إن استخدام الفحم البني ليس شائعًا مقارنة بنظيره الحجري، ولكن التكلفة المنخفضة تجعل التدفئة باستخدام هذا الأحفوري ذات صلة بين بيوت الغلايات الصغيرة والخاصة. في أوروبا، تسمى هذه الصخرة أيضًا بالليغنيت، على الرغم من أنه نادرًا ما يتم عزلها عنه التصنيف العامفحم أما بالنسبة للغرض المقصود منه، على سبيل المثال، فهو يستخدم في ألمانيا لتزويد محطات الطاقة البخارية، وفي اليونان يسمح الفحم البني بتوليد ما يصل إلى 50٪ من الكهرباء. ولكن مرة أخرى، هذه المادة لا تستخدم على نطاق واسع كنوع من الوقود الصلب، على الأقل ليس كمورد مستقل.
معلومات عامة عن الفحم البني
الليجنيت عبارة عن كتلة حجرية كثيفة ذات لون بني فاتح أو أسود. عند الفحص الدقيق، يمكنك ملاحظة هيكلها الخشبي الشبيه بالنبات. في غرفة المرجل، يحترق الفحم البني بسرعة كبيرة، ويطلق السخام ورائحة حرق غريبة. أما التركيب فيتكون من الرماد والكبريت والكربون والهيدروجين والأكسجين. تتوافق الشوائب مع نفس العناصر الموجودة في أنواع الفحم الأخرى.
ومن حيث التركيب المادي، فإن معظم هذه الحفريات تنتمي إلى الهيوميت. تم العثور على شوائب السابروبيليت والدبال الانتقالية في شكل طبقات بينية في رواسب الهيوميت. في الأحواض، يتم تجميع الفحم البني مع مكونات دقيقة من الفترينيت. وتجدر الإشارة إلى أن حساب مكونات الرماد في مثل هذه الرواسب هو الأكثر صعوبة. بالنسبة للمؤشرات، يوصى بالرجوع إلى جداول خاصة ومقارنة بيانات الصخور مع خصائص معدات غرفة المرجل.
أصل الودائع
أكبر الرواسب هي سمة من سمات مجموعات الرواسب من الدهر الوسيط والسينوزويك. كاستثناء، لا يمكن تحديد سوى رواسب الكربون السفلى في منطقة موسكو. وترتبط الرواسب الأوروبية في الغالب بالتكوينات، بينما تسود الرواسب الجوراسية في آسيا. الحفريات أقل شيوعًا، كما تحتوي الاحتياطيات الروسية في الغالب على مواد من الرواسب الجوراسية. الجزء الرئيسي من الحفريات يقع على عمق كبير(10-60 م). بفضل هذا العامل، يُسمح باستخراج الفحم المفتوح، على الرغم من وجود قنوات إشكالية تصل إلى 200 متر. وكانت المواد الخام الرئيسية لتكوين الليجنيت ذات يوم متساقطة الأوراق الأشجار الصنوبرية، مستنقعات الخث والحصون. يرجع التخصيب بالكربون إلى حقيقة أن عملية التحلل تمت تحت الماء ودون الوصول إلى الهواء. كما تم خلط القاعدة الخشبية بالرمل والطين، وبفضل ذلك تشكل المرحلة الإضافية من تحول الرواسب الجرافيت.
استخراج الفحم
تحتل روسيا المرتبة الخامسة في حجم إنتاج الليجنيت. يتم توفير حوالي 75٪ من إجمالي حجم الوقود الأحفوري لمؤسسات التصنيع والوقود والطاقة، ويستخدم الباقي في الصناعة الكيميائية والتعدين. يتم أيضًا تصدير حصة صغيرة. تشبه تكنولوجيا التطوير والإنتاج المباشر عمومًا طرق العمل مع أنواع أخرى من رواسب الكربون. لكن تعدين الفحم له مزاياه. ونظرًا لأن هذه الصخرة حديثة العهد نسبيًا، يتم استخراج جزء كبير من الموارد من الرواسب المفتوحة. اليوم هذه الطريقة هي الأكثر فعالية وآمنة ورخيصة. صحيح أن هذا ليس كذلك من وجهة نظر بيئية أفضل طريقةالتعدين، حيث أن تطوير المحاجر العميقة يستلزم مقالب واسعة النطاق لما يسمى بالصخور المثقلة.
