Презентация на тему урока профессиональной ориентации школьников на тему Уголь - наше всё

быть непосредственно использованы или из которых могут быть извлечены

металлы или минералы, применяе­мые в народном хозяйстве.
Среди полезных ископаемых выделяют следующие главнейшие группы:
1) Металлические, или рудные, из которых извлекаются различные металлы;

Полезные ископаемые

камни, каменная соль, доломит, гипс и др.), или как

сырье, из которого в процессе переработки выделяют входящие в их состав минералы или хими­ческие соединения. Таким образом, неметаллические полезные ископаемые не являются сырьем для получения металлов;

этой группе отно­сятся ископаемые угли, горючие сланцы, нефть, горючие

газы.

условий или, как говорят, предпосылок углеобразования. Важнейшими предпосылками являются:

соответ­ствующее развитие растительности, а также геоморфологические, геотектонические и климатические условия

Предпосылки углеоброзования

нее состоят стенки клеток высших растений. При одревеснении стенки

клеток пропитываются веществом, которое называется лиг­нином, а иногда — пробковым веществом, называемым суберином. Внутри клеток находится вещество, состоящее из белков, жиров и углеводов. Кроме того, в состав растений могут входить смолы, воски и некоторые другие вещества. Каждая растительная клетка содержит также то или иное количество минеральных веществ, дающих золу. Количественное соотношение между перечисленными составными частями различно у разных растений. В среднем лигнин и целлюлоза составляют 60—70%, белки до 15%, суберин, воск, смола до 5%.
Химический состав растительного вещества приблизительно можно выразить следующими цифрами: углерода 50%, кислорода 43 %, водорода 6 %, азота и серы 1 %.
Процесс углеобразования подразделяется на две стадии:
1) оторфование, 2) углефикация. В стадию оторфования обра­зуются торф и сапропель, а в стадию углефикации — ископаемые угли.

Процессы образования углей

высших растений. Они подразделяются на гумиты и липтобио- литы.

Гумиты являются наиболее распространенными в природе углями. (Липтобиолиты имеют очень ограниченное распространение. Они образуются за счет наиболее стойких в химическом отношении составных частей растительного вещества. Формирование липто- биолитов связано с тем, что при более или менее свободном доступе воздуха лигнино-целлюлозные ткани быстро разлагаются и остаются наиболее устойчивые в химическом отношении смолы, кутин и дру­гие вещества. За счет этих веществ и возникают липтобиолиты. Они встречаются в Кузбассе, Подмосковном, Кизиловском и других бассейнах.

остатков низших растений и животного планктона.
Подразделяются они на собственно

сапропелиты, в которых наблюдаются неразложившиеся остатки водорослей, и сапрокол- литы, в которых неразложившихся остатков различить нельзя, так как они полностью превратились в бесструктурную массу.
Среди горючих сланцев по происхождению и составу можно вы­делить: 1) сланцы торфяного происхождения (буроугольные, ка­менноугольные и углистые); 2) сапропелиты (кеянелевые сланцы, богхедовые, пиробитумные и асфальтовые породы); 3) вторичные сланцы (переотложенные сланцы, пропитанные нефтью, асфальтом). Из всех горючих сланцев наибольшее промышленное значение имеют сапропелиты, главным образом их разновидность — пиробитумные сланцы, занимающие промежуточное положение между углями и асфальтами.

разложения остатков высших растений в избыточно-увлажненной среде при ограниченном

доступе воз­духа.
По внешнему виду — это бурая, пористая масса с сохранившейся структурой растительных остатков. Удельный вес торфа от 0,5 до 1,20, пористость 70—80%, влажность 86—95%. Содержание золы колеблется в широких пределах: от 0,5 до 50%. Теплотворная способность 1500—4200 ккал/кг.

Общая характеристика:

коричневатую, темно- или желто-бурую окраску. Блеск обычно матовый, иногда

слабый смо­листый. Излом землистый, редко раковистый. Черта бурая или очень редко черная. Удельный вес от 0,8 до 1,35. Легко выветривается. Содержание углерода в среднем составляет 65—75%. Различают бурые угли торфообразные (похожи на торф), землистые (при высы­хании превращаются в порошкообразную массу), лигнитовые (со­хранившие структуру древесины) и плотные. Теплотворная способ­ность в среднем от 3500 до 7100 ккал/кг.
Каменные угли внешне значительно отличаются от бу­рых. Цвет их обычно черный, черта черная, удельный вес 1,3—1,45. По сравнению с бурыми они более твердые и плотные. По степени выраженности блеска подразделяются на блестящие, полу блестящие, матовые. Содержание углерода 75—90%. Теплотворная способность в среднем от 7650 до 8750 ккал/кг.

оттенком. Некоторые антрациты серого цвета. Однородные, плотные блестящие угли.

