Зміст
Бітумне вугілля: Бітумне вугілля, як правило, є смуговою осадовою породою. На цій фотографії ви можете побачити яскраві і тьмяні смуги вугільного матеріалу, орієнтованих горизонтально по всьому зразку. Яскраві смуги - добре збережений деревний матеріал, наприклад гілки або стебла. Тупі смуги можуть містити мінеральний матеріал, вимитий на болоті потоками, деревне вугілля, що утворюється при пожежах на болоті, або деградовані рослинні матеріали. Цей екземпляр розміром приблизно 7 дюймів (7,5 сантиметра). Фото геолого-економічного опитування Західної Вірджинії.
Що таке вугілля?
Вугілля - це органічна осадова порода, яка утворюється від накопичення та збереження рослинних матеріалів, як правило, у болотному середовищі. Вугілля - це горюча гірська порода і поряд з нафтою та природним газом є одним із трьох найважливіших викопних видів палива. Вугілля має широкий спектр використання; найважливіше використання - для виробництва електроенергії.
Середовища, що утворюють вугілля: Узагальнена схема болота, що показує, як глибина води, умови збереження, типи рослин та продуктивність рослин можуть змінюватись в різних частинах болота. Ці зміни дадуть різні види вугілля. Ілюстрація геолого-економічного опитування Західної Вірджинії.
Торф: Маса нещодавно накопиченого до частково карбонізованого рослинного сміття. Цей матеріал на шляху до перетворення вугілля, але його джерело рослинного сміття все ще легко впізнається.
Рок та мінеральні набори: Отримайте набір з гірських порід, мінералів або копалин, щоб дізнатися більше про земні матеріали. Найкращий спосіб дізнатися про гірські породи - це наявність зразків для тестування та експертизи.
Як формується вугілля?
Вугілля утворюється від скупчення рослинного сміття, як правило, у болотному середовищі. Коли рослина гине і потрапляє в болото, стояча вода болота захищає його від гниття. У болотних водах зазвичай не вистачає кисню, який би реагував із рослинним сміттям і спричиняв його занепад. Ця нестача кисню дозволяє зберігати рослинне сміття. Крім того, комахи та інші організми, які можуть споживати рослинне сміття на суші, не виживають добре під водою в умовах дефіциту кисню.
Для утворення товстого шару рослинного сміття, необхідного для отримання вугільного шва, швидкість накопичення рослинного сміття повинна бути більшою, ніж швидкість гниття. Після того, як утвориться товстий шар рослинного сміття, його потрібно закопати осадами, такими як грязь або пісок. Зазвичай вони вмиваються в болото річкою, що затоплюється. Вага цих матеріалів ущільнює рослинне сміття та сприяє його перетворенню у вугілля. Близько десяти футів рослинного сміття ущільнюватиметься лише на одну футу вугілля.
Сміття рослин накопичується дуже повільно. Отже, накопичення десяти футів рослинного сміття займе багато часу. На п’ятдесят футів рослинного сміття, необхідного для виготовлення вугільного шва в п'ять футів, потрібно буде накопичити тисячі років. Протягом цього тривалого часу рівень болота повинен залишатися стабільним. Якщо вода стане надто глибокою, рослини болота потонуть, а якщо не буде підтримуватися водяний покрив, рослинне сміття загниє. Для формування вугільного пласта ідеальні умови ідеальної глибини води повинні підтримуватися дуже довго.
Якщо ви проникливий читач, то, напевно, вам цікаво: "Як може п'ятдесят футів рослинного сміття накопичуватися у воді, глибині якої лише кілька футів?" Відповідь на це питання є основною причиною того, що утворення вугільного пласта є надзвичайно незвичним явищем. Це може відбуватися лише за однієї з двох умов: 1) підвищення рівня води, що ідеально відповідає темпу накопичення рослинного сміття; або, 2) стихаючий ландшафт, який ідеально відповідає темпу накопичення рослинних сміття. Вважається, що більшість вугільних пластів утворилися за умови №2 у дельтах. На дельті велика кількість річкових відкладень осідає на невеликій ділянці земної кори, а маса цих відкладень спричиняє осідання.
