Использование бурого угля не так распространено по сравнению с его каменным аналогом, однако низкая стоимость обусловливает актуальность отопления посредством этого ископаемого среди небольших и частных котельных. В Европе эта порода также называется лигнитом, хотя ее редко выделяют из общей классификации угля. Что касается целевого назначения, то, например, в Германии он применяется для снабжения паровых электростанций, а в Греции уголь бурый позволяет вырабатывать до 50 % электроэнергии. Но опять же широкое распространение как разновидность твердого топлива этот материал не имеет, по крайней мере, в виде самостоятельного ресурса.

Общие сведения о буром угле

Лигнит представляет собой плотную камнеподобную массу светло-бурого или черного цвета. При внимательном осмотре можно заметить его растительную древесную структуру. В котельной уголь бурый довольно быстро сгорает с выделением копоти и своеобразного запаха гари. Что касается состава, то он формируется золой, серой, углеродом, водородом и кислородом. Примеси соответствуют тем же элементам, которые присутствуют в других разновидностях угля.

По вещественному составу большая часть таких ископаемых относится к гумитам. Переходные сапропелитовые и гумусовые вкрапления встречаются в виде прослоек в залежах из гумитов. В бассейнах уголь бурый группируется микрокомпонентами витринита. Надо отметить, что зольные компоненты в таких месторождениях сложнее всего вычислять. Для показателей рекомендуется обращаться к специальным таблицам и сопоставлять данные породы с характеристиками оборудования котельной.

Происхождение залежей

Самые крупные месторождения свойственны мезозойско-кайнозойским группам отложений. В качестве исключения можно выделить лишь нижнекаменноугольные залежи Подмосковного бассейна. Европейские месторождения преимущественно связаны с пластами а в Азии преобладают юрские залежи. Реже встречаются ископаемые Российские запасы также по большей части располагают материалом из юрских отложений. Основная часть ископаемых залегает на небольшой глубине (10-60 м). Благодаря этому фактору допускается открытая добыча угля, хотя встречаются и проблемные каналы до 200 м. Основным сырьем для формирования лигнита некогда послужили лиственные и хвойные деревья, торфяники и пяльпы. Обогащение углеродом связано с тем, что процесс разложения происходил под водой и без доступа воздуха. Также древесная основа смешивалась с песком и глиной, благодаря которым дальнейшая стадия преобразования залежей образует графит.

Добыча угля

Россия по объемам добычи лигнита занимает пятое место. Порядка 75 % из общего объема ископаемых поставляется производственным и топливно-энергетическим предприятиям, а остальная часть используется в химической промышленности и металлургии. Также небольшая доля поступает на экспорт. Технология разработки и непосредственной добычи в целом напоминает и методы работы с другими разновидностями углеродистых залежей. Но добыча угля имеет свои преимущества. Поскольку эта порода является относительно молодой, то большая доля ресурса извлекается из открытых месторождений. На сегодняшний день этот способ является самым эффективным, безопасным и дешевым. Правда, с точки зрения экологии это не лучший метод добычи, поскольку разработка глубоких карьеров влечет за собой обширные отвалы так называемых вскрышных пород.

Крупные месторождения

Если говорить о России, то крупнейшим месторождением бурого угля является Солтонский комплекс карьеров. Это единственный источник угля, расположенный на Алтае. По оценкам специалистов, данное месторождение содержит порядка 250 млн тонн породы. Также известен и Канско-Ачинский многокилометровый бассейн бурого угля, который расположен в Красноярском крае. В обоих случаях добыча ведется по открытой технологии. Довольно перспективные месторождения лигнита разрабатываются и в Германии, которая является самым крупным поставщиком этого угля в Европе. Наиболее масштабные разработки ведутся в Восточной Германии, где находятся Среднегерманский и Лаузицкий бассейны. По некоторым данным, эти месторождения содержат 80 млрд тонн. Как и в России, немецкие специалисты ориентируются на открытый способ добычи, отходя от дорогостоящего шахтового метода.

