Βιομηχανία άνθρακαδραστηριοποιείται στην εξόρυξη και την πρωτογενή επεξεργασία (εμπλουτισμό) σκληρού και καφέ άνθρακα και είναι η μεγαλύτερη βιομηχανία ως προς τον αριθμό των εργαζομένων και το κόστος παραγωγής των πάγιων περιουσιακών στοιχείων.

Άνθρακας της Ρωσίας

Η Ρωσία έχει μια ποικιλία τύπων άνθρακα - καφέ, σκληρό, ανθρακί - και καταλαμβάνει μία από τις κορυφαίες θέσεις στον κόσμο όσον αφορά τα αποθέματα. Τα συνολικά γεωλογικά αποθέματα άνθρακα είναι 6421 δισεκατομμύρια τόνοι, εκ των οποίων τα 5334 δισεκατομμύρια τόνοι αποτελούνται από σκληρό άνθρακα. Το τεχνολογικό καύσιμο - ο άνθρακας οπτανθρακοποίησης - αποτελεί το 1/10 του συνολικός αριθμόςκάρβουνα.

Διανομή άνθρακασε όλη την επικράτεια της χώρας ανισώς. 95% αποθεματικά ανατολικές περιοχές, εκ των οποίων πάνω από το 60% πηγαίνει στη Σιβηρία. Το μεγαλύτερο μέρος των γενικών γεωλογικών αποθεμάτων άνθρακα συγκεντρώνεται στις λεκάνες Tunguska και Lena. Οι λεκάνες Kansk-Achinsk και Kuznetsk διακρίνονται από βιομηχανικά αποθέματα άνθρακα.

Εξόρυξη άνθρακα στη Ρωσία

Όσον αφορά την παραγωγή άνθρακα, η Ρωσία κατέχει την πέμπτη θέση στον κόσμο (μετά την Κίνα, τις ΗΠΑ, την Ινδία και την Αυστραλία), τα 3/4 του εξορυσσόμενου άνθρακα χρησιμοποιούνται για παραγωγή ενέργειας και θερμότητας, το 1/4 - στη μεταλλουργία και χημική βιομηχανία. Ένα μικρό μέρος εξάγεται, κυρίως στην Ιαπωνία και τη Δημοκρατία της Κορέας.

Ανοιχτή εξόρυξη άνθρακαστη Ρωσία είναι 2/3 του συνολικού όγκου. Αυτή η μέθοδος εκχύλισης θεωρείται η πιο παραγωγική και φθηνότερη. Ωστόσο, αυτό δεν λαμβάνει υπόψη τις σοβαρές διαταραχές της φύσης που συνδέονται με αυτό - τη δημιουργία βαθιάς λατομείων και εκτεταμένων χωματερών υπερφόρτωσης. Η εξόρυξη ορυχείων είναι πιο ακριβή και έχει υψηλό ποσοστό ατυχημάτων, το οποίο καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη φθορά του εξοπλισμού εξόρυξης (το 40% του είναι ξεπερασμένο και απαιτεί επείγοντα εκσυγχρονισμό).

Λεκάνες άνθρακα της Ρωσίας

Ο ρόλος μιας συγκεκριμένης λεκάνης άνθρακα στον εδαφικό καταμερισμό εργασίας εξαρτάται από την ποιότητα του άνθρακα, το μέγεθος των αποθεμάτων, τους τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες παραγωγής, τον βαθμό ετοιμότητας των αποθεμάτων για βιομηχανική εκμετάλλευση, το μέγεθος της παραγωγής και τα χαρακτηριστικά των μεταφορών και της γεωγραφικής θέσης. Με βάση το σύνολο αυτών των συνθηκών, ξεχωρίζουν τα ακόλουθα: διασυνοικιακές βάσεις άνθρακα— Λεκάνες Kuznetsk και Kansk-Achinsk, οι οποίες από κοινού αντιπροσωπεύουν το 70% της παραγωγής άνθρακα στη Ρωσία, καθώς και οι λεκάνες Pechora, Donetsk, Irkutsk-Cheremkhovo και South Yakutsk.

Λεκάνη Kuznetsk, βρίσκεται στα νότια Δυτική Σιβηρία V Περιφέρεια Κεμέροβο, είναι η κύρια βάση άνθρακα της χώρας και παρέχει το ήμισυ της συνολικής ρωσικής παραγωγής άνθρακα. Εδώ βρίσκεται άνθρακαςυψηλής ποιότητας, συμπεριλαμβανομένου του οπτάνθρακα. Σχεδόν το 12% της παραγωγής πραγματοποιείται ανοιχτή μέθοδος. Τα κύρια κέντρα είναι το Novokuznetsk, Kemerovo, Prokopyevsk, Anzhero-Sudzhensk, Belovo, Leninsk-Kuznetsky.

Λεκάνη Kansk-Achinskβρίσκεται στα νότια της Ανατολικής Σιβηρίας στην Επικράτεια του Κρασνογιάρσκ κατά μήκος του Υπερσιβηρικού Σιδηροδρόμου και αντιπροσωπεύει το 12% της παραγωγής άνθρακα στη Ρωσία. Ο καφές άνθρακας από αυτή τη λεκάνη είναι ο φθηνότερος στη χώρα, αφού η εξόρυξη πραγματοποιείται με εξόρυξη ανοιχτού λάκκου. Εξαιτίας χαμηλής ποιότηταςΟ άνθρακας είναι ελάχιστα μεταφερόμενος και ως εκ τούτου ισχυροί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί λειτουργούν με βάση τα μεγαλύτερα ανοιχτά ορυχεία (Irsha-Borodinsky, Nazarovsky, Berezovsky).

