Көмір: құрамы, қолданылуы, алу әдістері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Жер қыртысының қалыңдығында пайда болған бұл тау жынысы алуан түрлі. Бүгінгі күні оның сорттары, мысалы, қоңыр көмір, антрацит, көмір сияқты ерекшеленеді. Көмірдің құрамы ылғал мен минералды қоспалардан тұрады. Дегенмен, ылғалға келетін болсақ, ол жану жылуын айтарлықтай төмендетеді.

Тұқымның құрамы. Химиялық заттар

Көмірдің құрамында ылғал болуымен қатар күкірт сияқты зат бар. Бұл қоспа да зиянды болып саналады және ол таза күйінде емес, пирит, кальций, темір сульфаты сияқты қоспалардың құрамында болады. Көмірді пайдаланған кезде, дәлірек айтқанда, оны құрамындағы осындай қоспалармен жағу кезінде зиянды булану пайда болады - күкірт диоксиді немесе күкірт диоксиді. Тыныс алу арқылы адам денсаулығына айтарлықтай теріс әсер етеді. Ол металдың тез коррозиясын тудыруға, сонымен қатар атмосфераны оның түтіндерімен улануға қабілетті. Айта кету керек, Донец бассейнінде өндірілетін көмірдің құрамындағы күкірт мөлшері айтарлықтай төмен. Бұл заттың көрсеткіші тек 1-2% құрайды. Орталық және солтүстік облыстардың бассейндерімен салыстыратын болсақ, олардағы бұл зиянды қоспаның мөлшері 3,5%-дан ғана басталады. Толықшикізаттың химиялық құрамы келесідей:

• көміртегінің ең жоғары пайызы - 50-ден 96% дейін;
• көміртектен кейін оттегі келеді, оның мөлшері 25-37%;
• осы тізімдегі үшінші – сутегі, оның пайызы 3-тен 6%-ға дейін;
• Соңғы химиялық зат - азот, оның мазмұны 0-ден 2,7% дейін болуы мүмкін.

шымтезек

Бүгінгі таңда шымтезек те пайдаланылады, бұл тау жыныстарының қалдықтары. Ол шын мәнінде қалдық болып саналғанына қарамастан, өте кең қолданылады. Бұл жерде айта кететін жайт, көмірдің бұл түрінің құрамы барлық зиянды қоспалардың, соның ішінде күкірттің сандық құрамының әлдеқайда аз болуымен ерекшеленеді. Көміртегі химиялық элементінің үлесі де 50-60%-ға дейін төмендеді.

Қоңыр көмір

Өздігінен қоңыр көмір - бұл шымтезектен түзілетін, бірақ сонымен бірге ағаш құрылымын тамаша сақтайтын, тығыздығы жеткілікті жоғары жер массасы. Көмірдің бұл түрін пайдалану, мысалы, тасқа қарағанда әлдеқайда аз. Бұл жанған кезде түтіндік жалынның пайда болуына байланысты, ол сонымен қатар өте жағымсыз иіс тудырады. Ол көбінесе құрғақ дистилляцияда қолданылады. Оның көмегімен, мысалы, сірке қышқылымен аммиак сияқты заттарды алуға болады. Бұл тұқым барлық басқа сорттардың ең жасы болып саналады. Көмірдің бұл түрінің құрамы келесідей:

• дегендейалдыңғы түрі, мұнда көміртегі басым - 50-77%;
• оттегі мөлшері іс жүзінде бірдей - 26-37%;
• сутегінің пайызы 3-5, ал азот 0-2.

Технологияның күшті дамуы технологтардың мазутқа балама ретінде пайдалануға болатын осы шикізаттан синтетикалық газ алуды үйренуіне әкелгенін айта кеткен жөн.

Көмір

Бұл қазба материал қоңыр көмірден антрацитке ауысатын материал болып табылады. Оның қоңыр затқа қарағанда тамаша отын болуымен ерекшеленеді. Дәл осы тұқым біздің заманымызда ең көп өндірілген. Ол, мысалы, жылу электр станциялары үшін отын ретінде кеңінен қолданылады. Бұл жеке үйлерді жылытуға, зауыттардың жұмысына және т.б. үшін тамаша. Шикізаттың бұл түрінің калориялық құндылығы қоңырға қарағанда әлдеқайда жоғары. Зиянды қоспалар ретінде көмірдің бұл түрі 3-тен 12% -ға дейін ылғалдан тұрады. Оған қоса, оның құрамында 32% ұшпа жанғыш заттар бар.

