Съдържание
Битуминозни въглища: Битуминозните въглища обикновено са лентова утаечна скала. На тази снимка можете да видите ярки и тъпи ленти от въглищен материал, ориентирани хоризонтално по образеца. Ярките ленти са добре запазен дървесен материал, като клони или стъбла. Тъпите ленти могат да съдържат минерален материал, измит в блатото от потоци, дървени въглища, получени от пожари в блатото, или разградени растителни материали. Този екземпляр е приблизително три инча (7,5 сантиметра). Снимка от геоложко-икономическото проучване на Западна Вирджиния.
Какво е въглен?
Въглищата са органична утаечна скала, която се образува от натрупването и съхраняването на растителни материали, обикновено в блатна среда. Въглищата са горима скала и заедно с нефт и природен газ е едно от трите най-важни изкопаеми горива. Въглищата имат широк спектър на приложение; най-важната употреба е за производството на електроенергия.
Въглищно-образуващи среди: Обобщена диаграма на блатото, показваща как дълбочината на водата, условията на опазване, видовете растения и производителността на растенията могат да варират в различните части на блатото. Тези вариации ще дадат различни видове въглища. Илюстрация от Геолого-икономическото проучване на Западна Вирджиния.
Торфът: Маса от наскоро натрупани до частично карбонизирани растителни остатъци. Този материал е на път да се превърне в въглища, но неговият източник на растителни остатъци все още е лесно разпознаваем.
Рок и минерални комплекти: Вземете комплект от скали, минерали или изкопаеми, за да научите повече за земните материали. Най-добрият начин да научите за скалите е да имате на разположение образци за тестване и изследване.
Как се образува въглищата?
Въглищата се образуват от натрупването на растителни остатъци, обикновено в блатна среда. Когато растение умира и попадне в блатото, стоящата вода на блатото го предпазва от гниене. В блатните води обикновено има недостиг на кислород, което би реагирало с растителните остатъци и би довело до гниене. Тази липса на кислород позволява на растителните остатъци да се задържат. В допълнение, насекомите и други организми, които биха могли да консумират растителни остатъци по сушата, не оцеляват добре под вода в среда с недостиг на кислород.
За да се образува дебелият слой растителни отломки, необходими за производството на въглен шев, скоростта на натрупване на растителни остатъци трябва да бъде по-голяма от скоростта на гниене. След като се образува дебел слой от растителни отломки, той трябва да бъде заровен от утайки като кал или пясък. Те обикновено се измиват в блатото от наводняваща се река. Теглото на тези материали уплътнява растителните остатъци и помага за превръщането им във въглища. Около десет фута растителни отломки ще се уплътнят само в един крак от въглища.
Растителните остатъци се натрупват много бавно. Така че натрупването на десет фута от растителни отломки ще отнеме много време. На петдесет фута растителни отломки, необходими за направата на шевове с дебел въглен, ще са необходими хиляди години за натрупване. През това дълго време нивото на водата в блатото трябва да остане стабилно. Ако водата стане твърде дълбока, растенията от блатото ще се удавят и ако водната покривка не се поддържа, растителните остатъци ще се разпадат. За да се образува въглищен шев, идеалните условия за перфектна дълбочина на водата трябва да се поддържат много дълго време.
Ако сте проницателен читател, вероятно се чудите: „Как петдесет фута растителни остатъци се натрупват във вода, дълбока само няколко метра?“ Отговорът на този въпрос е основната причина, че образуването на въглищен шев е изключително необичайно явление. Тя може да възникне само при едно от двете условия: 1) повишаващо се водно ниво, което перфектно поддържа темпото на натрупване на растителни остатъци; или 2) утихващ пейзаж, който перфектно поддържа темпото на натрупване на растителни остатъци. Смята се, че повечето въглищни шевове са се образували при условие №2 в делта среда. В една делта на малка площ от земната кора се отлагат големи количества речни утайки и теглото на тези седименти причинява отпадане.
За да се образува въглен шев, в пейзаж, който поддържа този перфектен баланс за много дълго време, трябва да се създадат перфектни условия за натрупване на растителни остатъци. Лесно е да се разбере защо условията за образуване на въглища са възникнали само малък брой пъти в цялата земна история. Образуването на въглища изисква съвпадение на изключително невероятни събития.
Антрацитни въглища: Антрацитът е най-високият ранг на въглищата. Има ярък блясък и се счупва с полуконкоидална фрактура.
Какво е въглероден ранг?
Растителните отломки са крехък материал в сравнение с минералните материали, които съставляват други скали. Тъй като растителните остатъци са изложени на топлината и налягането на заравяне, той се променя в състава и свойствата си. „Рангът“ на въглищата е мярка за това колко промяна е настъпила. Понякога за тази промяна се използва терминът „органичен метаморфизъм“.
Въз основа на състава и свойствата на въглищата се присвоява степен на прогресия, която съответства на тяхното ниво на органичен метаморфизъм. Основната прогресия за ранг е обобщена в таблицата тук.
лигнитни: Най-ниският ранг на въглищата е „лигнит“. Торфът е компресиран, обезводняван и литифициран в скала. Често съдържа разпознаваеми растителни структури.
Какви са употребите на въглищата?
Производството на електроенергия е основната употреба на въглища в САЩ. По-голямата част от добиваните в Съединените щати въглища се транспортират до електроцентрала, смачкват се до много малък размер на частиците и се изгарят. Топлината от горящите въглища се използва за производство на пара, която превръща генератор за производство на електричество. По-голямата част от консумираната електроенергия в САЩ се произвежда чрез изгаряне на въглища.
Електроцентрала с въглища: Снимка на електроцентрала, където се изгарят въглища за производство на електричество. Трите големи стека са охладителни кули, където водата, използвана в процеса на производство на електроенергия, се охлажда преди повторна употреба или изпускане в околната среда. Потокът от емисии от най-дясната стена е водна пара. Продуктите от изгарянето от изгарянето на въглищата се отделят във високия, тънък стек отдясно. В този пакет са различни химически сорбенти за абсорбиране на замърсяващи газове, получени по време на процеса на горене. Авторско право на iStockphoto / Michael Utech.
Въглищата имат много други приложения. Използва се като източник на топлина за производствени процеси. Например, тухлите и циментът се произвеждат в пещи, загряти от изгарянето на струя прахови въглища. Въглищата се използват и като източник на енергия за фабриките. Там се използва за загряване на пара, а парата се използва за задвижване на механични устройства. Преди няколко десетилетия повечето въглища бяха използвани за отопление на помещения. Някои въглища все още се използват по този начин, но други горива и електроенергия, произведена от въглища, сега се използват вместо това.
Производството на кокс остава важно използване на въглищата. Коксът се произвежда чрез нагряване на въглища при контролирани условия при липса на въздух. Това прогонва някои от летливите материали и концентрира съдържанието на въглерод. След това коксът се използва като високо въглеродно гориво за обработка на метали и други приложения, където е необходим особено горещ пламък.
Въглищата се използват и в производството. Ако въглищата се нагряват, получените газове, кат и остатъци могат да бъдат използвани в редица производствени процеси. Пластмасите, покривите, линолеумът, синтетичният каучук, инсектицидите, боите, лекарствата, разтворителите и синтетичните влакна включват някои съединения, получени от въглища. Въглищата също могат да бъдат превърнати в течни и газообразни горива; тези употреби на въглища обаче са основно експериментални и се извършват в малък мащаб.