Λεκάνη Πεχώραςείναι η μεγαλύτερη στο ευρωπαϊκό κομμάτι και αντιπροσωπεύει το 4% της παραγωγής άνθρακα της χώρας. Βρίσκεται μακριά από τα πιο σημαντικά βιομηχανικά κέντρα και βρίσκεται στην Αρκτική, η εξόρυξη πραγματοποιείται μόνο με εξόρυξη. Στο βόρειο τμήμα της λεκάνης (κοιτάσματα Vorkutinskoye, Vorgashorskoye) εξορύσσονται άνθρακας οπτανθρακοποίησης, στο νότιο τμήμα (κοίτασμα Intinskoye) - κυρίως ενεργειακοί άνθρακας. Οι κύριοι καταναλωτές του άνθρακα Pechora είναι οι Cherepovets μεταλλουργικό εργοστάσιο, επιχειρήσεις της περιοχής Βορειοδυτικής, Κέντρου και Κεντρικής Μαύρης Γης.

Λεκάνη του Ντόνετσκστην περιοχή του Ροστόφ είναι ανατολικό τμήμαλεκάνη άνθρακα που βρίσκεται στην Ουκρανία. Αυτή είναι μια από τις παλαιότερες περιοχές εξόρυξης άνθρακα. Η μέθοδος εξόρυξης του ορυχείου οδήγησε στο υψηλό κόστος του άνθρακα. Η παραγωγή άνθρακα μειώνεται κάθε χρόνο και το 2007 η λεκάνη παρείχε μόνο το 2,4% της συνολικής ρωσικής παραγωγής.

Λεκάνη Irkutsk-Cheremkhovoστην περιοχή του Ιρκούτσκ εξασφαλίζει χαμηλό κόστος άνθρακα, αφού η εξόρυξη πραγματοποιείται με εξόρυξη ανοιχτού λάκκου και παράγει το 3,4% του άνθρακα στη χώρα. Λόγω της μεγάλης απόστασης από τους μεγάλους καταναλωτές, χρησιμοποιείται σε τοπικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.

Λεκάνη του Νότιου Γιακούτσκ(3,9% της συνολικής ρωσικής παραγωγής) βρίσκεται στην Άπω Ανατολή. Διαθέτει σημαντικά αποθέματα ενέργειας και τεχνολογικών καυσίμων και όλη η παραγωγή πραγματοποιείται με εξόρυξη ανοιχτού λάκκου.

Οι πολλά υποσχόμενες λεκάνες άνθρακα περιλαμβάνουν τις λεκάνες Lensky, Tungussky και Taimyrsky, που βρίσκονται πέρα ​​από το Yenisei βόρεια του 60ου παραλλήλου. Καταλαμβάνουν τεράστιους χώρους σε φτωχά αναπτυγμένες και αραιοκατοικημένες περιοχές της Ανατολικής Σιβηρίας και της Άπω Ανατολής.

Παράλληλα με τη δημιουργία διαπεριφερειακών βάσεων άνθρακα, υπήρξε ευρεία ανάπτυξη τοπικών λεκανών άνθρακα, γεγονός που κατέστησε δυνατή την προσέγγιση της παραγωγής άνθρακα στις περιοχές κατανάλωσης του. Ταυτόχρονα, στις δυτικές περιοχές της Ρωσίας, η παραγωγή άνθρακα μειώνεται (λεκάνη της Μόσχας) και στις ανατολικές περιοχές αυξάνεται απότομα (καταθέσεις της περιοχής Novosibirsk, Trans-Baikal Territory, Primorye.

Δεδομένου ότι ζω στη χώρα των μεταλλωρύχων, δεν θα μπορούσα παρά να με ενδιαφέρουν οι μέθοδοι εξόρυξης αυτού του ορυκτού, οι οποίες, παρεμπιπτόντως, δεν είναι τόσο πολλές. Με την ευκαιρία αυτή, θα προσπαθήσω να μιλήσω εν συντομία για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα καθενός από αυτά.

Εξόρυξη άνθρακα: μέθοδος ορυχείου

Η εξόρυξη απολιθωμάτων με αυτόν τον τρόπο παρέχει ένα τεράστιο πλεονέκτημα, καθώς οι πιο πολύτιμοι τύποι καυσίμων βρίσκονται σε μεγάλα βάθη. Ταυτόχρονα, ο άνθρακας δεν περιέχει ουσιαστικά απόβλητα πετρώματα, κάτι που δεν μπορεί να ειπωθεί για την ανοιχτή μέθοδο, αλλά περισσότερα για αυτό λίγο αργότερα. Έτσι, για να φτάσουμε στα κοιτάσματα, ανοίγονται βαθιές κάθετες σήραγγες. Μόλις ανακαλυφθεί ένας σχηματισμός, αρχίζει η οριζόντια ανάπτυξή του. Μερικές φορές το βάθος φτάνει το 1,5 km, για παράδειγμα, το ορυχείο Gvardeiskaya, το οποίο βρίσκεται στο Donbass. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει πολλά μειονεκτήματα:

• απειλή πλημμύρας·
• Δεδομένου ότι το μεθάνιο είναι ένας αιώνιος σύντροφος των ραφών άνθρακα, αυτό είναι γεμάτο με ασφυξία των εργαζομένων ή έκρηξη.
• Όσο μεγαλύτερο είναι το βάθος, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει κίνδυνος για ανθρώπους και εξοπλισμό.