Излом обычно раковистый. Твердость от 2 до 4.
Удельный вес 1,4—1,7. Содержание углерода 90—97,5%. Теплотвор­ная способность 8200—8400 ккал/кг.
Сапропелиты подразделяются на собственно сапропелита и сапроколлиты. Собственно сапропелиты иногда называют также богхедами. Цвет их бурый или черно-бурый, излом раковистый или полураковистый. Это плотные, вязкие, матовые угли. Углерода в них 77,7%

было сказано выше. В сапропелевых углях по сравнению с

другими повышенное содержание водорода, поэтому теплотворная способность сапропелевых углей достигает 9000— 10 000 ккал/кг. Сапропелевые угли содержат высокий процент лету­чих веществ, поэтому в тонких пластинках они легко воспламе­няются от спички и горят коптящим пламенем с выделением своеоб­разного запаха.
Горючие сланцы. Условно считают, что сапропелита, содержащие более 40% золы, относятся к горючим сланцам. Это глинистые мергелистые породы, отличающиеся от сапропелевых углей более высоким содержанием золы и хорошо выраженной сло­истостью. Органическая часть горючих сланцев содержит 56—82% углерода, 5,8—11,5% водорода, до 5% азота, 1,5—9% серы и кис­лород.

в них можно различить блестящие и матовые составные части,

назы­ваемые ингредиентами. Различают четыре ингредиента: витрен, кларен, фюзен, дюрен. Витрен и кларен являются блестящими, а фюзен и дюрен матовыми ингредиентами.
В и т р е н («стекло») представляет собой однородный блестящий уголь. Хрупок и обычно разбит поперечными трещинами, часто заполненными минеральным веществом. Излом раковистый или полураковистый. В угольных пластах образует полосы и линзы, толщина которых редко достигает 20—40 см,. Не содержит примесей. Способен коксоваться. Золы содержит 1—2%
Кларен («ясный», «блестящий») — блестящий уголь с ровным или угловатым изломом. По внешнему виду сходен с витреном, но имеет смолисто-жирный блеск и значительно меньше трещиноват. Хрупок. Хорошо коксуется, но дает недостаточно крепкий кокс. В пластах угля залегает мощными прослоями, иногда образует це­лые пласты. Содержание золы непостоянно. Иногда оно не превышает 20%, но нередко возрастает до 20—30 %

Основные ингредиенты углей

древесный уголь. Пачкает руки. Очень мягок и хрупок, легко

кро­шится. Матовый. В пластах угля образует небольшие линзы, про­слойки, неправильные включения мощностью 1—2, редко до 20— 25 мм. Не спекается, поэтому препятствует образованию хоро­шего кокса.

Дюрен («твердый») — матовый уголь зернистой структуры. Твердый. В пластах угля образует довольно мощные прослойки мощно­стью до 0,5 м и более. Спекается плохо. Обычно содержит много золы.

определяют их цвет, цвет черты, блеск, излом, удельный вес,

твер­дость, структуру, текстуру, кливаж. Ниже приводится краткая характеристика этих свойств.
Цвет углей и горючих сланцев зависит от исходного материала, примесей, степени углефикации. Цвет углей изменяется от бурого до черного с различными оттенками. Сапропелевым углям свойствен коричнево-бурый цвет, гумусовые угли имеют окраску от бурой до черной и сероватой, горючие сланцы — палевый, бурый, серый, зеленоватый цвет.
Блеск. Различают угли блестящие, полублестящие, полуматовые и матовые. Блестящие угли состоят исключительно из блестящего вещества; в полублестящих углях до 50% матового вещества, полу­матовые угли содержат мелкие линзочки и полоски блестящего мате­риала, матовые угли не содержат блестящего вещества или содержат его в незначительном количестве. По мере возрастания содержания золы угли становятся все более матовыми. Существенное влияние оказывает и степень углефикации. Обычно с увеличением степени углефикации усиливается и блеск. Горючие сланцы матовые.

Физические свойства угля

ровный, угловатый, занозистый, зернистый, зем­листый, раковистый, полураковистый, гребенчатый.
Удельный вес

углей зависит от степени углефикации, содержания золы и влаги, характера растительных остатков. С повышением сте­пени углефикации увеличивается и удельный вес углей. Так, бурые угли имеют удельный вес 0,8—1,35, каменные 1,30—1,45, антра­циты 1,45—1,9. С увеличением содержания золы и влаги удельный вес углей повышается. Удельный вес горючих сланцев зависит от тех же свойств. '
Твердость углей колеблется от 1 до 4. Наибольшей твердостью обычно обладают богхеды, за ними следуют угли сапропелево­гумусового состава и затем гумусовые. Твердость повышается с по­вышением степени углефикации.
Структура углей зависит от расположения в угольной массе различных составных частей. У углей различают полосчатую, зер­нистую, землистую, лигнитовую, листоватую, плотную, волокнистую структуры. Структура горючих сланцев обычно однородная тонко­зернистая.
Текстура углей — понятие, относящееся к строению угольного пласта в целом, она зависит от характера распределения в пласте слоев угля различной природы или минеральных включений. Если масса вещества, слагающего угольный пласт, однородна, несло­истая текстура углей называется массивной. Если в пласте наблю­дается слоистость, текстура называется слоистой. Горючие сланцы обычно имеют тонкослоистую текстуру.

