Образование полезных ископаемых с помощью бактерий

Воздействие на окружающую среду

Хотя уголь вносит важный вклад в экономическое и социальное развитие во всём мире, его добыча и потребление наносит ощутимый вред окружающей среде. Например, карьерные разработки затрагивают большие площади земли, вызывают эрозию почв, распространение пыли, загрязнение воды, плохо сказываются на местном биоразнообразии.

Рекультивация разработок занимает много времени и требует финансовых затрат. Основная её цель состоит в восстановлении нарушенной продуктивной способности земель. Различные программы включают утилизацию отвалов, воспроизводство лесов, сельскохозяйственных угодий и рекреационных зон.

Серьёзную опасность представляют продукты сгорания угля. К ним относятся токсичные оксиды азота (NO и NO2), вызывающий кислотные дожди диоксид серы (SO2), а также углекислый газ (СО2), считающийся основным виновником парникового эффекта в атмосфере планеты. Кроме того, в воздух попадают золы и другие твёрдые частицы.

Несмотря на всеобщую озабоченность по поводу загрязнения воздуха в результате выбросов, в ближайшем будущем использование угля будет продолжаться. Поэтому правительства и учёные разных стран не перестают прилагать большие усилия для поиска более эффективных технологий использования этого ценного сырья.

Образование

Каменный уголь образуется из торфа (продукта разложения органических остатков растений), перемещённого на глубину и подвергшегося там изменениям (метаморфизму (b) ) в условиях высокого давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры. Ранее считалось, что уголь образуется исключительно в результате физико-химических процессов, но, по данным, опубликованным в 2021 году, наиболее вероятный основной путь превращения растительных остатков (лигнита (b) ) в каменный уголь — метаногенез (b) термофильными (b) микроорганизмами, в частности, Methermicoccus shengliensis.

При погружении угленосной толщи на глубину в условиях повышения давления и температуры происходит последовательное превращение органической массы, изменение её химического состава, физических свойств и молекулярного строения. Все эти преобразования обозначаются термином «региональный метаморфизм (b) угля». На конечной (высшей) стадии метаморфизма каменный уголь превращается в антрацит (b) с ярко выраженной кристаллической структурой графита (b) . Кроме регионального метаморфизма, иногда (реже) имеют место преобразования под воздействием тепла изверженных пород, расположенных рядом с угленосными толщами (перекрывающих или подстилающих их) — термальный метаморфизм (b) , а также непосредственно в угольных пластах — контактовый метаморфизм (b) . Рост степени метаморфизма в органическом веществе каменного угля прослеживается последовательным увеличением относительного содержания углерода и уменьшением содержания кислорода и водорода. Последовательно снижается выход летучих веществ (b) (от 50 до 8 % в пересчёте на сухое беззольное состояние), изменяются также теплота сгорания, способность спекаться и физические свойства угля. В частности, линейно меняются блеск, отражательная способность, насыпная масса угля и другие свойства. Другие важные физические свойства (пористость, плотность, спекаемость, теплота сгорания, упругие свойства и другое) изменяются по ярко выраженным параболическим законам или смешанным.источник не указан 251 день

Как оптический критерий стадии метаморфизма угля используется показатель отражательной способности; он применяется также и в нефтяной геологии (b) для установления стадии катагенных преобразований осадочной толщи. Отражательная способность в масляной иммерсии (R0) последовательно возрастает от 0,5-0,65 % для угля марки (b) Д до 2-2,5 % для угля марки Т.источник не указан 251 день

Плотность и пористость каменного угля зависят от петрографического состава, количества и характера минеральных примесей и степени метаморфизма. Наибольшей плотностью (1300—1500 кг/м³) характеризуются компоненты группы фюзинита (b) , наименьшей (1280—1300 кг/м³) — группы витринита (b) . Изменение плотности с повышением степени метаморфизма происходит параболическим законом с инверсией в зоне перехода к группе жирных; в малозольных проявлениях она снижается от угля марки Д к марке Ж в среднем от 1370 до 1280 кг/м³ и затем последовательно возрастает для угля марки Т до 1340 кг/м³.источник не указан 251 день

Бактериальное выщелачивание руд

Способность Th. ferrooxidans окислять сульфиды нашла практическое применение для бактериального выщелачивания бедных руд. В настоящее время этот процесс используется в основном для обогащения медных руд с настолько низким содержанием меди, что их неэкономично обрабатывать обычным способом. Роль бактерий в этом процессе была выяснена недавно. В 1958 г. одной американской фирмой был запатентован способ бактериальной регенерации сернокислого окисного железа, выщелачивания меди и цинка из бедных руд, а также метод биологического обогащения молибденовых, железохромовых и железотитановых концентратов путем освобождения их от железа.