Περίπου το 40% των παγκόσμιων αποθεμάτων εξορύσσεται με αυτόν τον τρόπο.

Εξόρυξη άνθρακα: μέθοδος ανοιχτού λάκκου ή ανοιχτού λάκκου

Σε αυτή την περίπτωση, δεν υπάρχει ανάγκη όχι μόνο για ακριβές γεωτρήσεις, αλλά και για την κατασκευή ενός αριθμού επίγειων επικοινωνιών. Η ουσία καταλήγει στην ανατίναξη του άχρηστου βράχου και στη συνέχεια μπαίνουν στο παιχνίδι τεράστιοι εκσκαφείς, θραυστήρες και φορτηγά, που επεξεργάζονται τον βράχο και τον μεταφέρουν σε χωματερές. Αυτή η μέθοδος είναι λιγότερο επικίνδυνη, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένοι κίνδυνοι που συνδέονται με αυτήν. Αυτό περιλαμβάνει την απειλή μιας απρογραμμάτιστης έκρηξης, τη δηλητηρίαση των εργαζομένων από τα καυσαέρια και τον απρόσεκτο χειρισμό επικίνδυνου εξοπλισμού.

Εξόρυξη άνθρακα με υδραυλική μέθοδο

Κατ 'αρχήν, αυτό είναι το ίδιο ορυχείο, αλλά υπάρχει μια ιδιαιτερότητα: η μεταφορά του απολιθώματος πραγματοποιείται από ένα ρεύμα νερού υπό τεράστια πίεση. Αποδεικνύεται ότι τα υπόγεια ύδατα, που είναι πονοκέφαλος για τους ανθρακωρύχους, λειτουργούν προς όφελός τους. Σήμερα αυτή η μέθοδος θεωρείται μια από τις καλύτερες, αφού αντικαθιστά τη διαδικασία μεταφοράς με ένταση εργασίας. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν την εξάρτηση της παραγωγής από τον τύπο του βράχου και τη συνεχή επαφή του νερού με τον εξοπλισμό.

Ανθρακαςείναι ένα ιζηματογενές πέτρωμα που σχηματίζεται από την αποσύνθεση υπολειμμάτων φυτών (φτέρες δέντρων, αλογοουρές και βρύα, καθώς και τα πρώτα γυμνόσπερμα). Τα κύρια αποθέματα άνθρακα που εξορύσσονται σήμερα σχηματίστηκαν κατά την Παλαιοζωική περίοδο, περίπου 300-350 εκατομμύρια χρόνια πριν. Ο άνθρακας εξορύσσεται εδώ και αρκετούς αιώνες και είναι ένα από τα σημαντικότερα ορυκτά. Χρησιμοποιείται ως στερεό καύσιμο.

Ο άνθρακας αποτελείται από ένα μείγμα αρωματικών ενώσεων υψηλού μοριακού βάρους (κυρίως άνθρακα), καθώς και από νερό και πτητικές ουσίες με μικρή ποσότητα ακαθαρσιών. Ανάλογα με τη σύσταση του άνθρακα, αλλάζει η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση του, καθώς και η ποσότητα της τέφρας που παράγεται. Η αξία του άνθρακα και των κοιτασμάτων του εξαρτάται από αυτή την αναλογία.

Για τον σχηματισμό ενός ορυκτού, έπρεπε επίσης να πληρούται η ακόλουθη προϋπόθεση: το φυτικό υλικό που σαπίζει έπρεπε να συσσωρεύεται ταχύτερα από ό,τι έγινε η αποσύνθεσή του. Γι' αυτό ο άνθρακας σχηματίστηκε κυρίως σε αρχαία τυρφώδη εδάφη, όπου συσσωρεύονταν ενώσεις άνθρακα και πρακτικά δεν υπήρχε πρόσβαση στο οξυγόνο. Η πρώτη ύλη για τον σχηματισμό του άνθρακα είναι, στην πραγματικότητα, η ίδια η τύρφη, η οποία χρησιμοποιήθηκε και ως καύσιμο για κάποιο χρονικό διάστημα. Ο άνθρακας σχηματίστηκε όταν τα στρώματα τύρφης ήταν κάτω από άλλα ιζήματα. Ταυτόχρονα, η τύρφη συμπιέστηκε και έχασε νερό, με αποτέλεσμα να σχηματιστεί άνθρακας.

Ο άνθρακας εμφανίζεται όταν τα στρώματα τύρφης εμφανίζονται σε σημαντικό βάθος, συνήθως περισσότερο από 3 km. Σε μεγαλύτερα βάθη, σχηματίζεται ανθρακίτης - ασφάλιστροάνθρακας. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι όλα τα κοιτάσματα άνθρακα βρίσκονται σε μεγάλα βάθη. Με την πάροδο του χρόνου, υπό την επίδραση τεκτονικών διεργασιών διαφόρων κατευθύνσεων, ορισμένα στρώματα γνώρισαν ανάταση, με αποτέλεσμα να βρεθούν πιο κοντά στην επιφάνεια.