ودائع كبيرة
إذا تحدثنا عن روسيا، فإن أكبر مستودع للفحم البني هو مجمع محجر سولتون. هذا هو المصدر الوحيد للفحم الموجود في ألتاي. وبحسب الخبراء فإن هذا المستودع يحتوي على نحو 250 مليون طن من الصخور. ومن المعروف أيضًا حوض الفحم البني Kansk-Achinsk الذي يبلغ طوله عدة كيلومترات والذي يقع في إقليم كراسنويارسك. وفي كلتا الحالتين، يتم التعدين باستخدام تقنية الحفرة المفتوحة. ويجري أيضًا تطوير رواسب الليجنيت الواعدة جدًا في ألمانيا، وهي أكبر مورد لهذا الفحم في أوروبا. يتم تنفيذ معظم التطويرات واسعة النطاق في ألمانيا الشرقية، حيث يقع حوض ألمانيا الوسطى وحوض لاوزيتس. وبحسب بعض التقديرات فإن هذه الرواسب تحتوي على 80 مليار طن. وكما هو الحال في روسيا، يركز المتخصصون الألمان على طريقة التعدين في الحفرة المفتوحة، مبتعدين عن طريقة التعدين الباهظة الثمن.
تكلفة الفحم البني
من حيث خصائص الجودة، فإن الفحم البني أقل شأنا من نظيره الحجري الأكثر شهرة. في الوقت نفسه، مكنت عدة عوامل من زيادة الطلب بشكل طفيف على مورد أقل جاذبية. ومن بينها يمكننا أن نلاحظ السعر الذي يباع به الفحم البني. متوسط السعر يتراوح من 800 إلى 1200 روبل. ل 1 طن. كلما زادت القيمة الحرارية، كلما ارتفع سعرها. للمقارنة: يمكن شراء الطن في أحسن الأحوال مقابل 2000 ألف روبل. كما ذكرنا سابقًا، فإن الفروق الدقيقة في تشغيل غرف الغلايات عند استخدام الفحم البني لا تزال تمنع استخدامه على نطاق واسع. لكن الموردين مواد ذات جودةالعثور على عملاء بين شركات الطاقة وفي قطاع الاستهلاك الفردي.
خاتمة
يمكن توفير الليغنيت للمستخدم النهائي في شكل مفروز أو غير مصنف. كوقود منزلي، وعادة ما يستخدم للاحتراق المسحوق، وإنتاج المعادن المعقدة يستخدم لصنع قوالب فحم الكوك. نظرًا لتكلفته المنخفضة وتوزيعه الواسع للرواسب الكبيرة، فإن الفحم البني ليس هو المكان الأخير في قائمة مواد الوقود الشائعة. ومع ذلك، على خلفية المتطلبات المتزايدة لكفاءة الطاقة في أنظمة التدفئة والمعايير البيئية الأكثر صرامة، أصبحت هذه المواد الخام أقل جاذبية. في العديد من البلدان، يقتصر استخدام الفحم البني على احتياجات الإنتاج فقط، ولكن الأمثلة من روسيا وألمانيا تؤكد أيضًا أهمية الصخور من وجهة نظر الاستخدام المحلي.
الفحم البني، نوع من الفحم الأحفوري بدرجة أقل من التحول، وهو شكل انتقالي من الخث إلى الفحم. بواسطة علامات خارجيةيختلف عن الخث في ضغطه الأكبر ومحتواه الأقل من بقايا النباتات المميزة، وعن الفحم - بشكل رئيسي في لونه البني. يتم تشخيصه أيضًا عن طريق التفاعلات مع القلويات الكاوية والمخففة حمض النيتريك، تلوين المحاليل على التوالي باللون البني الداكن والأصفر الفاتح (إلى البني الأحمر). عند تعرضها للهواء، تتحول إلى اللون البني وتتشقق. يتميز الفحم البني بالرطوبة العالية والرطوبة. الكثافة 1200-1500 كجم/م3. هناك فحم بني ترابي وفضفاض وفحم كثيف غير لامع ولامع. وفقا لتكوين المادة الأولية، فإن معظم الفحم البني ينتمي إلى الهيوميت، حيث توجد أصناف السابروبيل والدبال السابروبيل في شكل طبقات بينية. من المكونات الدقيقة للفحم، يهيمن ممثلو مجموعة الفترينيت في معظم أنواع الفحم البني (80-98٪)، مع الفوسينيت أو الليبتينيت في بعض الأصناف.