В настоящее время во многих странах микроорганизмы применяются для промышленного получения меди, урана и других металлов.

Таблица 52. Рак цитрусовых: пораженная кожура апельсина; 2 — поражённая ветка мандарина; 3 — больной стебель апельсина; 4,5 — больные листья апельсина; 6 — пораженные бактериальным ожогом плоды мандарина

Бактериальное выщелачивание руд делится на кучное и чановое. Проводится кучное выщелачивание отвалов, которые складывают на подготовленной цементированной площадке. Крупные куски руды чередуют с мелкими, предусматривают вентиляционные ходы. Отвалы периодически орошают кислыми бактериальными растворами. Медь в результате окисления переходит в воду в виде медного купороса, затем ее выделяют из водного раствора. Чановое выщелачивание экономично проводить для более дорогого сырья, например для обогащения концентратов. При этом способе выщелачивания часто образуются высокие концентрации металлов, поэтому целесообразно применять культуры бактерий, предварительно приученные к высоким концентрациям меди, мышьяка и других элементов. Так, при чановом выщелачивании успешно протекает процесс освобождения оловянных и золотых концентратов от мышьяка. В этих концентратах мышьяк присутствует в основном в виде арсенопи-рита — сульфида, легко окисляемого Th. ferrooxidans. Процесс очистки концентратов, содержащих 4—6% мышьяка, протекает около 120 ч.

Таблица 53. Пятнистый некроз виноградной лозы (поражённые ветки винограда)

В настоящее время получает широкое распространение гидрометаллургия. Бактериальное выщелачивание занимает среди других гидрометаллургических методов одно из первых мест.

Сульфидам часто сопутствуют редкие элементы. По геохимическим данным, количество таких элементов, как кадмий, галлий, индий, таллий, уменьшается в продуктах окисления сфалерита и галенита в 50 раз. Лабораторные опыты по воздействию бактерий на сульфиды, в кристаллической решетке которых цинк или свинец изоморфно замещается редким металлом, показали, что под действием бактерий в растворе создается в 2—6 раз большая концентрация редкого элемента, чем при химическом окислении.

Таким образом, в миграции редких элементов и в обеднении ими зоны окисления сульфидных месторождений бактерии играют большую роль.

В такие сульфиды, как пирит, арсенопирит, антимонит, бывают включены мельчайшие частицы золота, которые при химическом и бактериальном окислении сульфидов должны освобождаться. Так, при окислении гравитационного концентрата под действием бактерий в раствор переходило около 0,5 мг/л золота.

Таким образом, бактерии способны воздействовать даже на такой инертный металл, как золото. Кроме Th. ferrooxidans и других тио-новых бактерий, которые оказывают косвенное воздействие, существуют микроорганизмы, способные создавать вещества, вступающие в водно-растворимый комплекс с золотом. И. П а р е были выделены гетеротрофные бактерии, которые образовывали на органических средах, содержащих пептон и соли органических кислот, вещества неизвестной природы, растворяющие золото. Под действием бактерий, определенных как Вас. firmus и Вас. sphaericus, в раствор переходило до 10 мг/л золота. Возможно, что расшифровка химической природы водно-растворимого комплекса золота даст промышленности новый растворитель.

Роль бактерей в образовании торфа и угля

По данным микробиологических анализов торфа, в поверхностном слое число бактерий достигает 700 млн. в 1 г сырого торфа, на глубине 25—50 см — до 25 млн.

Хорошая аэрация, наличие доступных органических веществ и высокая температура способствуют быстрому превращению растительного материала в торф. Высокое содержание лигнина и гуминовых кислот характерно как для торфа, так и для бурых и каменных углей. Для торфа исходным материалом являются мхи и другая болотная растительность, для бурых углей — остатки болотного кипариса и родственных ему пород. Основное образование каменных углей происходило в каменноугольном и пермском периодах, когда господствовали папоротникообразные растения.

Согласно В. О. Таусону, образование углей и торфа происходит в две стадии.