Η μέθοδος εξόρυξης άνθρακα εξαρτάται επίσης από το βάθος στο οποίο βρίσκονται τα ανθρακοφόρα ορυκτά. Εάν ο άνθρακας βρίσκεται σε βάθος έως και 100 μέτρων, τότε η εξόρυξη πραγματοποιείται συνήθως με εξόρυξη ανοιχτού λάκκου. Αυτό είναι το όνομα για την αφαίρεση της κορυφής ενός κοιτάσματος, στο οποίο το ορυκτό εμφανίζεται στην επιφάνεια. Για εξόρυξη από μεγάλα βάθη χρησιμοποιείται η μέθοδος του φρεατίου, στον οποίο η πρόσβαση επιτυγχάνεται μέσω της δημιουργίας ειδικών υπόγειων διόδων – φρεάτων. Τα βαθύτερα ανθρακωρυχεία στη Ρωσία βρίσκονται σε απόσταση περίπου 1200 μέτρων από την επιφάνεια.

Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα άνθρακα στη Ρωσία

Πεδίο Έλγα (Σάκχα)

Αυτό το κοίτασμα άνθρακα, που βρίσκεται στα νοτιοανατολικά της Δημοκρατίας της Σάχα (Γιακουτία) 415 χλμ ανατολικά της πόλης Neryungri, είναι το πιο υποσχόμενο για εξόρυξη ανοιχτού λάκκου. Η έκταση του αγρού είναι 246 km2. Η κατάθεση είναι μια απαλή ασύμμετρη πτυχή.

Τα κοιτάσματα του Ανωτέρου Ιουρασικού και του Κάτω Κρητιδικού είναι ανθρακοφόρα. Οι κύριες ραφές άνθρακα βρίσκονται στις αποθέσεις των σχηματισμών Neryungri (6 ραφές με πάχος 0,7-17 m) και Undyktan (18 ραφές με πάχος επίσης 0,7-17 m).

Τα κάρβουνα εδώ είναι ως επί το πλείστον ημι-γυαλιστερά με πολύ υψηλή περιεκτικότητα στο πιο πολύτιμο συστατικό - βιτρινίτη (78-98%), μέτρια και υψηλή τέφρα, χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο, χαμηλή περιεκτικότητα σε φώσφορο, καλά πυροσυσσωματωμένα, με υψηλή θερμιδική ικανότητα αξία. Ο άνθρακας Elga μπορεί να εμπλουτιστεί χρησιμοποιώντας ειδική τεχνολογία, η οποία θα παράγει ένα προϊόν υψηλότερης ποιότητας που πληροί τα διεθνή πρότυπα. Οι παχιές, επίπεδες ραφές άνθρακα επικαλύπτονται από λεπτά κοιτάσματα, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για την εξόρυξη ανοιχτού λάκκου.

Κατάθεση Elegest (Tuva)

Βρίσκεται στη Δημοκρατία της Τούβα. Αυτό το κοίτασμα έχει αποθέματα περίπου 20 δισεκατομμυρίων τόνων. Τα περισσότερα από τα αποθέματα (περίπου το 80%) βρίσκονται σε ένα στρώμα πάχους 6,4 μ. Η ανάπτυξη αυτού του πεδίου είναι σε εξέλιξη υψηλότερη δύναμηΗ παραγωγή άνθρακα εδώ θα πρέπει να φτάσει περίπου το 2012.

Τα μεγάλα κοιτάσματα άνθρακα (η έκταση των οποίων είναι χιλιάδες km2) ονομάζονται λεκάνες άνθρακα. Τυπικά, τέτοιες αποθέσεις βρίσκονται σε κάποια μεγάλη τεκτονική δομή (για παράδειγμα, μια γούρνα). Ωστόσο, δεν συνδυάζονται συνήθως όλα τα χωράφια που βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο σε λεκάνες και μερικές φορές θεωρούνται ως ξεχωριστά πεδία. Αυτό συμβαίνει συνήθως σύμφωνα με ιστορικά καθιερωμένες ιδέες (τα κοιτάσματα ανακαλύφθηκαν σε διαφορετικές περιόδους).

Λεκάνη άνθρακα Minusinskβρίσκεται στη Δημοκρατία της Χακασιάς. Η εξόρυξη άνθρακα εδώ ξεκίνησε το 1904. Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα περιλαμβάνουν το Chernogorskoye και το Izykhskoye. Σύμφωνα με τους γεωλόγους, τα αποθέματα άνθρακα στην περιοχή αυτή ανέρχονται σε 2,7 δισεκατομμύρια τόνους. Στη λεκάνη κυριαρχούν κάρβουνα μακράς φλόγας με υψηλή θερμογόνο δύναμη. Τα κάρβουνα ταξινομούνται ως μέτριας τέφρας. Η μέγιστη περιεκτικότητα σε τέφρα είναι τυπική για τους άνθρακα του κοιτάσματος Izykh, η ελάχιστη - για τους άνθρακα του κοιτάσματος Beiskoe. Η εξόρυξη άνθρακα στη λεκάνη πραγματοποιείται με διαφορετικούς τρόπους: υπάρχουν τόσο ανοιχτά ορυχεία όσο και ορυχεία.

Λεκάνη άνθρακα Kuznetsk (Kuzbass)- ένα από τα μεγαλύτερα κοιτάσματα άνθρακαειρήνη. Το Kuzbass βρίσκεται στα νότια σε μια ρηχή λεκάνη ανάμεσα στις οροσειρές του βουνού Shoria και. Αυτό είναι το έδαφος της περιοχής Kemerovo. Η συντομογραφία «Kuzbass» είναι το δεύτερο όνομα της περιοχής. Το πρώτο κοίτασμα στην περιοχή του Κεμέροβο ανακαλύφθηκε το 1721 και το 1842 ο γεωλόγος Chikhachev εισήγαγε τον όρο "Λεκάνη άνθρακα Kuznetsk".

