Какое свойство общее у таких полезных ископаемых как торф и уголь

Для обогрева помещений, получения химических соединений, редких элементов, производства лаков, красок, пластмассы и прочих нужных продуктов используется каменный уголь. Он недорог, несложен в обработке и незаменим в промышленности.

Каменный уголь

Что такое каменный уголь

Каменный уголь – это полезное ископаемое, добыча которого необходима для жизнедеятельности человека. С его помощью осуществляются многие процессы, где требуется тепловое воздействие, добываются редкие химические элементы. Ранее им топили печи, но это уходит все дальше в прошлое.

Внешне это блестящий или матовый, неровный черный или темно-бурый экземпляр, напоминающий камень, но не являющийся таковым. В отличие от камня, он крошится в руках при нажиме и горит.

Классификация каменных углей

В основе классификации лежат химические и физические свойства ископаемого. Общее разделение:

Бурый уголь – образовался позднее других видов. Отличается низкой температурой сгорания.
Каменный – самый распространенный и используемый вид. Добывается открытым способом или в шахтах.
Антрацит – наиболее древний и твердый представитель. Имеет самую большую температуру сгорания из всех видов.

Бурый уголь отличается от каменного:

цветом;
меньшим содержанием азота и углерода;
тем, что легче горит;
дает больше дыма;
выделяет меньше тепла.

Минерал разделяется по степени углефикации и размерам. На основе этих параметров была придумана и внедрена маркировка, отражающая характеристики конкретного сорта ископаемого. Это удобно для использования в промышленности.

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

Перед использованием добытую породу подвергают обработке – обогащению. Это увеличение содержания углерода за счет очищения от минеральных примесей, что повышает горючесть.

Часто применяется мокрый способ – ископаемое загружают в водную среду, в которой идет расслоение на примеси и камень. Это происходит из-за того, что минеральные добавки имеют меньшую плотность. Машины для такого обогащения называются отсадочными.

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

Промпродукты. Используются в металлургии.
Концентраты. Из них получают энергию для электростанций, отопления.
Шламы – мелкая угольная пыль. Идет для нужд населения, для этого ее прессуют в брикеты.

По степени углефикации

Углефикация – процесс превращения торфа в бурый уголь или каменного – в антрацит. Это степень насыщения углеродом конкретного куска ископаемого, определяющая его свойства – горючесть, спекаемость, теплоту сгорания. Зависит от возраста – чем он меньше, тем ниже степень углефикации.

Наивысшей степенью углефикации обладает антрацит, низкой – блестящие угли марок М и Д, остальные типы относятся к средней степени.

По размерам

Добываемые ископаемые отличаются по длине и ширине (это называется фракция), потому существует классификация, где куски определенного размера имеют свое название, сокращенно обозначаемое одной буквой.

Иногда такое разделение называется сортом. Хотя используется буквенное обозначение, к маркам это не имеет отношения.

Классификация по размерам (фракциям):

Название	Размер, мм
Плитный (П)	Более 100
Крупный (К)	51–99
Орех (О)	25–50
Мелкий (М)	13–24
Семечко (С)	6–12
Штыб (Ш)	Менее 6
Рядовой (Р)	Несортированный, имеющий в составе куски разного размера

Марки каменного угля

Минерал подразделяют на марки, деление основано на составе и способности к горению:

длиннопламенные (Д);
газовые (Г);
газовые жирные (ГЖ);
жирные (Ж);
коксовые жирные (КЖ);
коксовые (К);
отощенные спекающиеся (ОС);
тощие (Т);
слабоспекающиеся (СС);
полуантрациты (ПА);
антрациты (А).

Каменный уголь марки Д чаще других используется в ЖКХ и энергетике благодаря следующим свойствам:

много летучих веществ (от 39 %);
мало серы (менее 0,5 %);
мало золы;
теплота сгорания 4700–5400 ккал/кг – это хороший показатель;
содержание воды – 15–16 %;
высокая теплоотдача.

