Кам'яне вугілля: освіта покладів. Значення кам'яного вугілля в промисловості

Михайло Ломоносов, знаменитий російський вчений 18 століття, ще в ті давні часи дав визначення того, як виникало це корисна копалина в природі. А саме: із залишків рослин, подібно торфу, стався та кам'яне вугілля. Освіта його, на думку Ломоносова, було обумовлено декількома факторами. По-перше, залишки рослинності розкладалися без участі «вільного повітря» (тобто без вільного доступу кисню). По-друге, був досить високий температурний режим. А по-третє, зіграла свою роль «тягар покрівлі», тобто підвищений тиск гірської породи. Відбувалося це в незапам'ятні часи, коли людство ще не існувало на планеті Земля.

Справи давно минулих днів

У будь-якому випадку історія утворення кам'яного вугілля – справа таких далеких днів, що і сучасні вчені можуть будувати лише здогадки та припущення, пояснюючи процес. Але сьогодні це вивчено досить точно. І механізми того, як з'являється кам'яне вугілля (освіта його з попереднього сировини), відомі науці.

З торфу

Відходи вищих рослин поступово перетворюються в торф'яні маси, які скупчуються на болотистих місцевостях і заростають іншими рослинами, поступово йдучи в глибину. Перебуваючи на глибині, торфовища постійно змінюють свій хімічний склад (більше складні сполуки перетворюються в більш прості, розпадаються). Частина з них буває розчинена у воді і вимивається, а частина переходить в газоподібний стан. Так виникає метан і вуглекислота на болотах, надають характерний запах повітря в цих безлюдних місцях. Важливу функцію в цьому процесі виконують грибки і бактерії, які сприяють подальшому розкладанню тканини загиблих рослин.

Вуглеводи

З часом в процесі відбуваються видозмін у торфовищах накопичуються найбільш стійкі углеводородистые з'єднання. А так як все це насичення торф'яних мас вуглеводнем здійснюється практично без доступу кисню, вуглець не перетворюється в газ і не зникає. Відбувається ізоляція від доступу повітря і одночасне насичення при посиленні впливу тиску: з торфу виникає кам'яне вугілля. Освіта його триває сотні тисячоліть, цей процес не такий швидкий! На думку вчених, велика частина нинішніх запасів та вугільних пластів виникла в палеозої, тобто понад 300 мільйонів років тому.

Це цікаво: які бувають види вугілля?

Найбільш пухкий і наймолодший з усіх видів – лігніт (що означає «деревне»). В ньому ще видно залишки рослинних мас, деревини. В принципі, лігніт – це деревний торф.

Бурий вид вугілля утворюється в пластах при більш сильних разложениях залишків рослинних мас. Залягає він, як правило, на глибині до одного кілометра. В ньому ще забагато рідини (більше 40 %). Він досить добре горить, але дає невелику кількість тепла.

На глибині до трьох кілометрів у багатьох частинах світу є кам'яне вугілля. Освіта його з бурого виду копалин відбувається тільки за певних умов: коли пласти спускаються на більш глибокі горизонти і йде процес горотворення. Там, під високим тиском і без доступу кисню, завершується процес переходу з однієї фракції в іншу. Таке вугілля має у своєму складі більше 75 % вуглецю, горить краще і дає більше тепла.

Антрацит – гірський вугілля більш давніх порід. Він залягає на глибині до п'яти кілометрів. В ньому ще більше вуглецю і ще менше вологи (практично зовсім немає). Він поганенько запалюється, але тепловіддача найвища з усіх видів. В антрациті залишки рослин, з яких він стався, практично не можна виявити. Такий вугілля вважається найбільш перспективним у видобутку для промисловості.

Але це ще не все!

Природа розпорядилася так, що антрацит, сам по собі найбільш щільний вугілля з високим вмістом вуглецю (95 і вище відсотків), не є кінцевою стадією перетворень, що відбуваються з залишками рослин у навколишньому середовищі. Шунгіт – речовина, яка утворюється з вугілля при ще більш жорстких умовах. Графіт виникає при високих температурах з цього ж матеріалу. А якщо додати ще й супервысокое тиск, то утворюється алмаз, найбільш міцне речовина, яка має і промислову, і художню цінність для всього людства.
Але слід пам'ятати: як не дивно, всі ці, на перший погляд, різні речовини – від рослин до алмазів – складаються з речовини вуглецю, тільки з різною структурою на молекулярному рівні!

Освіта і значення кам'яного вугілля

Не можна переоцінити значення кам'яного вугілля для розвитку промисловості і в цілому для всієї людської культури на Землі. А область його застосування дуже широка. Не кажучи про те, що вугілля – це чудове паливо, що застосовується для обігріву жител, топки печей в промисловості, вироблення електроенергії, з кам'яного вугілля ще й добувають дуже багато речовин, необхідних людям. Сірка і ванадій, цинк і свинець, германій – все це дає людству це корисна копалина. Вугілля використовується для плавки металу, сталі, чавуну. Продукти спалювання вугілля – у виробництві деяких будівельних матеріалів. При спецобработке копалин з нього отримують бензол, що використовується у виробництві лаків і розчинників, такого будівельного матеріалу, як лінолеум. Із зрідженого особливими технологіями вугілля виходить рідке паливо для механізмів. Вугілля є вихідною сировиною для виробництва графіту і технічних алмазів, а лише на основі цього природного матеріалу виготовляють понад чотирьохсот продуктів для промисловості та сфери обслуговування.

Природознавство в школі: освіта кам'яного вугілля

Для дітей при проходженні відповідної теми в середніх класах рекомендується в доступній формі розповісти про освіту вугілля в природі. Слід повідомити про те, як довго триває цей процес. Описуючи утворення кам'яного вугілля коротко, потрібно зробити акцент на значенні його для розвитку промисловості і прогресу в сучасних та історичних умовах, скласти план повідомлення, яке будуть робити учні самостійно.