Uproszczony schemat fragmentu struktury węgla kamiennego.
Węgiel kamienny –
skała
osadowa
pochodzenia roślinnego, zawierająca 75-97%
pierwiastka węgla
, powstała głównie w
karbonie
(
era paleozoiczna
) ze szczątków roślinnych, które bez dostępu tlenu uległy
uwęgleniu
. Ma czarną barwę, matowy połysk, czarną rysę.
Węgiel kamienny stosowany jest powszechnie jako
paliwo
. Jego
wartość opałowa
waha się od 16,7 do 29,3
MJ
/
kg
i silnie zależy od jego składu (zawartości
popiołu
,
siarki
, wilgotności). Wartość opałowa czystego pierwiastka węgla wynosi ok. 33,2 MJ/kg. Węgiel kamienny jest nieodnawialnym źródłem energii.
Typy węgla kamiennego
Wg
Polskiej Normy
węgiel kamienny został podzielony na typy zgodnie z naturalnymi cechami, charakteryzującymi jego przydatność technologiczną, określoną następującymi wskaźnikami:
Typ węgla | Wyróżnik | Zawartość części lotnych V % | Charakterystyka | Główne zastosowanie |
---|
węgiel płomienny | 31 | powyżej 28 | duża zawartość części lotnych, brak lub słaba zdolność spiekania, długi, silnie świecący płomień | piece przemysłowe i domowe, generatory |
węgiel gazowo-płomienny | 32 | powyżej 28 | duża zawartość części lotnych, średnia zdolność spiekania | piece przemysłowe i domowe, wytlewanie, uwodornianie |
węgiel gazowy | 33 | powyżej 28 | duża wydajność gazu i smoły, znaczna spiekalność | gazownictwo, koksownictwo, wytlewanie |
Węgiel gazowo-koksowy | 34 | powyżej 28 | duża wydajność gazu i smoły, dobra spiekalność, średnie ciśnienie rozprężania | gazownictwo, koksownictwo |
węgiel orto-koksowy | 35 | od 20 do 31 | typowy węgiel koksowy, średnia zawartość części lotnych, dobra spiekalność, wysokie ciśnienie rozprężania | produkcja koksu metalurgicznego |
węgiel meta-koksowy | 36 | od 14 do 28 | dobra spiekalność, duże ciśnienie rozprężania | produkcja koksu odlewniczego |
węgiel semi-koksowy | 37 | od 14 do 28 | mała zawartość części lotnych, słaba spiekalność, średnie ciśnienie rozprężania | w koksownictwie jako dodatek schudzający wsad węglowy |
węgiel chudy | 38 | od 14 do 28 | mała zawartość części lotnych, brak lub słaba spiekalność, krótki płomień | piece przemysłowe i domowe, generatory |
węgiel antracytowy | 41 | od 10 do 14 | mała zawartość części lotnych, brak zdolności spiekania | węgiel na mieszanki do produkcji koksu; węgiel energetyczny do palenisk specjalnych oraz produkcji paliwa bezdymowego |
antracyt | 42 | od 3 do 10 | bardzo mała zawartość części lotnych, brak zdolności spiekania | paliwo specjalne |
Metaantracyt | 43 | do 3 | bardzo mała zawartość części lotnych, brak zdolności spiekania | -------- |
Sortymenty węgla kamiennego
Dla węgla kamiennego wszystkich typów i klas oraz celów przeznaczenia, rozróżnia się zależnie od wymiarów ziarn 11
sortymentów
zasadniczych oraz 13 sortymentów połączonych
Sortymenty zasadnicze
Grupa | Nazwa | Symbol | Wymiar ziarna mm |
---|
Grube | Kęsy | Ks | ponad 200 |
Grube | Kostka I | Ko I | 200-120 |
Grube | Kostka II | Ko II | 120-60 |
Grube | Orzech I | O I | 80-40 |
Grube | Orzech II | O II | 50-25 |
Średnie | Groszek I | Gk I | 30-16 |
Średnie | Groszek II | Gk II | 20-8 |
Średnie | Grysik | Gs | 10-5 |
Miałowe | Miał | M | 6-0 |
Inne | Pył | P | 1-0 |
Inne | Muł | Mu | 1-0 |
Sortymenty połączone
Grupa | Nazwa | Symbol | Wymiar ziarna mm |
---|
Grube | Gruby I | Gr | ponad 60 |
Grube | Kostka | Ko | 200-60 |
Grube | Gruby II | Gr II | ponad 40 |
Grube | Orzech | O | 80-25 |
Grube | Orzech średni | Ośr | 80-16 |
Średnie | Orzech drobny | Odr | 50-16 |
Średnie | Groszek | Gk | 30-8 |
Drobne | Drobny I | Dr I | 80-0 |
Drobne | Drobny II | Dr II | 50-0 |
Drobne | Drobny III | Dr III | 30-0 |
Miałowe | Miał I | M I | 20-0 |
Miałowe | Miał II | M II | 10-0 |
Inne | Niesort | Ns | 120-0 |
Wydobycie węgla w Polsce
Pierwsza
kopalnia węgla kamiennego
w Polsce powstała w
Szczakowej
(obecnie dzielnica
Jaworzna
) w
1767
roku.