Камень отличается ярким блеском, добывается на территориях Красноярского края и Хакасии.

Происхождение каменного угля

Минерал начал образовываться задолго до появления человека. Примерный возраст – 400–200 миллионов лет. До сих пор у ученых нет однозначного мнения касательного того, растения какой группы образовали залежи каменного угля. Большинство считают, что это папоротниковидные.

Существуют 4 основные теории, пытающиеся объяснить, как образовался каменный уголь:

Самая распространенная – образование торфа, а затем угля произошло из-за распада папоротников, плаунов, хвощей. Однако эта теория не может объяснить пласты ископаемых толщиной в 400–700 метров. Ведь для образования 500 метров ископаемых требуется 2000 метров торфа, т. е. растения одних видов должны были произрастать на территории миллионы лет без изменений погодных условий.
Термическая теория – медленное тление растительных остатков в условиях среды с малым содержанием кислорода с постепенным превращением в обычный уголь, а затем – в каменный. Однако при этом внутри ископаемых не сохранились бы части растений.
Версия с морской водой. Упав в океан, растения подвергались длительному процессу углефикации, находясь под давлением и без кислорода. Теория подтверждается морскими находками – водорослями, песком.
Абиогенная – уголь появлялся путем нагревания метана в присутствии водорода и углекислого газа. По этой теории, находки в пластах являются не остатками растений, а пиролитическим графитом, потому нельзя достоверно определить возраст добываемых ископаемых.

При добыче и обработке в пластах ископаемого иногда встречаются удивительные находки:

вертикально стоящие стволы деревьев;
огромные каменные глыбы весом до 73 кг, имеющие метаморфическое или вулканическое происхождение;
изделия из золота и металла, что указывает на продолжающийся процесс углеобразования;
моллюски, раковины, кольчатые черви;
округлые предметы, напоминающие яйца динозавров.

За происхождение каменный уголь называют консервами солнечной энергии – растения способны накапливать ее в листьях, побегах.

Месторождения и добыча породы

Ископаемое широко распространено – его запасы составляют 15 % от всей суши. Тройка стран-лидеров по добыче каменного угля:

США – мировой лидер. Процент залежей составляет 23 – это более 1600 миллиардов тонн.
Россия. Залежи оцениваются в 13 %.
Китай. Показатель стремится к 11 %.

В России каменный уголь добывают в Кемеровской области, в Кузнецком месторождении, где находится 640 миллиардов тонн ископаемых. Открытие произошло в 1721 году М. Волковым. В 1842 году П. Чихачев оценил запасы бассейна. Во 2-й половине XIX века в Кузбассе начали добывать каменный угль.

В Якутии находится Эльгинское месторождение, его запасы составляют около 2 миллиардов тонн, в Тыве перспективны для разработки Элеготсткие залежи. Другие бассейны – Ленский, Тунгусский, Иркутский, Южно-Якутский, Печерский.

В США самые большие залежи расположены в штате Иллинойс (запас более 360 миллионов тонн).

В Казахстане находится 162 миллиарда тонн ископаемого. Одно из самых крупных месторождений – Экибастузское, другие бассейны:

Шубарколь и Кызылтал – по 2 миллиарда тонн;
Шоптыколь, Мамыт и Эгинсай – по 1 миллиарду тонн;
Каражыра – 890 миллионов тонн.

Месторождения каменного угля обозначают на карте в виде определенного символа – черного квадрата, а бурого – заштрихованного.

В республике Хакассия основное месторождение находится в Минусинской котловине. Разработки ведутся с 1904 г. Хакасский каменный уголь добывают в Изыхском и Черногорском бассейнах.

В Африке добывают минерал на территориях:

Зимбабве;
Мозамбика;
ЮАР.

Страны-экспортеры каменного угля по рейтингу, объем указан в миллионах тонн в год:

Австралия – 193;
Китай – 91;
ЮАР – 69,3;
Индонезия – 66,4;
США – 44,1;
Россия – 41;
Колумбия – 37,1;
Канада – 30,6;
Казахстан – 28;
Польша – 23.