Η εξόρυξη εδώ πραγματοποιείται επίσης με διαφορετικούς τρόπους. Στο έδαφος του λεκανοπεδίου υπάρχουν 58 ορυχεία και περισσότερα από 30 ανοιχτά ορυχεία. Η ποιότητα των "" κάρβουνων ποικίλλει και συγκαταλέγεται στα καλύτερα κάρβουνα.

Τα ανθρακοφόρα στρώματα της λεκάνης άνθρακα του Kuznetsk αποτελούνται από περίπου 260 ραφές άνθρακα ποικίλου πάχους, άνισα κατανεμημένες σε όλο το τμήμα. Το κυρίαρχο πάχος των ραφών άνθρακα είναι από 1,3 έως 4,0 m, αλλά υπάρχουν και παχύτερες ραφές 9-15 και ακόμη και 20 m, και σε ορισμένα σημεία έως και 30 m.

Το μέγιστο βάθος των ανθρακωρυχείων δεν υπερβαίνει τα 500 m (το μέσο βάθος είναι περίπου 200 m). Το μέσο πάχος των αναπτυγμένων ραφών άνθρακα είναι 2,1 m, αλλά έως και το 25% της παραγωγής ανθρακωρυχείου συμβαίνει σε ραφές άνω των 6,5 m.

Ο άνθρακας είναι ένας από τους πιο γνωστούς πόρους καυσίμου. Οι αρχαίοι Έλληνες ήταν οι πρώτοι που έμαθαν για τις εύφλεκτες ιδιότητες αυτού του ορυκτού. Πώς εξορύσσεται άνθρακας σύγχρονο κόσμο? Ποιες χώρες είναι οι ηγέτες στην παραγωγή του; Και ποιες είναι οι προοπτικές βιομηχανία άνθρακαστο εγγύς μέλλον;

Τι είναι ο άνθρακας και πώς χρησιμοποιείται;

Ο άνθρακας είναι ένα σκληρό και εύφλεκτο ορυκτό, ένα σκούρο γκρι ή μαύρο πέτρωμα με ελαφρά μεταλλική γυαλάδα. «Αυτή η ουσία φουντώνει και καίγεται σαν ξυλάνθρακας«- έτσι περιέγραψε τη φυλή ο Θεόφραστος ο Έρης, μαθητής του Αριστοτέλη. Οι αρχαίοι Ρωμαίοι χρησιμοποιούσαν ενεργά άνθρακα για τη θέρμανση των σπιτιών τους. Και οι Κινέζοι έμαθαν να παράγουν κοκ από αυτό τον 1ο αιώνα π.Χ.

Πώς σχηματίστηκε ο άνθρακας; Στις αρχαίες γεωλογικές εποχές, μεγάλες περιοχές της επιφάνειας της γης καλύπτονταν από πυκνά δάση. Με τον καιρό, το κλίμα άλλαξε και όλη αυτή η ξυλώδης μάζα θάφτηκε κάτω από το πάχος της γης. Σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης, η νεκρή βλάστηση μετατράπηκε πρώτα σε τύρφη και μετά σε άνθρακα. Έτσι προέκυψαν υπόγεια ισχυρά στρώματα εμπλουτισμένα με άνθρακα. Ο άνθρακας σχηματίστηκε πιο ενεργά κατά την περίοδο του άνθρακα, της Πέρμιας και της Ιουρασικής περιόδου.

Ο άνθρακας χρησιμοποιείται ως ενεργειακό καύσιμο. Σε αυτόν τον πόρο λειτουργεί η πλειονότητα όλων των θερμοηλεκτρικών σταθμών. Τον 18ο-19ο αιώνα, η ενεργός εξόρυξη άνθρακα έγινε ένας από τους καθοριστικούς παράγοντες για την ανάπτυξη του βιομηχανική επανάσταση. Στις μέρες μας, ο άνθρακας χρησιμοποιείται ευρέως στη σιδηρούχα μεταλλουργία, καθώς και στην παραγωγή των λεγόμενων υγρών καυσίμων (με υγροποίηση).

Με βάση την ποσότητα άνθρακα στο βράχο, υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι άνθρακα:

• καφές άνθρακας (65-75% άνθρακας);
• άνθρακας (75-95%);
• ανθρακίτη (πάνω από 95%).

εξόρυξη άνθρακα

Σήμερα, ο συνολικός όγκος των βιομηχανικών αποθεμάτων άνθρακα στον πλανήτη μας φτάνει το ένα τρισεκατομμύριο τόνους. Έτσι, αυτός ο πόρος καυσίμου θα είναι αρκετός για την ανθρωπότητα για πολλά χρόνια (σε αντίθεση με το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο).

Ο άνθρακας εξορύσσεται με δύο μεθόδους:

• ανοιχτό;
• κλειστό.

Η πρώτη μέθοδος περιλαμβάνει την εξαγωγή πετρωμάτων από τα έγκατα της γης σε λατομεία (ανθρακωρυχεία) και η δεύτερη - σε κλειστά ορυχεία. Το βάθος του τελευταίου ποικίλλει ευρέως από αρκετές εκατοντάδες μέτρα έως ενάμιση χιλιόμετρο. Κάθε μία από αυτές τις μεθόδους εξόρυξης άνθρακα έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Έτσι, η ανοιχτή μέθοδος είναι πολύ φθηνότερη και ασφαλέστερη από την υπόγεια μέθοδο. Από την άλλη, οι νάρκες προκαλούν πολύ λιγότερες ζημιές περιβάλλοκαι φυσικά τοπία παρά λατομεία.