التركيب العنصري للكتلة القابلة للاحتراق من الفحم البني: C 65-76%، H 4-6.5%، وأحيانا أكثر، O + N 18-30%؛ القيمة الحرارية 23.9-32.0 ميجا جول/كجم؛ محتوى الأحماض الدبالية 2-63%، المواد المتطايرة 40-65%، الراتنج الأولي 5-20% أو أكثر. حسب درجة التحول (التفحم)، ينقسم الفحم البني إلى 3 فئات (01، 02، 03)؛ يتم أخذ مؤشر انعكاس الفيترينيت (على التوالي أقل من 0.30%، 0.30-39%، 0.40-0.49%) كأساس لهذا التقسيم. مع زيادة درجة التحول في الفحم البني يزداد محتوى الكربون، حرارة نوعيةعند الاحتراق، ينخفض محتوى الأكسجين والأحماض الدبالية والراتنجات. التصنيفات الصناعية للفحم البني في دول مختلفةمقبولة وفقا للمعايير التكنولوجية المختلفة. في روسيا، ينقسم الفحم البني إلى ثلاث مجموعات تكنولوجية على أساس الرطوبة (1B - أكثر من 40٪، 2B - 30-40٪ وZB - أقل من 30٪). بواسطة التصنيف الدولي، الذي اعتمدته اللجنة الاقتصادية لأوروبا (1957)، ينقسم الفحم البني إلى 6 فئات على أساس محتوى الرطوبة و 5 مجموعات على أساس إنتاج راتنجات شبه فحم الكوك. هناك تصنيفات أخرى. في عدد من البلدان (الهند وأستراليا وغيرها) يُطلق على الفحم البني اسم الليجنيت.
يكمن جزء كبير من الفحم البني في طبقات الفحم (الرواسب) بسمك 10-60 م (أحيانًا 100-200 م) وعلى أعماق ضحلةمما يسمح لهم بالتعدين بشكل رئيسي طريقة مفتوحة. بناءً على الاحتياطيات (مليار طن)، تنقسم أحواض الفحم البني إلى فريدة (أكثر من 500)، وكبيرة (50-500)، ومتوسطة (10-50)، وصغيرة (أقل من 10). ويقدر إجمالي الموارد العالمية بنحو 4.9 تريليون طن، والاحتياطيات المؤكدة 0.46 تريليون طن (في روسيا 0.11 تريليون طن). تتركز الاحتياطيات الرئيسية في روسيا (أحواض الفحم كانسك-أتشينسكي، إيركوتسك، لينسكي، منطقة موسكو)، البرازيل (ألتا-أمازون)، الولايات المتحدة الأمريكية (أحواض الفحم فورت يونيون، ميسيسيبي وتكساس)، أستراليا (وادي لاتروب)، ألمانيا (السفلى). أحواض الفحم في الراين وتورينجيان-ساكسون وماغديبورغ). الإنتاج العالميبلغت 0.884 مليار طن (2002). الدول الرئيسية المنتجة للفحم (الإنتاج لكل مليار طن): ألمانيا (0.169)، روسيا (0.084)، أستراليا (0.075)، بولندا (0.060)، جمهورية التشيك (0.048)، الولايات المتحدة الأمريكية (0.047). يستخدم الفحم البني كوقود للطاقة والوقود المنزلي، لإنتاج قوالب الفحم، والوقود الغازي والسائل، وكواشف الكربون القلوية، والأحماض الدبالية، والشمع، وفحم الكوك المعدني، واستخراج العناصر النادرة والنادرة.
مضاءة: Zhemchuzhnikov A.، Ginzburg A. I. أساسيات بترول الفحم. م، 1960؛ جيولوجيا رواسب الفحم والصخر الزيتي في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. م، 1963-1978. ت 1-12؛ Eremin I.V.، Bronovets T.M. تكوين العلامة التجارية للفحم واستخدامه الرشيد. م، 1994.
انتشر تعدين الفحم كقطاع صناعي على نطاق واسع في بداية القرن العشرين وما زال حتى يومنا هذا واحدًا من أكثر القطاعات أنواع مربحةاستخراج الرواسب المعدنية.