Первая стадия — период быстрого разложения нестойких веществ растительных остатков и накопление устойчивых соединений типа лигнина, кутина и др. — проходит под действием микроорганизмов. Вторая — период медленного превращения этих соединений в еще более стойкие продукты, например превращение легкорастворимых в щелочах гуминовых кислот в совершенно нерастворимые вещества каменных углей. Вторая фаза проходит в анаэробных условиях. В формировании каменных углей в этот период микроорганизмы участия не принимают.

Добыча каменного угля

В некоторых странах угольные шахты уже давно закрыли:

Низкая рентабельность. Сегодня гораздо выгоднее качать и продавать нефть с газом. Меньше затрат, меньше возможных последствий.

Высокий риск несчастных случаев

Катастрофы на шахтах не редкость и в современном мире, даже при соблюдении всех предосторожностей.
Практически полная выработка имеющихся резервов. Если страна приступила к выработке еще в позапрошлом веке и все время «кормилась» с одного угольного бассейна, не стоит от него много ожидать в наше время.

Наличие альтернативы

Речь идет не только о нефти и газе, свою нишу заняла и атомная энергетика. Внедряются солнечные батареи, ветряки, работают гидроэлектростанции. Процесс медленный, но неотвратимый.

Но кто-то все еще вынужден спускаться в шахту:

Добыча происходит на глубине до 1 км, как правило.
Дешевле всего добывать уголь не глубже 100 м, в таком случае это можно делать открытым методом.
В забой постоянно спускаются смены шахтеров, оснащенные инструментами и респираторами.
Роль ручного труда значительно снизилась, большую часть работы выполняют механизмы.
Несмотря на это, шахтеры постоянно рискуют оказаться под завалами и быть погребенными в импровизированной общей могиле.
Постоянное воздействие пыли вызывает проблемы с дыхательным трактом. Пневмокониоз официально признан профессиональным заболеванием.

В некоторой степени такой труд компенсируется солидными зарплатами и ранним выходом на пенсию.

Полезные бактерии

Возможно, в будущем мы сможем добывать полезные ископаемые даже на астероидах, где силы тяжести практически нет. В этом случае для микробов придется создать специальные капсулы, которые поддерживают оптимальную для их жизни температуру и давление. Взамен бактерии позволят нам сильно экономить на космических перевозках — на Землю будут доставляться только сами полезные ископаемые, а кусочки тяжелого грунта останутся в космосе.

Добычей полезных ископаемых займутся Sphingomonas desiccabilis и другие бактерии

Все это выглядит весьма многообещающе и теперь остается надеяться, что в космических условиях бактерии работают так же хорошо, как и на Земле. На нашей планете остается все меньше ресурсов, поэтому добыча полезных ископаемых на других планетах это всего лишь дело времени.

История образования каменного угля и его виды

Весь процесс образования угля можно разделить на два основных этапа: формирование торфа и собственно процесс углефикации – преобразования торфа в уголь.

Торф формировался на обширных покрытых водой пространствах из растительных остатков разной степени разложения. Часть растений перегнивала полностью до гелеобразного состояния, часть — сохраняла свое клеточное строение. Их остатки скапливались на дне водоемов, которые постепенно превращались в болота. Обязательное условие, необходимое для формирования торфа, — отсутствие кислорода. Под толщей воды кислорода было мало, при разложении остатков выделялся сероводород, метан и углекислота, которые способствовали затвердению остатков. Образовывался торф.

История угля. Все начиналось много миллионов лет назад

Но не все торфяники преобразовывались в уголь. Для процесса углефикации необходимо: высокое давление, высокая температура и большой промежуток времени. В зависимости от наличия этих условий и происходило или нет образование каменного угля. Сначала торф заносился осадочными породами, что увеличивало давление и повышало температуру внутри торфяного слоя. В таких условиях образовывался бурый уголь – первая ступень углефикации. В некоторых областях происходило смещение пластов, в результате которых пласты бурого угля опускались (некоторые из обнаруженных месторождений находятся на глубине более 6000 метров). Местами эти процессы сопровождались подъемом магмы и извержениями вулканов. Высокое давление, отсутствие кислорода и высокие температуры способствовали тому, что влаги и природных газов в буром угле становилось все меньше, углерода все больше. По мере вытеснения воды и газов, бурый уголь превращался в битуминозный, затем, при наличии высокой температуры, в антрацит. Основное отличие бурого угля от каменного: в буром угле содержится больше влаги и природных газов и меньше углерода, что влияет на количество выделяемого при горении тепла.