Смотрите передачу о добыче камня в России:

Физико-химические свойства камня

Основной элемент камня – углерод, потому он хорошо и долго горит. Помимо этого, в нем содержится вода. Соотношение элементов зависит от возраста минерала:

Название угля	% воды	% углерода	% летучих веществ	Как воспламеняется	Как горит	Теплоотдача
Бурый	До 43	До 45	До 50	Хорошо	Хорошо	Низкая
Каменный	До 12	75–95	До 32	Отлично	Хорошо	Средняя
Антрацит	1–3	85–95	Менее 9	С трудом	Слабо, без дыма из-за малого объема летучих примесей	Высокая

Свойства:

удельный вес – 1,5–1,7 г/см2;
температура горения в печи – 700–1100 °С;
блеск – выраженный, с металлическим оттенком, реже – золотистый;
удельная теплоемкость – 1300 Дж/(кг × К);
удельная теплота сгорания – 5700 ккал/кг;
излом – неровный, раковистый;
твердость угольной золы по шкале Мооса – 2;
срок хранения каменного угля – 6–18 месяцев.

К просмотру передача, где ученый в занимательной форме рассказывает про свойства минерала:

Применение каменного угля в промышленности

В отношении каменного угля, используемого в промышленности, применяется ГОСТ 32464-2013 – постановление, в котором описаны технические требования, методы определения химического состава, классификация по разным параметрам.

В основе использования ископаемого лежит реакция пиролиза каменного угля – нагревание без каких-либо реагентов. В современной промышленности все чаще используются различные химические добавки, ускоряющие реакцию. Этапы пиролиза:

конденсация;
полимеризация;
ароматизация;
алкилирование.

Отдельно выделяют:

Низкотемпературный пиролиз, протекающий при 500–600 °С. Это полукоксование.
Высокотемпературный процесс, или коксование. Идет при 900–1100 °С.

Все продукты коксования делятся на 3 группы:

Твердые – кокс. Используется в черной и цветной металлургии.
Жидкие – каменноугольная смола. Из нее получают более 250 химических соединений. Основные – технические масла, синтетическое топливо, нафталин, бензол, аммиак. Из толуола делают красители, тротил и сахарин.
Газообразные – пиролизный газ. Альтернативный источник энергии и тепла.

При переработке ископаемого можно получить следующие продукты, используемые в промышленности:

ванадий, серу, цинк, свинец;
ксилол и бензол – используются в лакокрасочной промышленности;
твердое топливо, идущее на обогрев домов и обеспечивающее работу предприятий;
жидкое топливо – получается при сжижении твердого;
светильный газ, применяемый для освещения;
золу – применяется в строительстве.

Ископаемое относится к 4-му классу опасности, как легковоспламеняющееся вещество, способное к нагреву.

Для личного использования ископаемые применяют с целью получения тепла. Там, где мало древесины или сложно заготовить дрова, можно топить баню углем. Во многих домах до сих пор стоят печи. Помещения, отапливаемые с помощью каменного угля, хорошо прогреваются и приемлемы даже для суровых зим.

Разжечь каменный уголь непросто – нужны охапка дров, древесная щепа или лучины, солома, бумага. Сначала укладывают несколько дров, на них – щепу (лучины), сверху – солому. Поджигают бумагу, с ее помощью – солому. Далее постепенно загорается древесина. Остальные дрова подкладывают по мере освобождения места. В самый жар кладут каменный уголь. Процесс подготовки окупается длительным временем сгорания и хорошей теплоотдачей.

В качестве удобрения золу каменного угля не применяют – в ней мало питательных веществ, могут быть примеси тяжелых металлов. Единственное приемлемое решение – использование на высоко щелочных почвах для нормализации кислотности – зола закисляет грунт.

