Приложение к научному проекту "Черное золото Восточного Казахстана"

Приложение 1

Уголь – самое ценное полезное ископаемое на планете.

1. Как образуется каменный уголь?

Каменный уголь – осадочная порода, которая образуется в земном пласте. Уголь – превосходное топливо. Считается, что это самый древний вид топлива, который использовали наши далекие предки.

Для образования угля необходимо огромное количество растительной массы. И лучше, если растения накапливаются в одном месте и не успевают разлагаться полностью. Идеальное место для этого – болота. Вода в них бедна кислородом, что препятствует жизнедеятельности бактерий.

В болотах накапливается растительная масса. Не успевая полностью сгнить, она спрессовывается следующими отложениями почвы. Так получается торф – исходный материал для угля. Следующие пласты почвы как бы запечатывают торф в землю. В результате он полностью лишается доступа кислорода и воды и превращается в угольный пласт. Процесс этот длительный. Так, большая часть современных запасов каменного угля образовалась в эпоху палеозоя, т.е. более 300 млн. лет назад.

1.2. Характеристики и виды каменного угля

Химический состав зависит от его возраста. Самый молодой уголь – бурый уголь. Он залегает на глубине порядка 1 км. Воды в нем еще много – около 43%. Содержит большое количество летучих веществ. Хорошо воспламеняется и горит, но тепла дает мало.

Каменный уголь – этакий «середнячок» в этой классификации. Залегает он на глубинах до 3 км. Так как давление верхних пластов больше, то и содержание воды в каменном угле меньше – около 12%, летучих веществ – до 32 %, зато углерода содержится от 75 % до 95 %. Он также легко воспламеняется, но горит лучше. А за счет малого количества влаги дает больше тепла.

Антрацит – более древняя порода. Залегает на глубинах порядка 5 км. В нём больше углерода и практически нет влаги. Антрацит – твердое топливо, плохо воспламеняется, зато удельная теплота сгорания самая высокая – до 7400 ккал/кг.

Впрочем антрацит – это не конечная стадия преобразования органического вещества. Попадая в более жесткие условия, уголь трансформируется в шунтит. При более высоких температурах получается графит. А испытывая сверхвысокое давление, уголь превращается в алмаз. Все эти вещества – от растения до алмаза – состоят из углерода, только молекулярная структура разная.

Помимо основных «ингредиентов» в состав угля часто входят различные «породы». Это примеси, которые не сгорают, а образуют шлак. Содержится в угле и сера, причем ее содержание обуславливается местом образования угля. При сгорании она взаимодействует с кислородом и образует серную кислоту. Чем меньше примеси в составе угля, тем выше ценится его сорт.

Уголь – сырье для получения графита. А также нафталина и еще ряда ароматических соединений.

В результате химической обработки каменного угля на сегодняшний день получают свыше 400 видов промышленных продуктов.

1. Добыча каменного угля

В зависимости от глубины залегания угля применяются закрытый способ добычи, либо открытый.

Для закрытого, или подземного метода добычи строят шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строя, если глубина залегания угля 45 метров и выше. От нее ведут горизонтальный тоннель – штольню.

Открытый метод применяют, когда уголь залегает неглубоко. Для начала проводят анализ твердой почвы, выясняют степень выветриваемости почвы и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над пластами угля мягкий, достаточно использование бульдозеров и скреперов. Если верхний пласт толстый, то пригоняют экскаваторы и драглайны. Пролегающий над углем слой твердой породы взрывают.

1.4. Применение каменного угля

Область использования каменного угля просто огромна:

• Из угля добывают серу, ваданий, германий, цинк, свинец;

• Сам уголь – превосходное топливо;

• Используется в металлургии для выплавки железа, при производстве чугуна, стали;

• Полученную после сжигания угля золу используют в производстве строительных материалов;

• Из угля после его специальной обработки получают бензол и ксилол, которые используют в производстве лаков, красок, растворителей, линолеума;

• Путём сжигания угля получают первоклассное жидкое топливо;

• Уголь – сырьё для получения графита. А также нафталина и еще ряда ароматических соединений.

1.5 Месторождения каменного угля

Место залегания каменного угля называют угольным бассейном. В мире известно свыше 3,6 тысяч угольных бассейнов. Их площадь занимает около 15 % территории земной суши. Самый большой процент залежей мирового запаса угля в США – 23 %. На втором месте – Россия, 13 %. Замыкает тройку стран-лидеров Китай – 11 %.

Основные Казахстанский месторождения:

• Карагандинский угольный бассейн;

• Екебастузский угольный бассейн;

• Майкобенский угольный бассейн.

В нашем крае, в Восточном Казахстане тоже есть такие месторождения:

• Каражыра

• Кендерликское месторождение

• Алакольское месторождение

1.6 Характеристика месторождений угля Республики Казахстан

Экибастузский угольный бассейн — крупнейшее угольное месторождение Казахстана, расположенное в Павлодарской области. Близ бассейна проходят железнодорожная магистраль Павлодар — Астана, канал Иртыш-Караганда и автострада Павлодар — Караганда. Приурочен к замкнутой котловине площадью 155 км² при длине 24 км и максимальной ширине 8,5 км. Общие геологические запасы углей около 10 млрд т. Центр добычи — город Экибастуз.