يتم استخراج الفحم على نطاق صناعي في جميع أنحاء العالم.
وخلافا للاعتقاد السائد، فإن هذه الحفرية لا تستخدم فقط كوقود عالي الجودة. في منتصف القرن العشرين، أعطت صناعة الفحم دفعة قوية للتنمية بحث علميبشأن استخلاص الهيدروكربونات من المعادن.
أين يتم التعدين؟
أكثر دول كبيرةالتعدين فحم- الصين، الولايات المتحدة الأمريكية، الهند. يحتل المرتبة السادسة في التصنيف العالمي لإنتاجه، رغم أنه من بين الثلاثة الأوائل من حيث الاحتياطيات.
في روسيا، يتم استخراج الفحم البني والفحم الصلب (بما في ذلك فحم الكوك) والجمرة الخبيثة. مناطق تعدين الفحم الرئيسية في روسيا هي منطقة كيميروفو، ومنطقة كراسنويارسك، ومنطقة إيركوتسك، وتشيتا، وبورياتيا، وجمهورية كومي. هناك الفحم في جبال الاورال، الشرق الأقصىفي مناطق كامتشاتكا وياكوتيا وتولا وكالوغا. في روسيا 16 أحواض الفحم. واحدة من أكبرها - يتم استخراج أكثر من نصف الفحم الروسي هناك.
كيف يتم استخراج الفحم؟
اعتمادًا على عمق خط الفحم ومساحته وشكله وسمكه ومختلف المناطق الجغرافية و العوامل البيئيةيتم اختيار طريقة معينة لاستخراج الفحم. تشمل الطرق الرئيسية ما يلي:
- مِلكِي؛
- التطورات في منجم للفحم.
- هيدروليكي.
وبالإضافة إلى ذلك، هناك تعدين الفحم في الحفرة المفتوحة، بشرط أن يكون خط الفحم على عمق لا يزيد عن مائة متر. لكن هذه الطريقة تشبه إلى حد كبير طريقة استخراج الفحم في الحفرة المفتوحة.
طريقة الألغام
تُستخدم هذه الطريقة في أعماق كبيرة ولها ميزة لا يمكن إنكارها مقارنة بطرق تعدين الفحم المفتوحة: فالفحم الموجود في أعماق كبيرة ذو جودة أعلى ولا يحتوي عمليًا على شوائب.
للوصول إلى طبقات الفحم، يتم حفر الأنفاق الأفقية أو الرأسية (المنافذ والأعمدة). هناك حالات معروفة لاستخراج الفحم على أعماق تصل إلى 1500 متر (مناجم Gvardeiskaya وShakhterskaya-Glubokaya).
يعتبر استخراج الفحم تحت الأرض من أصعب التخصصات بسبب عدد من المخاطر:
- هناك تهديد مستمر بدخول المياه الجوفية إلى عمود المنجم.
- هناك تهديد مستمر باقتحام الغازات المصاحبة إلى عمود المنجم. بالإضافة إلى احتمال الاختناق، تشكل الانفجارات والحرائق خطرا خاصا.
- حوادث بسبب درجة حرارة عاليةفي أعماق كبيرة (تصل إلى 60 درجة)، والتعامل مع المعدات الإهمال، وما إلى ذلك.
وباستخدام هذه الطريقة يتم استخراج ما يقارب 36% من احتياطي الفحم في العالم من باطن الأرض والذي يبلغ 2625.7 مليون طن.
طريقة مفتوحة
تصنف التطورات في محجر الفحم وفقا للطريقة المفتوحة لاستخراج الفحم، حيث أنها لا تحتاج إلى حفر مناجم وتعديلات في بمزيد من العمق.
تتضمن طريقة التعدين هذه التفجير وإزالة الغطاء الزائد (طبقة من الصخور الزائدة فوق رواسب الفحم) من موقع التعدين. بعد ذلك، وبمساعدة الحفارات وخراطيم المياه والجرافات والكسارات وخطوط السحب والناقلات، يتم سحق الصخور ونقلها إلى أبعد من ذلك.