Некоторые люди предлагают жарить шашлык на нем, но делать этого не стоит.

Предлагаем посмотреть зарубежную передачу о том, какая ситуация сложилась с полезным ископаемым в Европе:

Стоимость ископаемого

Каменный уголь – недорогое ископаемое. Антрацит стоит от 8000 до 11000 рублей за тонну, длиннопламенный уголь мелкой фракции можно купить за 4000–6000 рублей.

Каменный уголь – универсальное и удивительное по функциональности для человека творение природы. Он помогает производить много используемых повседневно вещей, а также топить дома и бани.

Вам доводилось использовать каменный уголь? Поделитесь статьей с друзьями и знакомыми.

Источник

Человек давно научился применять то, что так щедро дает ему природа. Полезные ископаемые – еще одно богатство Земли. На этом уроке мы поговорим о добыче, свойствах и применении таких полезных ископаемых как гранит, известняк, песок, глина, торф, уголь, железная руда, нефть, природный газ. Поговорим об охране подземных богатств и месторождениях полезных ископаемых.

Полезные ископаемые

Полезные ископаемые – это горные породы и минералы, которые использует человек. Земная кора – источник самых разнообразных полезных ископаемых: нефти, каменного угля, железной руды, меди, золота, никеля и многих других.

Гранит

Гранит – одно из наиболее известных полезных ископаемых (рис. 1).

Рис. 1. Гранит (Источник)

Он очень прочный и тяжелый, встречается не только в горных районах, но и на равнинах. Гранит может быть серого, темно-красного, дымчатого цветов. Часто встречаются белые или черные вкрапления. Состоит из кварца, слюды, полевого шпата. Используется в строительстве, как облицовочный материал. Имеет низкое водопоглощение и высокую устойчивость к морозу и загрязнению, потому он оптимален для мощений как внутри помещений, так и снаружи. В интерьере гранит применяется также для отделки стен, лестниц, для создания столешниц и колонн (рис. 2–4).

Рис. 2. Гранитные ступени лестницы (Источник)

Рис. 3. Облицовка пола и стен гранитом (Источник)

Рис. 4. Гранитная колонна (Источник)

Известняк

Известняк – это мономинеральная порода, состоящая из кальцита с примесями (рис. 5).

Рис. 5. Известняк (Источник)

Из известняков сложены целые горные цепи в Альпах, он широко распространен и в других местах. Известняк не блестит, обычно светло-серого цвета, хотя может быть белым и темным, почти черным, голубоватым, желтоватым или розовым – в зависимости от состава примеси. Используется в строительстве, в качестве удобрения, из него изготавливают школьный мел (рис. 6).

Рис. 6. Школьный мел (Источник)

Песок и глина

Песок и глина – это очень распространенные горные породы, они образуются в природе при разрушении гранита. Песок используется в строительстве, а также при изготовлении стекла (рис. 7–9).

Рис. 7. Песок (Источник)

Рис. 8. Песок используется в строительстве (Источник)

Рис. 9. Стекло (Источник)

Из глины же делают кирпичи, черепицу для крыш, облицовочную плитку, цветочные горшки, посуду, красивые вазы (рис. 10–12).

Рис. 10. Глина (Источник)

Рис. 11. Кирпич (Источник)

Рис. 12. Черепица (Источник)

Влажная глина очень хорошо лепится и сохраняет форму, которую ей придают. Это свойство называют пластичностью. Изготовленные из глины изделия обжигают в специальных печах, чтобы они стали прочными и твердыми (рис. 13–15).

Рис. 13. Глина пластична (Источник)

Рис. 14. Изделие из глины (Источник)

Рис. 15. Керамика (Источник)

Изделия из обожженной глины называют керамикой (рис. 15).

Торф

Торф – это горючее полезное ископаемое, образованное скоплением остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот (рис. 16).

