Węgiel kamienny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Uproszczony schemat fragmentu struktury węgla kamiennego.
Bryła węgla kamiennego.

Węgiel kamiennyskała 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, choć jego udział w produkcji energii spada i będzie nadal spadał[1]. 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.

Wpływ na zdrowie i środowisko[edytuj | edytuj kod]

Spalanie węgla kamiennego powoduje emisję m.in: dwutlenku siarki (SO2), tlenków azotu (NOx), tlenku węgla (CO), pyłów, metali ciężkich (kadm, ołów, rtęć)[2]. Spalanie paliw kopalnych powoduje także zmiany klimatu (prawdopodobieństwo minimum 95%)[3].

Typy węgla kamiennego[edytuj | edytuj kod]

Według 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[edytuj | edytuj kod]

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 kamiennego w Polsce[edytuj | edytuj kod]

„Węglarz” przedstawiony na XVIII wiecznym rysunku Jana Norblina

Węgiel kamienny wydobywano na Górnym Śląsku co najmniej od połowy XVII w. Działała wówczas kopalnia odkrywkowa w Murckach, co potwierdzają dokumenty z roku 1657. Wydobycie podziemne w tej kopalni rozpoczęto w roku 1755. Obecnie funkcjonuje ona jako Kopalnia Węgla Kamiennego Murcki-Staszic w Katowicach[4]. W roku 1767 w Małopolsce powstała kopalnia węgla kamiennego w Szczakowej (obecnie dzielnica Jaworzna).

Węgiel jest w Polsce surowcem strategicznym, bo zaspokaja 60% zapotrzebowania energetycznego kraju (2008). Polskie zasoby tej skały należą do największych na świecie[potrzebne źródło]. Większość z nich zlokalizowana jest w woj. lubelskim i na Górnym Śląsku. Zasoby lubelskie są większe, leżą na mniejszej głębokości i są wysokiej jakości, choć są słabiej udokumentowane. Złoża ciągną się od Łukowa i Radzynia Podlaskiego do Hrubieszowa i łączą z Lwowsko-Wołyńskim Zagłębiem Węglowym na Ukrainie[5]. 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)[potrzebne źródło]. Od tego czasu tendencja wydobycia jest spadkowa, a od 2002 roku wydobywa się 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[6]. W 2013 roku wydobycie spadło do 76,5 mln ton. Obecnie Polska jest importerem netto węgla (tzn. więcej węgla importuje niż eksportuje), i to mimo wzrostu eksportu w 2013 roku o 3,2 mln ton (z 7,4 mln t do 10,6 mln t). W 2013 roku polskie górnictwo węgla kamiennego zaliczyło spadek przychodów w stosunku do roku 2012 o 6,9%, co wynikało ze znaczącego spadku cen węgla - średnio o 13,6%, a w przypadku węgla koksującego aż o 23,6%. Na każdej sprzedanej tonie surowca kopalnie traciły średnio 6,41 zł, z kolei jeszcze rok wcześniej zysk ze sprzedaży tony węgla przekraczał 30 zł. W 2013 roku w górnictwie węgla kamiennego zatrudnionych było 106,7 tysiąca osób (w porównaniu z 113,2 tysiącami zatrudnionych rok wcześniej)[7].

Przyczyny zmniejszania wydobycia:

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[10]
2009 77 330
2010 76 600

Wydobycie węgla kamiennego na świecie[edytuj | edytuj kod]

Największe złoża węgla kamiennego znajdują się we wschodnich i południowych Chinach (Datong i Fushun), w USA (apallaski i przyjeziorny okręg przemysłowy), a także w Indiach (Damodar), RPA (Witwatersrand) oraz w Australii (Newcastle) i na Ukrainie (Donbas - doniecki okręg przemysłowy).

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), Kanada (ok. 59 mln ton) i Wietnam (ok. 45 mln ton)[6].

Metody wydobycia[edytuj | edytuj kod]

Na świecie węgiel kamienny wydobywa się dwiema metodami:

  • metodą odkrywkową
  • metodą głębinową

Metoda odkrywkowa[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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. 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[edytuj | edytuj kod]

Główne kierunki przemysłowego wykorzystania węgla kamiennego:

Przy odgazowaniu 1000 kg węgla otrzymuje się[potrzebne źródło]:

  • gaz koksowniczy 330 m³ (20%) o przeciętnym składzie: 50% H2, 34% CH4, 8% CO, 4% olefin, 4% N2, 1% CO2
  • koks 650 kg (65%)
  • smoła węglowa ok. 50 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[edytuj | edytuj kod]

Commons in image icon.svg

Przypisy