تعتبر هذه الطريقة لاستخراج الفحم أقل أمانًا من التعدين المغلق (المنجم). ولكن هناك أيضًا بعض عوامل الخطر المرتبطة بالتعامل مع الإهمال مع المعدات والمركبات الكبيرة، وإمكانية التسمم من غازات العادم والمواد المصاحبة لنشاط الآلة.
العيب الكبير لهذه الطريقة هو أنها تسبب ضررا كبيرا بيئةبسبب إزالة مساحة كبيرة من طبقة الأرض والعناصر الطبيعية المصاحبة لها.
وتعتبر طريقة الحفرة المفتوحة من أكثر الطرق انتشارا في العالم، حيث يتم استخدامها لاستخراج أكثر من 55% من الفحم سنويا، أي ما يعادل 4102.1 مليون طن.
تم استخدامه لأول مرة في الاتحاد السوفيتي في الثلاثينيات من القرن العشرين. وهي تنطوي على استخراج الفحم في مناجم عميقة، بينما يتم نقل صخور الفحم إلى السطح باستخدام نفاثات المياه النشطة. سمحت لنا هذه الطريقة باستخدام عيوب تعدين الفحم تحت الأرض - المياه الجوفية - لصالحنا.
في مؤخرايعتبر تعدين الفحم الهيدروليكي أحد أكثر الطرق احتراما. يمكن أن يحل محل عملية استخراج الفحم الكثيفة والخطيرة التي يقوم بها عمال المناجم، وبدلاً من ذلك ستكون المياه بمثابة قوة مدمرة ورافعة.
صناعة الفحمتعمل في مجال استخراج ومعالجة (تخصيب) الفحم الصلب والبني وهي أكبر صناعة من حيث عدد العمال وتكلفة إنتاج الأصول الثابتة.
الفحم من روسيا
يوجد في روسيا أنواع مختلفة من الفحم - البني والصلب والفحم الحجري - و تحتل واحدة من الأماكن الرائدة في العالم من حيث الاحتياطيات. ويبلغ إجمالي الاحتياطيات الجيولوجية للفحم 6421 مليار طن، منها 5334 مليار طن قياسي، ويتكون أكثر من ثلثي إجمالي الاحتياطيات من الفحم الصلب. الوقود التكنولوجي - فحم الكوك - يشكل 1/10 من الرقم الإجماليالفحم الصلب.
توزيع الفحمفي جميع أنحاء أراضي البلاد بشكل غير متساو. 95% حساب الاحتياطيات ل المناطق الشرقيةوالتي يذهب أكثر من 60٪ منها إلى سيبيريا. يتركز الجزء الأكبر من احتياطيات الفحم الجيولوجية العامة في حوضي تونغوسكا ولينا. تتميز أحواض كانسك-أتشينسك وكوزنتسك باحتياطيات الفحم الصناعية.
تعدين الفحم في روسيا
من حيث إنتاج الفحم، تحتل روسيا المرتبة الخامسة في العالم (بعد الصين والولايات المتحدة والهند وأستراليا)، ويستخدم 3/4 الفحم المنتج لإنتاج الطاقة والحرارة، و1/4 في صناعة المعادن والصناعات الكيماوية. ويتم تصدير جزء صغير منه، بشكل رئيسي إلى اليابان وجمهورية كوريا.
تعدين الفحم في الحفرة المفتوحةفي روسيا هو 2/3 من الحجم الإجمالي. تعتبر طريقة الاستخراج هذه هي الأكثر إنتاجية والأرخص. ومع ذلك، فإن هذا لا يأخذ في الاعتبار الاضطرابات الطبيعية الشديدة المرتبطة به - إنشاء المحاجر العميقة ومقالب النفايات الواسعة النطاق. التعدين في المناجم أكثر تكلفة وله معدل حوادث مرتفع، والذي يتحدد إلى حد كبير من خلال تدهور معدات التعدين (40٪ منها قديمة وتتطلب تحديثًا عاجلاً).
أحواض الفحم في روسيا
ويعتمد دور حوض فحم معين في التقسيم الإقليمي للعمل على جودة الفحم، وحجم الاحتياطيات، والمؤشرات الفنية والاقتصادية للإنتاج، ودرجة استعداد الاحتياطيات للاستغلال الصناعي، وحجم الإنتاج، وخصائصه. من النقل والموقع الجغرافي. وفي ضوء مجمل هذه الشروط يظهر ما يلي: قواعد الفحم بين المناطق- أحواض كوزنتسك وكانسك-أتشينسك، والتي تمثل معًا 70% من إنتاج الفحم في روسيا، بالإضافة إلى أحواض بيتشورا ودونيتسك وإركوتسك-شيريمخوفو وجنوب ياكوتسك.