Возраст угля определяют по содержащимся остаткам растительности. Иногда отпечатки очень четкие

Сегодня возраст угольных залежей определяется по растительным остаткам. Самые древние датируются каменноугольным периодом (345-280 миллионов лет назад). В это период сформировалось большая часть угольных бассейнов северной Америки (восток и центр США), центра и запада Европы, юга Африки, Китая, Индии. В Евразии большая часть угольных месторождений формировалась в Пермский период, некоторая часть небольших угольных бассейнов в Европе датируется Триасовым периодом. Увеличивается активность углеобразования к концу Юрского периода и в Меловом. Примерно в это время были сформированы залежи на востоке Европы, в Скалистых горах Америки, в Индокитае и центре Азии. Позже формировались в основном бурые угли и залежи торфа.

Виды угля

Уголь классифицируют в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. С повышение количества углерода повышается его теплотворная способность. Чем меньше влаги и летучих веществ (газов), тем лучше он переносит хранение и транспортировку.

Лигнит — уголь первой стадии углефикации. Он отличается от бурого угля меньшим количеством воды (45%) в составе и большим выделением тепла. Структуру имеет волокнистую, цвет — от коричневого до черного (более высокого качества). Чаще всего используется в энергетике (на теплоэлектростанциях) для отопления частных домов используется редко, так как плохо хранится и имеет невысокую теплотворную способность в обычных печах.

Каменный уголь. Лигнит. Имеет рыхлую слоистую структуру

Суббитоминозный уголь — цвет черный, менее выраженная волокнистая структура, более высокая по сравнению с лигнитом теплотворность, меньшее содержание влаги (30%). При перевозке крошится, а на открытом воздухе выветривается. При сгорании выделяет 5-6 кВт/кг. Используется как в энергетике, так и в ЖКХ для отопления.

Битуминозный уголь отличается самой высокой теплотворной способностью, не теряет своих качеств при транспортировке и хранении. Выделяет при горении 7-9 кВт/кг тепла. Некоторые его виды используют для коксования.

Антрацит — уголь смоляно-черного цвета. Отличается самым высоким содержанием углеводорода. Его тяжело разжечь, но горит долго и без копоти, выделяет большое количество тепла (более 9 кВт/кг). Именно антрацит чаще других используется для отопления.

Антрацит. Отличается глубоким черным цветом и блестящей поверхностью.

Способы извлечения из недр

Выбор способа добычи зависит от геологических и природных условий, наличия инфраструктуры, экономических и социальных предпосылок

Основное внимание обращается на следующие факторы:

количество, качество, толщину и угол наклона пластов, глубину их залегания;
характер и толщину межпластовых осадочных пород;
особенности поверхностного рельефа;
доступность транспортных, энергетических сетей и предприятий переработки;
экологические последствия;
форма собственности на земельный участок и его текущее использование.

Все эти данные служат для определения рентабельности будущего предприятия, а также помогают сделать выбор между поверхностной и подземной добычей. Анализ мирового производства показывает, что по количественным показателям оба метода примерно равны, но зависят от сорта угля:

антрациты составляют около 10% от мировой добычи и разрабатывается подземным способом;
буроугольные пласты (25%) чаще всего извлекаются из карьеров;
битумные угли (65%) добываются обоими методами примерно в равных пропорциях.

Открытый способ считается более дешёвым и менее опасным, но весьма вредным для окружающей среды. Его применяют в тех случаях, когда ископаемое залегает на глубине не более 100 м. Уголь извлекают из карьеров с помощью специальной техники: грейдеров, бульдозеров, экскаваторов и большегрузных самосвалов. Высота некоторых машин может сравниться с многоэтажным зданием.

Закрытым способом разрабатывают наиболее ценные марки угля и это оправдывает экономические издержки, связанные со строительством и эксплуатацией шахт. Например, самый ценный антрацит поднимают с глубины более 1,5 км. Эта технология заключается в бурении вертикального ствола, от которого отводятся горизонтальные и наклонные выработки, ведущие к продуктивным пластам. Шахтёрский труд всегда был очень опасным из-за обвалов, выбросов метана и тяжёлых условий, но в нынешнее время он всё больше автоматизируется и место людей занимают угледобывающие комбайны и другая техника.