Αξίζει να σημειωθεί ότι οι τεχνολογίες εξόρυξης άνθρακα δεν στέκονται σε ένα μέρος. Αν πριν από εκατό χρόνια χρησιμοποιήθηκαν πρωτόγονα καρότσια, αξίνες και φτυάρια για την εξόρυξη ραφών άνθρακα, τώρα χρησιμοποιούνται για τους ίδιους σκοπούς τα πιο σύγχρονα τεχνικά μηχανήματα και εξοπλισμός (σφύρες, κομπίνες, κοχλίες κ.λπ.). Επιπλέον, αναπτύσσεται και βελτιώνεται μια εντελώς νέα μέθοδος εξαγωγής - υδραυλική. Η ουσία του είναι η εξής: ένας ισχυρός πίδακας νερού συνθλίβει ένα στρώμα άνθρακα και το μεταφέρει σε έναν ειδικό θάλαμο. Από εκεί, ο βράχος παραδίδεται απευθείας στο εργοστάσιο για περαιτέρω εμπλουτισμό και επεξεργασία.

Γεωγραφία της παγκόσμιας εξόρυξης άνθρακα

Τα κοιτάσματα άνθρακα κατανέμονται λίγο πολύ ομοιόμορφα σε όλο τον κόσμο. Οι αποθέσεις αυτού του πόρου υπάρχουν σε όλες τις ηπείρους του πλανήτη. Ωστόσο, περίπου το 80% όλων των κοιτασμάτων βρίσκονται στη Βόρεια Αμερική και στις μετασοβιετικές χώρες. Την ίδια στιγμή, το ένα έκτο των παγκόσμιων αποθεμάτων άνθρακα περιέχεται στο υπέδαφος της Ρωσίας.

Οι μεγαλύτερες λεκάνες άνθρακα στον πλανήτη είναι η Πενσυλβάνια και η Απαλαχία (ΗΠΑ), το Χενσούι και το Φουσούν (Κίνα), η Καραγκάντα ​​(Καζακστάν), το Ντόνετσκ (Ουκρανία), η Άνω Σιλεσίας (Πολωνία), το Ρουρ (Γερμανία).

Από το 2014, οι πέντε κορυφαίες χώρες παραγωγής άνθρακα στον κόσμο είναι οι εξής (το ποσοστό της παγκόσμιας παραγωγής άνθρακα αναφέρεται σε παρένθεση):

1. Κίνα (46%).
2. ΗΠΑ (11%).
3. Ινδία (7,6%).
4. Αυστραλία (6,0%).
5. Ινδονησία (5,3%).

Προβλήματα και προοπτικές της βιομηχανίας άνθρακα

Το κύριο πρόβλημα της βιομηχανίας εξόρυξης άνθρακα, φυσικά, είναι περιβαλλοντικό. Απολιθωμένος άνθρακαςπεριέχει υδράργυρο, κάδμιο και άλλα βαρέα μέταλλα. Όταν ο βράχος εξάγεται από το έδαφος, όλα αυτά εισέρχονται στο έδαφος, στον ατμοσφαιρικό αέρα, στα επιφανειακά και υπόγεια νερά.

Εκτός από τις ζημιές που προκλήθηκαν στο περιβάλλον φυσικό περιβάλλο, η βιομηχανία άνθρακα εγκυμονεί επίσης τεράστιους κινδύνους για την ανθρώπινη ζωή και υγεία. Πρώτα απ 'όλα, αυτό αφορά τους ανθρακωρύχους. Η υπερβολική σκόνη αέρα σε κλειστά ορυχεία μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές ασθένειες όπως η πυριτίαση ή η πνευμονιοκονίαση. Δεν πρέπει να ξεχνάμε τον μεγάλο αριθμό τραγωδιών που στοιχίζουν κάθε χρόνο τη ζωή εκατοντάδων εργαζομένων στη βιομηχανία άνθρακα σε όλο τον κόσμο.

Όμως, παρά όλα τα προβλήματα και τους κινδύνους, η ανθρωπότητα είναι απίθανο να μπορέσει να εγκαταλείψει αυτόν τον πόρο καυσίμου στο εγγύς μέλλον. Ειδικά στο πλαίσιο της ραγδαίας μείωσης των αποθεμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου στον κόσμο. Σήμερα, η βιομηχανία εξόρυξης άνθρακα κυριαρχείται από μια αυξανόμενη τάση στην παραγωγή ανθρακίτη. Σε ορισμένες χώρες (ιδίως τη Ρωσία, την Τουρκία, τη Ρουμανία) ο όγκος της παραγωγής καφέ άνθρακα αυξάνεται.

Εξόρυξη άνθρακα στη Ρωσία

Η Ρωσία εισήχθη για πρώτη φορά σε αυτό το ορυκτό από τον Μέγα Πέτρο. Ενώ χαλάρωνε στις όχθες του ποταμού Kalmius, ο βασιλιάς έδειξε ένα κομμάτι μαύρου βράχου που έκαιγε υπέροχα. «Αν όχι για εμάς, τότε για τους απογόνους μας αυτό το ορυκτό θα είναι χρήσιμο», συνόψισε σωστά τότε ο κυρίαρχος. Η διαμόρφωση της ρωσικής βιομηχανίας άνθρακα έλαβε χώρα στο πρώτο μισό του 19ου αιώνα.

