушке. Содержание азота значительно уступает каменным углям, но повышенно содержание серы.

Использование

Как топливо бурый уголь в России и многих других странах употребляется значительно меньше, чем каменный уголь, однако из-за низкой стоимости в мелких и частных котельных он более популярен и занимает иногда до 80 %. Используется для пылевидного сжигания (при хранении бурый уголь высыхает и рассыпается), а иногда и целиком. На небольших провинциальных ТЭЦ он также нередко сжигается для получения тепла.

Однако в Греции и особенно в Германии бурый уголь используется в паровых электростанциях, вырабатывая до 50 % электроэнергии в Греции и 24,6 % в Германии.

С большой скоростью распространяется получение жидких углеводородных топлив из бурого угля перегонкой. После перегонки остаток годится для получения сажи. Из него извлекают горючий газ, получают углещелочные реагенты и монтан-воск (горный воск).

В мизерных количествах он применяется и для поделок.

Добыча бурого угля, в миллионах тонн :

В 60-ые годы 20 столетия Украина добывала порядка 1 млн. тонн бурого угля из Александрийского месторождения - Днепровского бассейна, которые по залежам бурого угля занимает 10 место в мире. В 2008 году добыча и реализация практически прекратилась. Ожидается, что добыча бурого угля на Украине возобновится в 2012 году на Мокрокалыгорском месторождении, запасы которого оцениваются в 7,76 млрд.т.

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.