Химиялық құрамы алдыңғы түрлерден өзгеше. Көміртегінің мөлшері әлдеқайда жоғары - 75-тен 93% -ға дейін. Оттегінің мөлшері айтарлықтай төмендеді - 3-19%, сутегі мөлшері шамамен сол деңгейде қалды - 4-6%. Азот көрсеткіші әлі де төмен – 2,7%-ға дейін.

Егер сіз көмірдің қайсысы жақсы деген сұрақты қойсаңыз, оған жауап келесідей болуы мүмкін: антрацит. Оның құрылымы мүмкіндігінше тығыз, беті сәл жылтыр, ал калориялық құндылығы ең жақсы көрсеткішке ие болуымен ерекшеленеді. Оның жалғыз кемшілігі - ол өте нашар жанады. Көбінесе көміртекті электродтар, электрод пастасы сияқты заттарды жасау үшін қолданылады. Оны металлургия өнеркәсібінде отын шикізаты ретінде пайдалану өте кең таралған. Бұл жыныстың пайда болу тереңдігі айтарлықтай үлкен – 6 км. Химиялық заттардың құрамында 95-97% көлемінде көміртек, сонымен қатар сутегі 1-ден 3% дейін бар.

Тау-кен өндіру әдісі

Айта кетейік, өндіру әдісі көмір кен орнының орналасқан жеріне, дәлірек айтсақ, оның пайда болу тереңдігіне байланысты. Осы факторға байланысты ашық (карьерлік) әдіс және шахталық, жабық әдіс болып бөлінеді. Әрбір әдіс өзінің технологиясымен, сондай-ақ артықшылықтары мен кемшіліктерімен ерекшеленеді.

Ашық тау-кен ісі

Көмірді ашық әдіспен өндірудің басты артықшылығы салыстырмалы қауіпсіздік болып табылады. Мәселе мынада, ол тау жынысының тереңдігі 100 метрден аспайтын жағдайда ғана қолданылады. Басқаша айтқанда, апат кезінде құлап қалуы мүмкін білік жасалмайды. Кен өндіру процесінің өзі келесі процедураға сәйкес жүзеге асырылады.

Алдымен тасты жауып тұрған топырақтың жоғарғы қабатын алып тастау керек. Бұл қабат үстіңгі қабат деп аталады, ал оны жою әдісі - үстіңгі қабат. Бұл процедура топырақтың түріне байланысты бульдозерлердің, драглиндердің, шелекті экскаваторлардың немесе қырғыштардың көмегімен жүзеге асырылады. Топырақ қабатын алып тастағаннан кейін сіз тасты ұсақтауға кірісе аласыз. Үшінол үшін ұсақтағыштар, су мылтықтары, бульдозерлер және басқа да техникалар қолданылады. Егер көмір кен орнындағы тау жынысы тым тығыз болса, онда сирек жағдайларда көмірді бұрғылау және жару қолданылады. Бұл өндіру әдісі әдетте айтарлықтай үлкен аумақты қамтиды.

Әдістің кемшіліктеріне келетін болсақ, олар келесідей:

• Біріншіден, тау-кен орнында қоршаған ортаға айтарлықтай зиян келтіру.
• Екіншіден, осылайша өндірілетін тау жыныстарының барлығы құрамында зиянды қоспалардың көп мөлшері болады.

Көмірді ашық әдіспен өндірудің негізгі артықшылықтары қауіпсіздіктен басқа, жоғары жылдамдықпен қатар үнемділік болып табылады.

Екінші әдіс

Жабық немесе шахта әдісі, сіз болжағандай, егер тау жынысы жер астында жеткілікті терең болса, қолданылады. Тегіс жерлерде тік немесе көлденең арналар көмірдің ең қабатына дейін қалыптасады, содан кейін шахта жасалады. Егер көмір қабаты таулы аймақта орналасса, онда адит жұмысты ашатын жер болып табылады.