способностью углей раскалываться по системам трещин. Угли могут иметь

призматическую, параллелепипедальную, листоватую, цилиндрическую, осколочную, ромбическую, плитчатую, непра- вильно-кусковатую отдельность. Горючие сланцы обычно имеют плитчатую отдельность.
Кливаж — это системы трещин в угле. Различают кливаж эн­догенный и экзогенный. Эндогенный кливаж возникает в результате уплотнения угольного вещества, экзогенный — под влиянием тек­тонических процессов, в результате которых возникает вертикаль­ное и боковое давление на угольный пласт. Иначе эндогенный кли­важ называется первичным, а экзокливаж — вторичным. В углях и вообще в осадочных породах эндокливаж обычно выражается в об­разовании перпендикулярных друг к другу и к наслоению систем параллельных трещин. Системы трещин экзокливажа располагаются под углом к наслоению.

элементарного анализа, при помощи которого устанавливается со­держание в них

углерода, кислорода, водорода, азота, серый фосфора.
Углерод является главной горючей составной частью углей и го­рючих сланцев. При сгорании одного килограмма углерода выде­ляется 8140 ккал/кг тепла. Как известно из предыдущего, содержание углерода повышается с повышением степени углефикации.
Водород является горючей составной частью углей и горючих сланцев Килограмм водорода, сгорая, выделяет 34 188 ккал/кг тепла, т. е. в 4,2 раза больше, чем углерод. Содержание водорода по мерс1 повышения степени углефикации понижается (в бурых углях 4,5 -6%, в каменных 4,0—5,5%, в антрацитах — 4,0—1,0%). Наи­большее содержание водорода в сапропелевых углях достигает 11,5%. И горючих сланцах водорода содержится 5—10%

Химические характеристики угля

кислорода с повышением степени углефикации понижается. Так, в бурых

углях кислорода до 35%, в каменных до 17,5%, в ан­трацитах от 1,0 до 3,5%, в горючих сланцах 10—40%

Сера в углях и горючих сланцах подразделяется на сульфидную сульфатную и органическую. Сульфидная и суль­фатная сера входят в состав минеральных веществ, а органиче­ская — в состав органической массы углей. Сульфидная сера входит в состав пирита, поэтому иначе называется также «пиритной» и «колчеданной». Органическая и сульфидная сера способны гореть с выделением сернистого газа, отравляющего атмосферу и вредно действующего на топочные устройства. Сульфатная сера не горит, так как полностью окислена и переходит в золу. Вместе сульфатная, сульфидная и органическая сера дают серу общую. Таким образом, сера является вредной составной частью углей и горючих сланцев. Особенно нежелательно присутствие серы в коксовых уг­лях, так как до 70% ее переходит в кокс, ухудшая его качество. Содержание серы в углях и горючих сланцах колеблется от долей процента до 11—12%.

обычно составляет десятые и сотые доли процента. Является негорючей

составной частью. Присутствие фосфора в коксующихся углях нежелательно, так как он полностью переходит в кокс, а из кокса в металл, снижая его качество.
Азот также является негорючей составной частью. Содержание его в гумусовых углях 1—2%, в сапропелевых углях и горючих слан­цах до 3%. В процессе коксования углей за счет азота образуется аммиак, который используется для получения нашатырного спирта, азотной кислоты, азотистых удобрений и т. п.

газов, сжигаемых в качестве топлива в промышленных и бытовых

топках. Кроме того, из них получают различные химические веще­ства. Газификации подвергаются неспекающиеся или слабоспекающиеся, механически прочные и термически стойкие бурые, каменные угли и антрациты
Металлургические угли — это угли, которые могут быть приме­нены в металлургической промышленности (доменных печах, вагран­ках и т. п.) без предварительного коксования. К таким углям отно­сятся некоторые антрациты, имеющие достаточную механическую прочность, термическую стойкость, плотную однородную структуру, и неспекающиеся или слабоспекающиеся угли с повышенной стой­костью и прочностью
Полукоксование производится с целью получения из углей жидкого топлива. В процессе полукоксования, которое заключается в нагревании углей без доступа воздуха до 500—550°, образуется первичная смола, подсмольная вода, первичный газ и полукокс. Первичная смола подвергается дальнейшей переработке, в резуль­тате которой получают жидкое топливо. Из подсмольной воды вырабатывают сульфат аммония. Первичный газ и полукокс приме­няются как высококалорийное топливо.
Для полукоксования применяются сапропелиты (в том числе и горючие сланцы) и гумусовые угли с выходом дегтя более 10%.

Основные направления использования углей

и химическим реагентом для восстановления железа из руды. Для

коксования угли нагревают без доступа воздуха до 750— 1100° в специальных печах. При этом наряду с коксом получают газ, деготь, аммиачную воду, из которых вырабатывают различные цен­ные химические продукты.
Ожижение углей заключается в нагревании угля до 380—550° в атмосфере водорода под давлением 200—700 атм. Благодаря этому повышается выход жидких продуктов, из которых получают бензин, керосин и другие виды жидкого топлива.
Угли для получения горного воска (экстрагирования) должны иметь высокое содержание воска. Пригодность углей для экстрагиро­вания определяется непосредственным испытанием на выход воска в производственных условиях.