Стоимость бурого угля

По своим качественным характеристикам уголь бурого цвета проигрывает более привычному каменному аналогу. При этом несколько факторов позволили немного поднять востребованность менее привлекательного ресурса. Среди них можно отметить и стоимость, по которой реализуется бурый уголь. Цена в среднем варьируется от 800 до 1200 руб. за 1 тонну. Чем выше теплота сгорания, тем выше ценник. Для сравнения: тонну можно приобрести в лучшем случае за 2000 тыс. руб. Как уже говорилось, нюансы эксплуатации котельных при использовании бурого угля все же препятствуют его широкому распространению. Но поставщики качественного материала находят клиентов и среди энергетических компаний, и в сегменте индивидуального потребления.

Заключение

Конечному потребителю лигнит может поставляться в отсортированном или неотсортированном виде. В качестве бытового топлива он обычно применяется для пылевидного сжигания, а для сложных металлургических производств из него делают коксобрикеты. Благодаря низкой стоимости и широкому распространению крупных месторождений уголь бурый занимает не последнее место в списке востребованных топливных материалов. Тем не менее на фоне повышения требований к энергоэффективности систем отопления и ужесточения экологических норм подобное сырье становится все менее привлекательным. Во многих странах использование бурого угля ограничивается лишь производственными нуждами, но примеры России и Германии подтверждают и актуальность породы с точки зрения бытового использования.

Бурый уголь - это самый молодой вид угля, образовавшийся из торфа на глубине не более 1 километра под воздействием высоких температур и давления. Бурый уголь значительно уступает по содержанию углерода каменному углю и антрациту (доля углерода в буром угле варьируется от 65% до 70%). Имеет достаточно пористую структуру и высокое содержание влаги (43% воды), за счет чего обладает незначительной теплотой сгорания. Хорошо воспламеняется из-за высокого уровня содержания летучих веществ. Бурый уголь содержит в себе достаточно значительную долю гуминовых кислот, что делает его уязвимым для щелочей.

История добычи угля

Начало промышленного использования угля относится к XI веку. Уже к концу XVII века в развитых странах добыча угля стала важным элементом горнодобывающей отрасли.

В России залежи угля были открыты в XV веке. Затем в конце XVII и начале XVIII века были обнаружены крупные угольные месторождения в Сибири. Долгое время отечественные месторождения не разрабатывались, а уголь завозился из-за границы, преимущественно из Англии.

Первые попытки организовать угольный промысел в России относятся к концу XIX века, однако, эти попытки не увенчались успехом. Еще в 1913 году большая часть промышленного угля импортировалась в Россию из развитых стран Европы, а для бытовых нужд людей использовались архаичные виды топлива, такие как дрова и солома.
Одной из важнейших в добывающей отрасли, разработка угольных месторождений стала в советское время(1920-е). СССР не только, стал одним из лидеров по добыче угля, но и долгое время лидировал по запасам в разведанных месторождениях

На данный момент России располагает значительными запасами угля в разведанных месторождениях.

Объемы добычи бурого угля в России

В целом, в 2006-2011 гг. можно отметить положительную динамику объема добычи бурого угля (увеличение на 1,1%).
После значительного снижения объемов выпуска в 2009 году (на 16%), наблюдался рост в 2010 году, а 2011 год демонстрировал стагнацию объемов добычи бурого угля.
По оценкам аналитиков Intesco Research Group в 2012 году произойдет рост добычи бурого угля на 5%, объем составит около 80 млн тонн.

Первая половина 2011 года характеризовалась стремительным спадом производства (более чем на 40% в июне по сравнению с январем). Во второй половине года произошло не менее стремительное увеличение объемов выпуска бурого угля (почти в два раза в декабре по сравнению с июнем).