Σήμερα, η παραγωγή άνθρακα στη Ρωσία ανέρχεται σε πάνω από 300 εκατομμύρια τόνους ετησίως. Γενικά, τα βάθη της χώρας περιέχουν περίπου το 5% των παγκόσμιων αποθεμάτων αυτού του πόρου καυσίμου. Οι μεγαλύτερες λεκάνες άνθρακα στη Ρωσία είναι οι Kansko-Achinsky, Pechora, Tungussky και Kuzbass. Πάνω από το 90% όλων των κοιτασμάτων της χώρας βρίσκονται στη Σιβηρία.

Το χαμηλό κόστος και τα άφθονα αποθέματα είναι οι κύριοι παράγοντες που οδηγούν στην αύξηση του αριθμού των χρήσεων του λιθάνθρακα. Αυτό το είδος απολιθώματος στερεό καύσιμο, ο αρχαιότερος τύπος άνθρακα, εξορύσσεται από ανθρώπους εδώ και εκατοντάδες χρόνια. Ο καφές άνθρακας είναι προϊόν μεταμόρφωσης τύρφης, σε ένα στάδιο μεταξύ λιγνίτη και σκληρού άνθρακα. Σε σύγκριση με το τελευταίο, αυτός ο τύπος καυσίμου είναι λιγότερο δημοφιλής, ωστόσο, λόγω του χαμηλού κόστους του, χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θέρμανσης και άλλων τύπων καυσίμων.

Δομή

Ο καφές άνθρακας είναι μια πυκνή, γήινη ή ινώδης ανθρακώδης μάζα καφέ ή κατάμαυρου χρώματος με υψηλή περιεκτικότητα σε πτητικές ασφαλτούχες ουσίες. Κατά κανόνα, η δομή του φυτού, τα κονχοειδή κατάγματα και οι ξυλώδεις μάζες διατηρούνται καλά σε αυτό. Καίγεται εύκολα, η φλόγα είναι καπνιστή και απελευθερώνεται μια περίεργη δυσάρεστη μυρωδιά καύσης. Αντιδρώντας με το υδροξείδιο του καλίου, σχηματίζει ένα σκούρο καφέ υγρό. Όταν αποστάζεται ξηρά, ο καφές άνθρακας σχηματίζει αμμωνία με οξικό οξύ. Χημική σύνθεση(κατά μέσο όρο), μείον τέφρα: άνθρακας - 63%, οξυγόνο - 32%, υδρογόνο 3-5%, άζωτο 0-2%.

Προέλευση

Ο καφές άνθρακας σχηματίζει στρώματα κοιτασμάτων ιζηματογενή πετρώματα- φλάντζες, συχνά μεγάλης ισχύος και μήκους. Τα υλικά για τον σχηματισμό του καφέ άνθρακα είναι διάφορα είδη στεφάνων, κωνοφόρων, δέντρων και φυτών τύρφης. Οι αποθέσεις αυτών των ουσιών αποσυντίθενται σταδιακά χωρίς πρόσβαση στον αέρα, κάτω από το νερό, κάτω από ένα καπάκι μείγματος αργίλου και άμμου. Η διαδικασία του σιγοκαίματος συνοδεύεται από τη συνεχή απελευθέρωση πτητικών ουσιών και σταδιακά οδηγεί στον εμπλουτισμό των φυτικών υπολειμμάτων με άνθρακα. Ο καφές άνθρακας είναι ένα από τα πρώτα στάδια μεταμόρφωσης τέτοιων φυτικών αποθέσεων, μετά την τύρφη. Περαιτέρω στάδια είναι ο άνθρακας, ο ανθρακίτης, ο γραφίτης. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαδικασία, τόσο πιο κοντά βρίσκεται η κατάσταση στον καθαρό άνθρακα-γραφίτη. Έτσι, ο γραφίτης ανήκει στην Αζωική ομάδα, ο άνθρακας - στον Παλαιοζωικό, ο καφές άνθρακας - κυρίως στο Μεσοζωικό και Καινοζωικό.

Σκληρός και καφές άνθρακας: διαφορές

Όπως μπορείτε να δείτε από το ίδιο το όνομα, ο καφές άνθρακας διαφέρει από τον λιθάνθρακα στο χρώμα (πιο ανοιχτό ή πιο σκούρο). Υπάρχουν επίσης μαύρες ποικιλίες, αλλά σε μορφή σκόνης η απόχρωση αυτού του άνθρακα είναι ακόμα καφέ. Το χρώμα της πέτρας και του ανθρακί παραμένει πάντα μαύρο. Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες του καφέ άνθρακα είναι η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα σε σύγκριση με τους σκληρούς άνθρακα και η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ασφαλτικές ουσίες. Αυτό εξηγεί γιατί ο καφές άνθρακας καίγεται πιο εύκολα και παράγει πολύ καπνό. Η υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα εξηγεί επίσης την αναφερόμενη αντίδραση με το υδροξείδιο του καλίου και την περίεργη δυσάρεστη οσμή κατά την καύση. Η περιεκτικότητα σε άζωτο, σε σύγκριση με τους λιθάνθρακες, είναι επίσης σημαντικά χαμηλότερη. Όταν εκτίθεται στον αέρα για μεγάλο χρονικό διάστημα, ο καφές άνθρακας χάνει γρήγορα την υγρασία, θρυμματίζοντας σε σκόνη.