حوض كوزنتسك، وتقع في الجنوب سيبيريا الغربيةالخامس منطقة كيميروفو، هي قاعدة الفحم الرئيسية في البلاد وتوفر نصف إنتاج الفحم في روسيا بالكامل. الفحم يكمن هنا جودة عاليةبما في ذلك فحم الكوك. يتم تنفيذ ما يقرب من 12٪ من الإنتاج عن طريق التعدين السطحي. المراكز الرئيسية هي نوفوكوزنتسك، كيميروفو، بروكوبيفسك، أنجيرو-سودجينسك، بيلوفو، لينينسك-كوزنيتسكي.
حوض كانسك-اتشينسكتقع في الجنوب شرق سيبيريافي إقليم كراسنويارسك على طول خط السكة الحديد العابر لسيبيريا ويمثل 12% من إنتاج الفحم في روسيا. الفحم البني من هذا الحوض هو الأرخص في البلاد، حيث يتم استخراجه عن طريق التعدين المكشوف. نظرًا لجودته المنخفضة، فإن الفحم غير قابل للنقل بشكل جيد وبالتالي تعمل محطات الطاقة الحرارية القوية على أساس أكبر المناجم المفتوحة (Irsha-Borodinsky، Nazarovsky، Berezovsky).
حوض بيتشوراهي الأكبر في الجزء الأوروبي وتمثل 4٪ من إنتاج الفحم في البلاد. تقع بعيداً عن أهم المراكز الصناعية وتقع في القطب الشمالي، ويتم التعدين عن طريق التعدين فقط. في الجزء الشمالي من الحوض (رواسب Vorkutinskoye، Vorgashorskoye) يتم استخراج فحم الكوك، في الجزء الجنوبي (رواسب Intinskoye) - فحم الطاقة بشكل أساسي. المستهلكون الرئيسيون لفحم Pechora هم Cherepovets مصنع معدني، شركات المنطقة الشمالية الغربية والوسطى والوسطى للأرض السوداء.
حوض دونيتسكالخامس منطقة روستوفهو الجزء الشرقي من حوض الفحم الموجود في أوكرانيا. هذه هي واحدة من أقدم مناطق استخراج الفحم. أدت طريقة استخراج الفحم إلى ارتفاع تكلفة الفحم. إنتاج الفحم يتناقص كل عام، وفي عام 2007 قدم الحوض 2.4% فقط من الإنتاج الروسي بالكامل.
حوض إيركوتسك-شيريمخوفوفي منطقة إيركوتسك يضمن انخفاض تكلفة الفحم، حيث يتم التعدين عن طريق التعدين المفتوح وينتج 3.4٪ من الفحم في البلاد. نظرا للمسافة الكبيرة من المستهلكين الكبار، يتم استخدامه في محطات الطاقة المحلية.
حوض جنوب ياكوتسك(3.9٪ من الإنتاج الروسي بالكامل) يقع في الشرق الأقصى. لديها احتياطيات كبيرة من الطاقة والوقود التكنولوجي، ويتم تنفيذ جميع الإنتاج عن طريق التعدين المكشوف.
تشمل أحواض الفحم الواعدة أحواض لنسكي وتونغوسسكي وتيميرسكي، الواقعة خلف نهر ينيسي شمال خط عرض 60. إنهم يشغلون مساحات شاسعة في المناطق الضعيفة النمو وذات الكثافة السكانية المنخفضة في شرق سيبيريا والشرق الأقصى.
بالتوازي مع إنشاء قواعد الفحم الأقاليمية، كان هناك تطوير واسع النطاق لأحواض الفحم المحلية، مما جعل من الممكن تقريب إنتاج الفحم من مناطق استهلاكه. في الوقت نفسه، في المناطق الغربية من روسيا، يتراجع إنتاج الفحم (حوض موسكو)، وفي المناطق الشرقية يتزايد بشكل حاد (الودائع منطقة نوفوسيبيرسك، إقليم Transbaikal، بريموري.