Węgiel jest w Polsce surowcem strategicznym, bo zaspokaja 60% zapotrzebowania energetycznego kraju (2008). Polskie zasoby tej skały należą do jednych z największych na świecie; przez wiele lat
Polska
zajmowała miejsca w pierwszej piątce krajów o największym
wydobyciu węgla kamiennego
. Najwięcej węgla kamiennego wydobyto w 1979 roku (blisko 180 mln ton). Od tego czasu tendencja wydobycia jest spadkowa, tak że od 2002 r. było to już poniżej 100 mln ton. Według danych z
2007
roku, Polska spadła na 9 miejsce, dostarczając ogólnie 1,60% światowego wydobycia tej kopaliny. W roku
2007
w Polsce wydobyto 88 mln ton tego surowca energetycznego[1].
Przyczyny zmniejszania wydobycia:
- zamykanie nierentownych kopalń (
Dolny Śląsk
–
Wałbrzych
,
Nowa Ruda
)
- stosowanie technologii energooszczędnych i surowcooszczędnych oraz przechodzenie na inne źródła energii
- przyczyny polityczno-populistyczne
- względy ekologiczne (redukcja emisji
dwutlenku węgla
)
- wyczerpywanie złóż
Miejsca wydobycia:
rok | wydobycie w Polsce w tysiącach ton |
---|
1994 | 134 072 |
1995 | 135 523 |
1996 | 136 272 |
1997 | 132 575 |
1998 | 113 859 |
1999 | 109 986 |
2000 | 102 081 |
2001 | 102 471 |
2002 | 96 160 |
2003 | 97 274 |
2004 | 95 623 |
2005 | 95 410 |
2006 | 95 221 |
2007 | 88 233 |
2008 | 83 600[2] |
Wydobycie węgla kamiennego na świecie
Największe złoża węgla kamiennego znajdują się we wschodnich i południowych
Chinach
, w
USA
, a także w
Indiach
,
RPA
oraz w
Australii
i na
Ukrainie
.
W
2007
r. światowe wydobycie węgla kamiennego przekroczyło 5,52 mld ton, z czego najwięcej wydobyły
Chiny
(2479,2 mln ton), USA (967,9 mln ton),
Indie
(451,6 mln ton),
Australia
(323,0 mln ton),
RPA
(243,6 mln ton),
Rosja
(ok. 241 mln ton),
Indonezja
(ok. 231 mln ton),
Kazachstan
(ok. 90 mln ton),
Polska
(ok. 88 mln ton),
Kolumbia
(ok. 78 mln ton),
Ukraina
(75 mln ton, 2001),
Kanada
(ok. 59 mln ton) i
Wietnam
(ok. 45 mln ton)[1].
Metody wydobycia
Na świecie węgiel kamienny wydobywa się dwiema metodami:
- metodą odkrywkową
- metodą głębinową
Metoda odkrywkowa
Wydobywają głównie węgiel w USA i Australii. Jej zaletą jest bardzo niski koszt wydobycia: 5-6 euro za tonę (kopalnie głębinowe nawet 170 euro za tonę). Wadą jest wielka degradacja środowiska. Kopalnie odkrywkowe mogą wydobywać węgiel zlokalizowany stosunkowo płytko. Zdarzają się, co prawda, zakłady – np. w USA – które wydobywają węgiel z głębokości nawet 300 metrów, tyle że sięgnęły tak głęboko po wyczerpaniu płytszych złóż.
Metoda głębinowa
Pochodzi z nich około połowy światowej produkcji węgla. Zakłady tego typu dominują w Europie, Azji oraz Afryce. Zaletą takich zakładów jest to, że mogą wydobywać surowiec nawet w silnie zurbanizowanych regionach. Nie potrzebują bowiem zbyt wiele miejsca na powierzchni. Oczywiście wydobycie w rejonach miejskich powoduje rozliczne problemy, wśród nich najpoważniejszym są tzw.
szkody górnicze
. Między innymi konieczność zabezpieczania miast przed skutkami wydobycia powoduje stosowanie kosztowniejszych metod wydobywczych, co podraża produkcję. Czasem kopalnia zmuszona jest pozostawić część złoża na tzw. filar ochronny, by nie zniszczyć budynków na powierzchni.
Kopalnie głębinowe umożliwiają sięgnięcie do złóż leżących nawet ponad kilometr pod powierzchnią.
Przetwarzanie węgla
Przy
odgazowaniu
1000 kg (1 tona) węgla otrzymuje się:
-
Gaz koksowniczy
330m³ (20%) o przeciętnym składzie: 50%
H2
, 34%
CH4
, 8%
CO
, 4%
olefin
, 4%
N2
, 1%
CO2
-
Koks
650 kg (65%)
-
Smoła węglowa
42 kg (5%)
- Woda pogazowa (ok. 10%) (NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 ) – zawierająca
amoniak
powstały z rozkładu związków azotowych. Wykorzystywana jest do produkcji soli amonowych stosowanych jako nawozy sztuczne.
Zobacz też
Przypisy