ποικιλίες

Υπάρχουν πολλές ποικιλίες και ποικιλίες καφέ άνθρακα, μεταξύ των οποίων υπάρχουν πολλές κύριες:

1. Κανονικό καφέ κάρβουνο, πυκνή σύσταση, καφέ ματ χρώμα.
2. Καφέ κάρβουνο γήινου κατάγματος, που αλέθεται εύκολα σε σκόνη.
3. Ρητινώδες, πολύ πυκνό, σκούρο καφέ, μερικές φορές ακόμη και γαλαζομαύρο. Όταν σπάσει, μοιάζει με ρητίνη.
4. Λιγνίτης, ή ασφαλτούχο ξύλο. Άνθρακας με καλοδιατηρημένη φυτική δομή. Μερικές φορές συναντάται ακόμη και με τη μορφή ολόκληρων κορμών δέντρων με ρίζες.
5. Το Disodil είναι άνθρακας από καφέ χαρτί με τη μορφή αποσυντιθέμενης φυτικής μάζας λεπτής στιβάδας. Χωρίζεται εύκολα σε λεπτά φύλλα.
6. Καφέ τύρφη άνθρακα. Μοιάζει με τύρφη, με πολλές ξένες ακαθαρσίες, που μερικές φορές θυμίζει χώμα.

Το ποσοστό της τέφρας και των εύφλεκτων στοιχείων σε διάφορα είδηΟ καφές άνθρακας ποικίλλει ευρέως, γεγονός που καθορίζει τα πλεονεκτήματα ενός συγκεκριμένου τύπου εύφλεκτου υλικού.

Παραγωγή

Οι μέθοδοι εξόρυξης καφέ άνθρακα είναι παρόμοιες για όλους τους ορυκτούς άνθρακα. Υπάρχουν ανοιχτά (καριέρα) και κλειστά. Η παλαιότερη μέθοδος κλειστής εξόρυξης είναι τα πηγάδια με κλίση σε ραφή άνθρακα μικρού πάχους και ρηχής εμφάνισης. Χρησιμοποιείται σε περίπτωση οικονομικής αναποτελεσματικότητας κατασκευής λατομείου.

Ένα ορυχείο είναι μια κατακόρυφη ή κεκλιμένη τρύπα στο βράχο από την επιφάνεια μέχρι τη ραφή του άνθρακα. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε βαθιές ραφές που φέρουν άνθρακα. Χαρακτηρίζεται από το υψηλό κόστος των εξορυκθέντων πόρων και το υψηλό ποσοστό ατυχημάτων.

Η εξόρυξη ανοιχτού λάκκου πραγματοποιείται σε σχετικά μικρό (έως 100 m) βάθος της ραφής του άνθρακα. Ανοίξτε ή εξόρυξη λατομείουτο πιο οικονομικό, σήμερα περίπου το 65% του συνόλου του άνθρακα εξορύσσεται με αυτόν τον τρόπο. Το βασικό μειονέκτημα της εξόρυξης είναι η μεγάλη ζημιά στο περιβάλλον. Ο καφές άνθρακας εξορύσσεται κυρίως με εξόρυξη ανοιχτού λάκκου λόγω του μικρού βάθους του. Αρχικά αφαιρείται το υπερκείμενο (το στρώμα του βράχου πάνω από τη ραφή του άνθρακα). Μετά από αυτό, ο άνθρακας διασπάται με τη μέθοδο της γεώτρησης και ανατίναξης και μεταφέρεται με εξειδικευμένα οχήματα (λατομείο) από το χώρο εξόρυξης. Οι εργασίες απογύμνωσης, ανάλογα με το μέγεθος και τη σύνθεση του στρώματος, μπορούν να πραγματοποιηθούν με μπουλντόζες (για χαλαρό στρώμα ασήμαντου πάχους) ή περιστροφικούς εκσκαφείς και συρματόσχοινα (για παχύτερο και πυκνότερο στρώμα βράχου).

Εφαρμογή

Ο καφές άνθρακας χρησιμοποιείται πολύ λιγότερο συχνά ως καύσιμο από τον λιθάνθρακα. Χρησιμοποιείται για τη θέρμανση ιδιωτικών κατοικιών και μικρών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Με το λεγόμενο ξηρή απόσταξη καφέ άνθρακα παράγει βουνίσιο κερί για κατεργασία ξύλου, χαρτί και κλωστοϋφαντουργίας, κρεόσωτο, καρβολικό οξύ και άλλα παρόμοια προϊόντα. Επίσης, μετατρέπεται σε υγρό καύσιμο υδρογονανθράκων. Τα χουμικά οξέα στον καφέ άνθρακα καθιστούν δυνατή τη χρήση του γεωργίαως λίπασμα.

Οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την παραγωγή συνθετικού αερίου από καφέ άνθρακα, που είναι ανάλογο του φυσικού αερίου. Για να γίνει αυτό, ο άνθρακας θερμαίνεται στους 1000 βαθμούς Κελσίου, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται αέριο. Στην πράξη χρησιμοποιείται αρκετά αποτελεσματικό τρόπο: μέσω ενός γεώτρησης, η υψηλή θερμοκρασία τροφοδοτείται σε κοιτάσματα καφέ άνθρακα μέσω ενός σωλήνα και το τελικό αέριο, προϊόν υπόγειας επεξεργασίας, εξέρχεται μέσω άλλου σωλήνα.