Залежи

**Доказанные запасы (b) угля на 2006 год (b) , в млн тонн**
Страна	Каменный уголь	Бурый уголь	Всего	%
США (b)	111338	135305	246643	27,1
Россия (b)	49088	107922	157010	17,3
Китай (b)	62200	52300	114500	12,6
Индия (b)	90085	2360	92445	10,2
Австралия (b)	38600	39900	78500	8,6
Южная Африка (b)	48750	48750	5,4
Украина (b)	16274	17879	34153	3,8
Казахстан (b)	28151	3128	31279	3,4
Польша (b)	14000	14000	1,5
Бразилия (b)	10113	10113	1,1
Германия (b)	183	6556	6739	0,7
Колумбия (b)	6230	381	6611	0,7
Канада (b)	3471	3107	6578	0,7
Чехия (b)	2094	3458	5552	0,6
Индонезия (b)	740	4228	4968	0,5
Турция (b)	278	3908	4186	0,5
Мадагаскар (b)	198	3159	3357	0,4
Пакистан (b)	3050	3050	0,3
Болгария (b)	4	2183	2187	0,2
Таиланд (b)	1354	1354	0,1
Северная Корея (b)	300	300	600	0,1
Новая Зеландия (b)	33	538	571	0,1
Испания (b)	200	330	530	0,1
Зимбабве (b)	502	502	0,1
Румыния (b)	22	472	494	0,1
Венесуэла (b)	479	479	0,1
Всего	478771	430293	909064	100,0

Каменный уголь сосредоточен в Донецком каменноугольном бассейне (b) и в Львовско-Волынском угольном бассейне (b) (Украина); Карагандинском (b) (Казахстан); Печорском (b) , Южно-Якутском (b) , Минусинском (b) , Буреинском (b) , Тунгусском (b) , Ленском (b) , Таймырском (b) (Россия); Аппалачском (b) , Пенсильванском (b) (Северная Америка), Нижнерейнско-Вестфальском (Рурском (b) — Германия); Верхнесилезском (b) , Остравско-Карвинском (b) (Чехия и Польша); бассейне Шаньси (b) (Китай), Южно-Валлийском (b) бассейнах (Великобритания).

Какой уголь используют для отопления

В России и странах СНГ действует система, принятая еще в 1988 году. Классифицируют уголь согласно ГОСТ 25543-88, который подразделяется на 7 категорий. Для отопления используют только некоторые:

Длиннопламенный уголь (Д). Свое название получил благодаря длительному процессу горения с выделением большого количества тепла (5600-5800 ккал/кг). Для его розжига и горения не требуется специального обдува, потому длиннопламенные угли часто используются в бытовых котлах на твердом топливе. В зависимости от размеров бывает:

ДПК — плитный крупный — размеры кусков 50-200 мм;
ДПКО — плитный кулак-орех — размеры кусков 25-100 мм;
ПО — орех — 26-50 мм;
ДМ — мелкий — размеры 13-25 мм;
ДС — семечка — 6-13 мм;
ДР — рядовой — нет стандартных размеров.

Длиннопламенный уголь — оптимальный для отопления: пламя длинное (похожее «выдают» дрова), выделяется много тепла, разжигается и горит легко — для нормального горения достаточно естественной тяги. Относительно невысокая его стоимость в сочетании с отличными характеристиками и обусловили популярность этой марки угля. Его закупают не только для отопления частных домов, но и для котельных образовательный и медицинских учреждений. Причем используется топливо любой фракции: от крупных «К» до мелких «М».

Уголь маркируют не только по маркам но и по размерам

Длиннопламенный газовый (ДГ). Отличается от марки Д большей теплотворной способностью. Используют для отопления частных домов все фракции: от «крупный» до «рядовой». Более требователен чем длиннопламенный к условиям хранения, т.к. более интенсивно выветривается.

Антрацит (А). Выделяет много тела, имеет малую зольность (зольный остаток 10%), горит долго и ровно, дым при горении — белый (все остальные марки «дают» черный дым). Несмотря на высокие показатели однозначно рекомендовать его для отопления частных домов нельзя: антрацит имеет высокую стоимость и его тяжело разжигать.

В некоторых случаях покупают тощие угли «Т», жирные «Ж» или слабоспекающиеся «СС». Остальные классы имеют преимущественно промышленное использование. Их используют в энергетике и металлургии, некоторые марки для коксования и обогащения

При выборе угля нужно обращать внимание не только на его характеристики, но и на стоимость доставки. Если в вашем регионе не продают длиннопламенный или антрацит, то скорее всего вам придется обходится тем, что представлен на рынке

Обращать внимание нужно и на рекомендации производителей вашего котла: в документах обычно указываются марки, под которые проектировалось оборудование. Их и нужно использовать.