Динамика показателя по месяцам в первой половине 2012 года, в целом схожа с динамикой аналогичного периода предыдущего года. В январе 2012 года было добыто на 10% меньше бурого угля, чем в январе 2011 года. В июле 2012 года зафиксировано минимальное значение объема производства бурого угля в России в динамике 2011 июль 2012 гг. - более 4 млн тонн.

В Красноярском крае добывалось более половины российского бурого угля. Около десятой части российской продукции данного сегмента добыли в Приморском и Забайкальском краях. На третьем месте по объему добычи находилась Иркутскую область.

К каменному углю . По внешним признакам отличается от торфа большей уплотнённостью и меньшим содержанием различимых растительных остатков, от каменных углей – главным образом окраской бурых тонов. Диагностируется также по реакциям с едкой щёлочью и разбавленной азотной кислотой, окрашивая растворы соответственно в тёмно-бурый и ярко-жёлтый (до красно-бурого) цвета. На воздухе буреет и растрескивается; характерны высокая гигроскопичность и влажность. Плотность 1200–1500 кг/м 3 . Различают землистые рыхлые бурые угли, плотные матовые и блестящие. По составу исходного вещества большинство бурых углей относится к гумитам, в которых сапропелевые и гумусово-сапропелевые разности встречаются в виде прослоев. Из микрокомпонентов углей в большинстве бурых углей (80–98%) преобладают представители витринита группы , в некоторых разностях – фюзинит или липтинит.

Элементный состав горючей массы бурых углей: С 65–76%, Н 4–6,5%, иногда более, О+N 18–30%; теплота сгорания 23,9–32,0 МДж/кг; содержание гуминовых кислот 2–63%, летучих веществ 40–65%, первичной смолы 5–20% и более. По степени метаморфизма (углефикации ) бурых углей разделяют на 3 класса (01, 02, 03); за основу такого разделения принят показатель отражения витринита (соответственно менее 0,30%, 0,30–39%, 0,40–0,49%). С повышением степени метаморфизма в бурых углях повышаются содержание углерода, удельная теплота сгорания, снижается содержание кислорода, гуминовых кислот и смол. Промышленные классификации бурых углей в разных странах приняты по различным технологическим параметрам. В России бурые угли по влажности делят на три технологические группы (1Б – свыше 40%, 2Б – 30–40% и 3Б – менее 30%). По международной классификации, принятой Европейской экономической комиссией (1957), бурые угли разделяют на 6 классов по влажности и на 5 групп по выходу смол полукоксования. Существуют и др. классификации. В ряде стран (Индия, Австралия и др.) бурые угли называют лигнитами. Значительная часть бурых углей залегает в угольных пластах (залежах) мощностью 10–60 м (иногда 100–200 м) и на небольших глубинах, что позволяет добывать их в основном открытым способом.

По запасам (млрд. т) бассейны бурые угли разделяют на уникальные (свыше 500), крупные (50–500), средние (10–50) и мелкие (менее 10). Общие мировые запасы оцениваются в 1316 млрд. т, подтверждённые запасы 398 млрд. т (2-я половина 2000-х гг.). Подтверждённые запасы большей частью сосредоточены в США – 135,3 млрд. т (Форт-Юнион , Миссисипский и Техасский угольные бассейны), России - 101,5 млрд. т (Канско-Ачинский угольный бассейн , Иркутский угольный бассейн , Ленский угольный бассейн , Подмосковный угольный бассейн ), Китае – 53,3 млрд. т, Австралии – 39,9 млрд. т (буроугольный бассейн Латроб-Валли ), Бразилии – 10,1 млрд. т (буроугольный бассейн Алта-Амазонас ), Германии – 6,6 млрд. т (Нижнерейнский угольный бассейн , Тюринго-Саксонский и Магдебургский угольные бассейны).