Рис. 16. Торф (Источник)

Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполностью разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см. Используется торф комплексно: как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал. Использовать торф нужно экономно, потому что он медленно образуется в природе. Очень важно оберегать залежи торфа от пожаров. Такие пожары очень трудно потушить, а ведь возникнуть они могут из-за непотушенного костра, от неосторожно брошенной спички и по другим причинам.

Уголь

Уголь – это горная порода, которая образовалась в недрах земли из останков древних растений (рис. 17).

Рис. 17. Уголь (Источник)

Сначала образовался торф, а потом из него уголь. Различают несколько разновидностей угля: бурый уголь, антрацит, каменный уголь (рис. 18–20).

Рис. 18. Бурый уголь (Источник)

Рис. 19. Каменный уголь (Источник)

Рис. 20. Антрацит (Источник)

Уголь – это горючее полезное ископаемое. При горении он дает много тепла, вот почему его используют как топливо. Кроме того уголь служит сырьем для химической промышленности, из него получают краски, пластмассы и другие ценные материалы. Уголь коксуется, а кокс используется в металлургическом производстве. Уголь добывают в специальных шахтах и карьерах (рис. 21).

Рис. 21. Угольная шахта (Источник)

Железная руда

Железная руда – это общее название нескольких разновидностей материалов, которые служат источником железа (рис. 22).

Рис. 22. Железная руда (Источник)

Они бывают черного, бурого, желтоватого или красноватого цветов. Самое главное свойство железной руды – это плавкость. На металлургических заводах из железной руды выплавляют чугун, а из чугуна делают сталь (рис. 23).

Рис. 23. Плавление (Источник)

Рис. 24. Чугунный радиатор отопления (Источник)

Рис. 25. Столовые приборы из нержавеющей стали (Источник)

Чугун очень хрупок, поэтому он идет на изготовление только некоторых деталей. Сталь же имеет огромное значение для экономики. Из стали делают очень многое: от кухонных ножей до машинных механизмов (рис. 24, 25). Железную руду добывают в шахтах или карьерах. Как и другие полезные ископаемые, железную руду нужно расходовать экономично. В железной руде, кроме железа, содержатся другие ценные химические элементы, такие как титан, ванадий, кобальт. Это очень важные вещества. Например, без титана невозможно обойтись при создании космических ракет.

Нефть

Нефть – это густая маслянистая жидкость темного цвета с резким запахом (рис. 26).

Рис. 26. Нефть (Источник)

Она горючая. Попадая в воду, нефть растекается тонкой пленкой по ее поверхности. Ученые считают, что нефть образовалась из остатков растений и животных, которые жили много миллионов лет назад. Это очень ценное полезное ископаемое. Из нефти получают топливо (бензин, керосин), мазут, смазочные масла, различные лаки, краски, пластмассы и многое другое. Для добычи нефти строят специальные буровые вышки и бурят глубокие скважины (рис. 27).

Рис. 27. Добыча нефти (Источник)

По ним нефть сначала сама поднимается из земли, а потом ей приходится помогать. Для этого ее выкачивают мощными насосами. Добытая нефть используется не только на территории нашей страны. Россия – один из самых крупных в мире экспортеров нефти. В разные районы России и за границу нефть поступает по нефтепроводам – это длинные подземные магистрали из труб. Кроме того, нефть перевозят по железной дороге в цистернах и особых морских суднах – нефтеналивных танкерах (рис. 28).

Рис. 28. Нефтеналивной танкер (Источник)

Природный газ

Природный газ – это очень хорошее топливо, его используют не только в быту, но и на электростанциях, котельных и на заводах (рис. 29–31).

Рис. 29. Добыча природного газа (Источник)

Рис. 30. Газопровод (Источник)

Рис. 31. Использование природного газа в быту (Источник)

Чтобы добыть газ из-под земли, бурят скважину, от месторождения на тысячи километров проложены газопроводы, по которым газ поступает в разные районы нашей страны и за границу.