Подбирая уголь для печи, ориентируйтесь не только на его характеристики

Стоит обратить внимание и на стоимость доставки и на рекомендации производителей котлов. Для повышения комфортности и в целях экономии многие предпочитают иметь несколько фракций: растапливать удобнее фракцией «орех» или «крупный», а на длительное горение засыпать «семечко»

На самые холодные периоды запасают некоторое количество антрацита, который хоть и тяжело разжигается, но в разогретом котле горит долго и жарко

Для повышения комфортности и в целях экономии многие предпочитают иметь несколько фракций: растапливать удобнее фракцией «орех» или «крупный», а на длительное горение засыпать «семечко». На самые холодные периоды запасают некоторое количество антрацита, который хоть и тяжело разжигается, но в разогретом котле горит долго и жарко.

Если послушать людей с опытом, то говорят, лучший эффект дает следующая последовательность засыпки топлива в котел: растопить длиннопламенным, затем засыпать антрацита фракции «орешек» — он долго горит вы дает много тепла, а на ночь печь добавить «семечки», которая будет гореть до утра.

Порядок растопки кирпичных печей рекомендуют другой: растапливают печь дровами, когда хорошо разгорится, засыпают «семечкой» или угольными брикетами (поддувало и заслонку открыть для лучшего поступления кислорода). Если в семечке много пыли, ее можно смочить водой — так она разгорается легче. Когда жара в печи достаточно, можно использовать «кулак».

Как выбрать уголь для отопления читайте тут.

Виды угля

Основная статья: Маркировка угля

Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля — битумные массы и в меньшей степени (не промышленные запасы) из органических остатков растительного происхождения. В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают четыре его типа: бурые угли (лигниты), каменные угли, антрациты и графиты. В западных странах имеет место несколько иная классификация — лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно.

По происхождению угли делятся на гумусовые (из остатков высших растений: древесины, листьев, стеблей и т. д. ) и сапропелитовые угли (из остатков низших растений, главным образом водорослей).

Антрацит

Основная статья: Антрацит

Антрацит

Антрацит — самый глубоко прогревавшийся при своём возникновении из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации, переходная форма от каменного угля к графиту. Характеризуется большой плотностью и блеском. Содержит 95 % углерода. Применяется как твёрдое высококалорийное топливо (теплотворность 6800—8350 ккал/кг). Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняется. Образуется из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров.

Каменный уголь

Основная статья: Каменный уголь

Каменный уголь

Каменный уголь — горная порода, представляющая собой продукт глубокого метаморфизма битумных масс, изливавшихся на поверхность планеты Земля вследствие глобальных тектонических катаклизмов в различные геологические эпохи развития планеты. Наибольший метаморфизм наблюдается вблизи образованных горных массивов, на большей глубине залегания под действием высоких температур, давления и отсутствия кислорода. По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями. Содержит до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняется. Образуется из бурого угля на глубинах порядка трёх километров.

Бурый уголь

Основная статья: Бурый уголь

Бурый уголь

Лигнит

Бурый уголь — твёрдый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65—70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырьё. Содержит много воды (43 %), и поэтому имеет низкую теплоту сгорания. Кроме того, содержит большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка одного километра.

Прочие

По составу и происхождению различают прочие разновидности углей:

альгинит, альгогелит, альгоколлинит, аттросеминит, богхед, витрен, витринит, гагат, гелит, гелитит, гелитолит, гумит, гумолит, десмит, дюрен, дюрит, интертинит, кальгинит, кардиф, касьянит, каустобиолит, кеннель, кларен, коллинит, коллоальгинит, коллоальголит, коллосеминит, коллофюзинит, кольм, ксилен, ксилинит, ксилоаттрит, ксиловитрен, ксилодесмит, кульм, кутинит, лейптинит, лигнит, лигнитит, липоид, липоидолит, липоидотит, липтобиолит, литотип, лопинит, метаантрацит, микринит, микстогумитит, микстогумолит, микстонит, паренхит, полуантрацит, резинит, сапрогумолит, сапроколлит, сапропелит, семиантрацит, семивитринит, семиколлинит, семинит, семителинит, семифюзен, семифюзинит, склеротинит, споринит, спорополинит, суберинит, тальгинит, телинит, телломоальгинит, телоколлинит, телосименит, телофюзинит, ультрадюрен, ультракларен, феллинит, фитерал, фюзен, фюзенит, фюзенолит, фюзинит, фюзит, фюзитит, черемхит, экзинит, электроуголь, юмит и другие.