Мировая добыча во 2-й половине 2000-х гг. составила 924,83 млн. т. Главные угледобывающие страны (добыча в млн. т): Германия (176,3), США (76,4), Россия (73,0), Греция (71,5), Австралия (67,7), Турция (61,0), Польша (60,8).

Бурый уголь используется как энергетическое и коммунально-бытовое топливо, для производства угольных брикетов, газообразного и жидкого топлива, углещелочных реагентов гуминовых кислот, воска, металлургического кокса, извлечения редких и рассеянных элементов.

Бурый уголь представляет собой горючую осадочную породу, своеобразное звено между переходом торфа в состояние каменного угля. Бурый уголь по-другому еще называют суббитуминозным углем или черным лигнитом. Само определение лигнит (от лат. «дерево», «древесина») говорит о том, что это самый «молодой» вид угля, и его структура похожа на волокнистую структуру древесины. Окрашен он от светло-бурого цвета до почти черного, но если провести куском угля по фарфоровой плитке, то полоса будет всегда бурой.

Происхождение

Согласно «растительной» версии происхождения, источник для формирования бурого угля – хвойные, лиственные деревья и растения. Оказавшись под значительным слоем воды, практически полностью лишенные доступа кислорода, прикрытые глиной, песком и другими слоями грунта эти растительные остатки тлели. Причем с течением времени количество углерода в них только накапливалось. И, после образования из этих останков торфа, наступила следующая стадия, когда сформировался бурый уголь (в дальнейшем он превращается в каменный уголь и антрацит). Обнаружен был бурый уголь впервые в России в 1720х годах в районе Подмосковья.

Запасы

На долю бурого угля по одним данным приходится примерно 35 % суммарного запаса угля в России, а это примерно 1616 млрд. т. (в эту цифру входят разведанные запасы и предполагаемые). Доказанные же запасы бурого угля на 2009 год составляют 107922 млн.т. Причем, 95 % разведанных и неразведанных запасов находится в Азиатской части России. Бассейны, богатые залежами бурого угля: Ленский, Канско-Ачинский, Тунгусский, Кузнецкий, Тургайский, Таймырский, Подмосковный и др. Стратегические бассейны с большим содержанием бурого угля – Канско-Ачинский и Кузбасский.
Большая часть бурого угля залегает на небольшой глубине до 500 метров пластами. Средняя толщина пластов 10-60 метров, но встречаются и залежи в 100-200 метров толщиной. В связи с этим считается, что добывать его безопасно и эффективно, а, следовательно, не так затратно, как, например, каменный уголь. То есть добыча бурого угля ведется практически всегда открытым способом, с помощью карьеров и разрезов. К слову, по добыче бурого угля, Россия занимает второе место в мире. Так, например, на 2010 г. добыча бурого угля составила 76 млн. т. В «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» отмечена несомненная важность бурого угля для энергетического будущего страны. Также нужно сказать о том, что часто залежи бурого соседствуют с залежами каменного.

Учитывая процесс образования бурого угля, можно назвать его основные свойства и состав:

Удельная теплота сгорания (калорийность) - 22-31 МДж/кг (в среднем 26 МДж/кг) или 5400-7400 Ккал/кг.

Содержание углерода в буром угле ниже, чем в каменном, поэтому его и относят к низкой степени углефикации. При большом содержании влаги обладает свойством на воздухе быстро ее терять, растрескиваться и превращаться в порошок. Плотность бурого угля равна 0,5-1,5 г/см 3 . Обычно структура его достаточно плотна, но бывает и рыхлой. Из-за присутствия в большом количестве летучих веществ, воды и низкого содержания углерода, бурый уголь легко горит, но при этом выделяет дым и своеобразный запах гари.
Состоит бурый уголь из гуминовых кислот (чего абсолютно нет в каменном угле) с примесью углеводородов и карбоидов. Содержание гуминовых кислот колеблется от 64% до 2-3% в зависимости от местоположения залежи. Также от этого фактора зависит и наличие смол (от 25% до 5%). В некоторых месторождениях в составе бурого угля обнаруживается бензольный экстракт (5-15%), воск (50-70%), а также содержание урана и германия.