Щоб утворився вугільний шов, на ландшафті, який дуже довго зберігає цей ідеальний баланс, повинні виникати ідеальні умови накопичення рослинних сміття та ідеальні умови осідання. Неважко зрозуміти, чому умови для утворення вугілля траплялися лише незначна кількість разів за всю історію Землі. Утворення вугілля вимагає збігу вкрай неймовірних подій.
Антрацитове вугілля: Антрацит - це найвищий ранг вугілля. Він має яскравий блиск і розривається напівконфоїдальним переломом.
Що таке вугілля "Ранг"?
Уламки рослин - це неміцний матеріал порівняно з мінеральними матеріалами, які складають інші породи. Оскільки рослинне сміття піддається впливу тепла та тиску поховання, воно змінюється у складі та властивостях. "Ранг" вугілля - це міра того, скільки змін відбулося. Іноді для цієї зміни використовується термін "органічний метаморфізм".
Виходячи зі складу та властивостей, вугілля присвоюється прогресуванню рангів, що відповідає їхньому рівню органічного метаморфізму. Основна прогресія рангів узагальнена в таблиці.
Лігніт: Найнижчий ранг вугілля - "лігніт". Це торф, який стискається, зневоднюється та літифікується в скелю. Він часто містить впізнавані рослинні структури.
Що таке використання вугілля?
Виробництво електроенергії - це первинне використання вугілля в США. Більшість вугілля, видобутого в США, транспортується до електростанції, подрібнюється до дуже малих розмірів частинок і спалюється. Тепло від спалюваного вугілля використовується для отримання пари, яка перетворює генератор для виробництва електроенергії. Більша частина споживаної електроенергії в США виробляється спаленням вугілля.
Електростанція на вугіллі: Фото електростанції, де спалюється вугілля для виробництва електроенергії. Три великі штабелі - це градирні, де вода, яка використовується в процесі виробництва електроенергії, охолоджується перед повторним використанням або викидом у навколишнє середовище. Викиди, що витікають із самого правого стека, - це водяна пара. Продукти згоряння від спалювання вугілля виділяються у високу тонку штабелю праворуч. Всередині цього штабелю є різноманітні хімічні сорбенти для поглинання забруднюючих газів, що утворюються в процесі горіння. Авторські права на зображення iStockphoto / Michael Utech.
Вугілля має багато інших цілей. Він використовується як джерело тепла для виробничих процесів. Наприклад, цегла та цемент виробляються в печах, нагрітих при спалюванні струменя порошкового вугілля. Вугілля також використовується як джерело живлення для заводів. Там він використовується для нагрівання пари, а пара використовується для приводу механічних пристроїв. Кілька десятиліть тому більшість вугілля використовували для обігріву приміщень. Частина вугілля досі використовується таким чином, але натомість використовується інше паливо та електроенергія, що виробляється вугіллям.
Виробництво коксу залишається важливим використанням вугілля. Кокс виробляється нагріванням вугілля в контрольованих умовах за відсутності повітря. Це відганяє деякі леткі речовини та концентрує вміст вуглецю. Потім кокс використовується як вугілля з високим вмістом вуглецю для переробки металів та інших цілей, де потрібне особливо полум'я з гарячим горінням.
Вугілля також використовується у виробництві. Якщо вугілля нагрівається, то утворюються гази, луги та залишки можуть бути використані у ряді виробничих процесів. Пластмаси, покрівельні матеріали, лінолеум, синтетичний каучук, інсектициди, лакофарбові вироби, лікарські засоби, розчинники та синтетичні волокна - все це деякі сполуки, що одержують вугілля. Вугілля також може перетворюватися на рідке та газоподібне паливо; однак ці використання вугілля в основному експериментальні і здійснюються в невеликих масштабах.