Добыча полезных ископаемых

В ночь с 25 на 26 июля на космическую станцию будет отправлен грузовой корабль Dragon от компании SpaceX. Его запуск уже должен был состояться, однако его перенесли на другую дату из-за плохих погодных условий. Внутрь капсулы погружено около 2,5 тонн груза для проведения десятков экспериментов. Одним из самых интересных исследований будет BioRock — именно в его рамках экипаж станции попытается добыть полезные вещества из вулканической горной породы под названием базальт в условиях невесомости.

Добыча ископаемых будет происходить внутри этих реакторов

Ученые выбрали базальтовые породы по двум причинам. Во-первых, базальт считается одним из самых распространенных в Солнечной системе пород, поэтому в будущем космические путешественники наверняка с ним столкнутся и попытаются добыть из него нужные им вещества. Во-вторых, вулканическая порода имеет множество микроскопических отверстий, внутри которых микробы будут чувствовать себя максимально комфортно.

Пленка из микробов на куске базальта

В ходе эксперимента экипаж МКС планирует извлечь из твердой породы более 20 химических элементов. Собранные материалы впоследствии будут отправлены на Землю, чтобы исследователи оценили чистоту добытых элементов. Разумеется, в ходе эксперимента ученые также будут тщательно следить за поведением микробов и подмечать действия, которые кажутся им странными.

Об окаменелостях в угле

Виды растений ископаемых, обнаруживаемых в угле, не подтверждают автохтонную теорию происхождения. Почему? Например, деревья плауны и папоротники гигантские, характерные для угольных отложений Пенсильвании, могли произрастать в болотистых условиях, в то время как другие ископаемые растения того же бассейна (хвойное дерево или гигантский хвощ и пр.) предпочитали более просушенные почвы, а не болотистые места. Выходит, что они были перенесены каким-то образом в эти места.

Как появился каменный уголь? Образование в природе его удивительно. В угле часто встречаются и морские ископаемые: моллюски, рыбы и брахиоподы (или плеченогие). В пластах угля также встречаются угольные шарики (округлые скомканные массы прекрасно сохранившихся ископаемых растений и животных, в том числе и морских). Например, маленький морской червь кольчатый обычно обнаруживается прикрепленным к растениям в углях Северной Америки и Европы. Относятся они к каменноугольному периоду.

Залегание в угольных осадочных породах морских животных вперемежку с неморскими растениями говорит о том, что смешались они в процессе перемещения. Удивительные и длительные процессы происходили в природе, прежде чем окончательно сформировался каменный уголь. Образование его именно таким образом подтверждает аллохтонную теорию.

Запасы и основные месторождения

Запасы угля обнаруживаются в результате геологоразведочных работ. Процесс включает создание геологической карты местности, проведение геохимических и геофизических исследований с последующим разведочным бурением. Территория становится шахтой и горные работы начинаются только в том случае, если месторождение располагает довольно большими и качественными пластами, а их разработка станет рентабельной.

Согласно данным BP Statistical Review, мировое потребление угля в 2018 г. составило 3,732 млн тонн в нефтяном эквиваленте и последние 10 лет растёт на 0,8% ежегодно. К крупнейшим потребителям относятся:

Китай — около 51% мировой добычи.
Индия — 11%.
США — 8,8%.
ЕС — 6,3%.
Япония — 3,2%.
Россия — 2,5%.
Южная Корея — 2,3%.

Угольные месторождения называются бассейнами и являются важным национальным ресурсом, обеспечивающим государственную экономику во многих отраслях. Наиболее крупные из них (запасы в миллиардах тонн):

Аппалачский (284) — расположен в США.
Донецкий (141) — находится на территории Украины, ДНР, ЛНР и России.
Тунгусский (2,299) — самый крупный в России и мире.
Таймырский (217) — на севере Российской Федерации.
Ленский (1,647) — Россия.
Печорский (265) — Россия.
Кузбасский (635) — Россия.
Рурский (287) — находится на западе Германии.
Иллинойский (365) — США.
Канско-Ачинский (638) — расположен на территории РФ.