Классификация

Официальная классификация подразделяет его на марки и технологические группы. Деление осуществляется за счет того, как уголь действует во время термической обработки. В России все бурые угли относятся к марке Б. При делении на технологические группы учитываются спекающие способности угля. Идентифицируются группы следующим образом: к марке прибавляют цифру, которая указывает на самый маленький размер пласта угля, например, Г6, Г17 и пр.

В России принято несколько классификаций бурого угля (еще со времен СССР).
Также по ГОСТу 1976 г. бурый уголь делят по степени углефикации на три стадии: О 1 , О 2 и О 3 . Стадии зависят от отражательной способности угля в масляной иммерсии: О 1 – менее 0,30%, О 2 – 0,30-0,39%, О 3 – 0,40-0,49%.
По влажности бурый уголь подразделяется на шесть групп: до 20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60% и 70% влажности.
По выходу первичной смолы полукоксования бурые угли делятся на четыре группы: свыше 25%, 20-25%, 15-20%, 15% и менее.

Также различают следующие виды бурых углей:

• Плотный бурый уголь – бурого цвета с матовым блеском и землистым изломом.
• Землистый бурый уголь – легко стирающийся в порошок.
• Смолистый бурый уголь – плотный, темно-бурого, даже черного цвета, в изломе с блеском как у смолы.
• Бумажный бурый уголь (дизодил) – истлевшая растительная масса, которую легко можно расслоить на тонкие листы.
• Торфяной бурый уголь – очень похож на торф.

Применение

К такому виду полезного ископаемого как бурый уголь с каждым годом растет интерес. Дело в том, что низкая себестоимость и большой запас разведанного и неразведанного угля дают о себе знать, и сфера применения бурого угля становится более обширной. Как топливо этот вид угля менее популярный, чем каменный. Но, опять же, в силу низкой стоимости используется в мелких котельных и ТЭЦ, а также для отопления индивидуальных домов и коттеджей.

Путем перегонки из бурого угля получают жидкое углеводородное топливо. Остаток же используют для того, чтобы получить сажу. Из него также выделяются при переработке горючий газ и горный воск, который используют в бумажной, текстильной, деревообрабатывающей промышленности и дорожном строительстве.

Также бурый уголь служит сырьем для получения газа. Процесс этот называется газификацией угля. Заключается он в том, что бурый уголь в специальных газогенераторах при больших температурах (до 1000 °С) нагревают. В результате этого процесса образуется газ, состоящий из метана, водорода и окиси углерода. Этот газ впоследствии перерабатывают в синтетический – аналог природного газа. В свою очередь специалисты изобрели новый способ получения газа – подземная газификация, где весь процесс проходит под землей без непосредственного извлечения угля. Для этого роют вертикальные каналы, подходящие к залежам бурого угля и подпускают по ним высокие температуры. По другим каналам выходит результат воздействия температур – газ.

Еще один процесс переработки бурого угля – гидрогенизация. Проходит он так: бурый уголь смешивают с тяжелым маслом и под воздействием катализатора соединяют с водородом при температуре 450 °С. Вследствие этого получается синтетические газовые продукты и жидкие фракции топлива. Полученное еще раз подвергают процессу гидрогенизации и получают бензин очень хорошего качества.

Также бурый уголь является сырьем и в процессе полукоксования. Здесь при температуре 500-600 °C и исключая доступ воздуха путем нагрева бурого угля получается полукокс, первичная смола, вода и полукоксовый газ. Полукокс (или кокс средней температуры) применяется в металлургии при получении ферросплавов, фосфатов, карбида кальция и как технологическое топливо.

Не стоит забывать и о том, что бурый уголь содержит гуминовые кислоты, которые повышают плодородность почвы и улучшают урожаи.