Охрана подземных богатств

К сожалению, полезные ископаемые – это такие богатства, которые нельзя восстановить. Очистить загрязненную реку, посадить новый лес на месте вырубленного, получить потомство от редких или исчезающих видов животных хотя и непросто, но можно. А вот восстановить природные богатства практически невозможно. Полезные ископаемые образовались в недрах нашей земли за миллионы лет, вот почему нужно использовать их очень экономично. Часто случается так: добывают одно полезное ископаемое, а вместе с ним попадаются и другие, например, в железной руде вместе с железом добывают и другие ценные металлы, а вместе с нефтью – попутный газ. Их тоже нужно обязательно использовать.

Когда полезные ископаемые перевозят, строго следят за тем, чтобы твердые вещества не рассыпались, а нефть не проливалась, не попадала в почву, реки, моря, ведь так можно потерять много полезных ископаемых и загрязнить окружающую среду (рис. 32).

Рис. 32. Перевоз полезных ископаемых (Источник)

Вместо железной руды нередко можно использовать металлолом, а ценные материалы заменять более дешевыми. Например, сталь – пластмассой.

Как известно, полезные ископаемые относятся к неживой природе, но оказывается, многие из них образовались из остатков живых организмов. Выходит, растения и животные, которые жили очень давно, когда еще не было людей, не исчезли бесследно, их остатки превратились в известняк, уголь, нефть, природный газ, и этими полезными ископаемыми мы пользуемся сейчас. Вот такая тесная связь существует между живой и неживой природой, между природой и человеком.

Месторождения полезных ископаемых

Месторождением полезных ископаемых называют территорию, где присутствуют скопления минеральных образований, выходящих на поверхность или находящихся в недрах земной коры. В результате определенных геологических процессов природного характера создаются приемлемые условия для залегания полезных ископаемых. В месторождениях полезных ископаемых могут залегать следующие типы минеральных образований:

Полезные ископаемые газового типа (горючие и негорючие газы).

Полезные ископаемые жидкого типа (подземные воды и нефть).

Полезные ископаемые твердого типа (горные породы).

Месторождения полезных ископаемых имеют несколько классификаций, отличающихся по функциональным и практическим особенностям. С точки зрения промышленной эксплуатации месторождения полезных ископаемых подразделяют на такие типы:

Металлорудные месторождения, в которых залегают руды различных металлов (черных, драгоценных, цветных или даже радиоактивных).

Месторождения нерудного и неметаллического характера, которые служат для добычи сырья для промышленного, технического, химического, строительного и металлургического назначения.

Месторождения горючих полезных ископаемых, содержащие такие материалы, как торф, нефть, уголь, горючие газы и т. д.

Месторождения гидроминерального характера, где залегают подземные минеральные воды.

После обнаружения месторождение полезных ископаемых исследуется: определяется количество полезных и вредных компонентов в минеральных образованиях, которые пригодны для обработки. В случае если в месторождениях присутствует минимальное количество полезного сырья и его качество не достигает поставленных пределов, но при этом пригодно для эксплуатации в той или иной сфере, то такие месторождения называются промышленными кондициями. Месторождения полезных ископаемых могут истощаться, поэтому относиться к полезным ископаемым нужно бережно и расходовать их экономично.

На следующем уроке мы узнаем, из чего состоят все живые организмы (в том числе наше тело), из чего состоит клетка любого живого организма и много других интересных фактов.

Список литературы

Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. – М.: Баллас.
Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. – М.: ИД «Федоров».
Плешаков А.А. Окружающий мир 3. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Protown.ru (Источник).
Ido.tsu.ru (Источник).
Travel-siberia.ru (Источник).

Домашнее задание

Составьте короткий тест (6 вопросов с тремя вариантами ответа) на тему «Полезные ископаемые России».
Подготовьте небольшое сообщение об одном из полезных ископаемых России.
Обоснуйте необходимость рационального использования угля или нефти.
* Используя полученные на уроке знания, составьте сканворд (до 20 вопросов) «Полезные ископаемые моего края».

Источник