Жер асты көмір өндіруді ұзын қабырғаларды немесе бөлме-баған әдісімен жүргізуге болады. Лавалар - ұзын беттер. Бір шахтада осындай бір немесе бірнеше бет болуы мүмкін. Мұндай беттерде көмір тау-кен комбайнының көмегімен кесектерге бөлінеді. Шикізатты жер бетіне жеткізу үшін сол комбайн қолданылады. Ол тасты конвейерге тиейді. Егер сіз осы әдісті қолдансаңыз, құрамындағы көмірдің барлығын дерлік алуға боладықалыптастыру. Егер көмір тым терең болмаса, онда бөлме-баған әдісі қолданылады. Бұл жағдайда олардың арасында қалыптасатын тіректер мен көлденең жолдар пайдаланылады.

Қазір көмір өнеркәсібінде өзгерістер болып жатыр. Электрмен жұмыс істейтін шатыр тіректерін қолданумен біріктірілген автоматтандырылған өндіріс жүйесінің технологиясы енгізілуде. Барлық кен өндіру механизмдерін қашықтан басқаруға мүмкіндік беретін әдіс белсенді түрде әзірленуде.

Әдістің артықшылықтарына мыналар жатады:

• алынатын көмір өте жоғары сапалы болады;
• тау-кен өндірудің бұл түрі қоршаған ортаға зияны әлдеқайда аз;

Кемшіліктердің ішінде бұл әдіс тау-кен өндірудің ең қауіпті әдісі екенін және оны жүзеге асыру үшін айтарлықтай қаржылық шығындарды қажет ететінін атап өткен жөн.

Донецк көмір бассейні

Бұл бассейн Украина жағынан Донецк, Луганск, Днепропетровск сияқты облыстардың аумағында орналасқан. Сонымен қатар, ол Ресей Федерациясының Ростов облысының аумағында орналасқан. Бұл бассейннің жалпы ауданы шамамен 60 мың км2, оның 50 мыңы Украина аумағында орналасқан. Егер оның ұзындығы туралы айтатын болсақ, онда ол ендіктік бағытта шамамен 650 км. Сонымен бірге оның максималды ені 200 км-ге жетеді. Өндірілетін көмірдің сапасы мен қасиеттеріне келетін болсақ, олар өте әртүрлі. Мәселе мынада, Донецк көмір бассейнінде тұтас баросы қазбаның метаморфтық қатары. Басқаша айтқанда, мұнда кез келген көмір өндіруге болады - қоңырдан антрацитке дейін.

Сапалы отты көмір

Қатты отын қазандығын жағуға жарамды көмірдің сапасын қалай анықтауға болады деген сұрақ жиі туындайды. Оның барлық қасиеттерін білу міндетті емес. Мыналарға назар аударыңыз:

• Калориялық мазмұны немесе жану жылуы. Бұл сипаттама қатты отын жанған кезде қанша жылу шығаратынын сипаттайды.
• Күлділігі шикізат сапасының негізгі сипаттамасы болып табылады. Бұл сипаттаманың сандық көрсеткіші неғұрлым аз болса, көмір соғұрлым жақсы болады, яғни жану кезінде ол көбірек жылу береді. Сапалы тұқымдар үшін бұл көрсеткіш 25%-дан аз.
• Ылғалдылықты бақылау маңызды. Ол сыртқы немесе ішкі болуы мүмкін. Көмірді жай кептіру арқылы сыртқы жағын алуға болады, ал ішкі жағын жағу арқылы ғана алуға болады.

Активтендірілген көмір

Бұл көмірдің құрылымы кеуекті және ол органикалық текті көміртегі бар басқа да әртүрлі материалдардан алынған. Мұндай шикізаттағы көміртегі 87-ден 97%-ға дейін болады; сутегі, азот және оттегі де бар. Химиялық құрамы жағынан көмірдің бұл түрі графитке көбірек ұқсайды. Сонымен қатар, шикізаттың бұл түрін белсендіру әдісіне, белсендіру әдісіне және мақсатына қарай алынатын шикізат түріне қарай бірнеше сыныпқа бөлуге болады.