Карагандинский угольный бассейн осваивается с 1930 года. Площадь около 3600 км². Разведанные запасы угля 7,84 млрд. т. В угленосных отложениях карбона мощность до 5 км — до 30 рабочих пластов. Теплота сгорания на рабочее топливо 21 МДж/кг. В центральных и восточных частях бассейна пласты бурого угля. Добыча подземным и открытым способами. Основные центры добычи — города Караганда, Сарань, Абай, Шахтинск.
Майкобенский угольный бассейн расположен в 160 км к юго-западу от г. Павлодара и в 65 км к юго-востоку от Экибастузского бассейна. Общая площадь бассейна около 1000 км². Гидрогеологические условия разработки углей несложные. Газоносность углей бассейна незначительная. Общие запасы углей бассейна до глубины 600 м 5,4 млрд.т. Пологое залегание (5-10°) и значительная мощность угольных пластов, небольшая глубина их залегания (до 250 м) создают благоприятные горногеологические условия для разработки углей открытым способом.

Угольное месторождение Каражыра расположено в 130 км к юго-западу от города Семипалатинска Восточно-Казахстанской области. Площадь месторождения составляет 21,4 кв. км. С городом Семипалатинском месторождение связано шоссейной дорогой. Геологическое строение месторождения представляет собой юрский гребень, вытянутый в северо-западном направлении на 13 км при ширине 3,5-5,0 км. Угленосная толща представлена аргиллитами, песчаниками и конгломератами, среди которых залегает семь угольных пластов. Мощность толщи 180-300 м. залегание угленосной толщи в северо-западной части месторождения пологое, в юго-восточной крутое(45 градусов). Складчатость развита слабо. Угленосные отложения перекрыты неогеновыми глинами протяженностью 1-10 м и четвертичными суглинками и супесями. 

Кендерлыкское угольное месторождение, содержащее широкий спектр полезных ископаемых, представляются одним из крупных резервов комплексного минерального сырья. Запасы горючих сланцев Кендерлыкского месторождения составляют более 4 миллиардов тонн, из них 750 миллионов тонн балансовые. Кроме того, на данном месторождении возможна добыча более миллиарда тонн каменных и бурых углей, что повышает экономическую привлекательность разработки данного месторождения. Кендерлыкский разрез способен обеспечить углем все южные районы Восточного Казахстана.  Уголь здесь дается непросто,  чтобы добыть тонну угля, нужно вскрыть и убрать в отвал 15–18 тонн породы. Очень сложно вывозить. Дорога была построена еще в советское время на погранзаставы и заимки, у нее множество крутых поворотов, затяжных подъемов и спусков. За год разрез дает 50–60 тысяч тонн.

Алакольское месторождение угля — расположено на территории Алматинской и Восточно-Казахстанской области. Угленосная толща мощностью свыше 300 м сформировалась в осадочных отложениях юрского периода. Угленосные слои мощностью 100—125 м состоят из песчаников, алевролитов, конгломератов, угольных аргиллитов и шести угольных пластов. Типы углей — гумолиты и сапрогумолиты. Содержание углерода 73,8 %, серы (0,4-0,94 %) и золы (3,1—8,6 %). Угли месторождения характеризуются высокой теплоемкостью (7220— 7450 ккал/кг), Используются местным населением в качестве топлива.

Приложение 2

EXPO 2017 – поистине удивительное событие в жизни нашей страны. Международная выставка, которая является символом индустриализации, демонстрации технических и технологических достижений, появления новых идей и интересных проектов, будет способствовать интеграции Казахстана в мировую экономику. Тема выставки: «Энергия будущего», которая действительно очень важна и значима, особенно для нашей страны.

Первым представил свою технологию директор Института химии угля и технологий, доктор химических наук Болат Ермагамбет.

На сарыадырском угольном месторождении в Ерейментауском районе Акмолинской области уже больше года работает опытный углегазохимический комплекс «Казахстан». На специальных установках уз угля делают газ и некоторые виды нефтепродуктов, в том числе бензин и дизель.

Главное преимущество такого производства углеводородов из угля – меншее воздействие на окружающую среду. Разработчики уверяют, что выбросы в окружающую среду практически отсутствуют.

Чем отличается процесс газификации угля от сжигания? Сжигание – это выбросы, которые производятся в атмосферу, газификация – процесс полного сжигания с получением горючего газа. Правда, теплотворная способность такого газа ниже, чем у природного, но этот газ можно использовать для получения бензина, дизельного топлива, жидких углеводов. Этот газ можно использовать для отопления малых котельных в малых населенных пунктах.

Литература

1. В.Д.Войлошников, И.А.Войлошникова. Книга о полезных ископаемых. М.: Мир, Недра, 1991. – 175с.

2. Кокорев Я.М. УДИВИТЕЛЬНОЕ СВОЙСТВО ЧЕРНОГО УГЛЯ // Старт в науке. – 2016. – № 6. – С. 97-99;

3. http://www.gdevagon.ru/

4. http://investments.academic.ru/

5. http://www.kz.all.biz/

6. http:// ivehistory.ru/

7. http://www.mining-enc.ru/

8. http://nado.znate.ru/

9. http://www.ku-ural.ru/

10. http://www.bibliotekar.ru/