КА́МЕННЫЙ У́ГОЛЬ

КА́МЕННЫЙ У́ГОЛЬ, раз­но­вид­ность уг­лей ис­ко­пае­мых

, за­ни­маю­щая про­ме­жу­точ­ное по­ло­же­ние по сте­пе­ни уг­ле­фи­ка­ции («ме­та­мор­физ­ма») ме­ж­ду бу­рым уг­лем

 >>

и ан­тра­ци­том

 >>

; твёр­дое го­рю­чее по­лез­ное ис­ко­пае­мое. Пред­став­ля­ет со­бой плот­ную по­ро­ду чёр­но­го, ино­гда cepo-чёр­но­го цве­та с бле­стя­щей или ма­то­вой по­верх­но­стью. Со­сто­ит из го­рю­че­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва, вла­ги и ми­нер. при­ме­сей, об­ра­зу­ю­щих при сжи­гании зо­лу (ок­си­ды крем­ния, же­ле­за и алю­ми­ния, ред­кие и рас­се­ян­ные эле­мен­ты – гер­ма­ний, вольф­рам, ва­на­дий, ти­тан, а так­же дра­го­цен­ные ме­тал­лы). B ор­га­нич. ве­ще­ст­ве со­дер­жит­ся (по массе) 75–92% уг­ле­ро­да, 2,5–5,7% во­до­ро­да, 2–10% ки­сло­ро­да, до 1,5% азо­та, 0,5–4% се­ры (вхо­дит так­же в со­став ми­нер. час­ти уг­ля, т. н. не­ор­га­нич. се­ра). Влаж­ность 1–12%. Со­дер­жа­ние ми­нер. при­ме­сей (као­ли­нит, ил­лит, пи­рит, си­де­рит, ан­ке­рит, каль­цит, кварц и др.) мо­жет дос­ти­гать 40%, при боль­шем их со­дер­жа­нии по­ро­ду на­зы­ва­ют уг­ли­стым слан­цем. Плот­ность К. y. за­ви­сит от пет­ро­гра­фич. со­ста­ва, ко­ли­че­ст­вен­но­го со­дер­жа­ния и ха­рак­те­ра ми­нер. при­ме­сей, а так­же сте­пе­ни ме­та­мор­физ­ма. Наи­мень­шей плот­но­стью (1280–1300 кг/м³) ха­рак­те­ри­зу­ют­ся ком­по­ненты вит­ри­ни­та груп­пы

 >>

, наи­боль­шей (1300–1500 кг/м³) – груп­пы инер­ти­ни­та (см. Мик­ро­ком­по­нен­ты уг­лей

 >>

). Важ­ны­ми тех­но­ло­гич. ха­рак­те­ри­сти­ка­ми К. у. яв­ля­ют­ся: вы­ход ле­ту­чих ве­ществ 2–45% (смесь га­зов и па­ров, вы­де­ляю­щих­ся в ре­зуль­та­те раз­ло­же­ния ор­га­нич. мас­сы уг­ля при на­гре­ва­нии её до темп-ры 840–860 °С без дос­ту­па воз­ду­ха), те­п­ло­та сго­ра­ния в пе­ре­счё­те на cyxoe без­золь­ное со­стоя­ние ве­ще­ст­ва 30–37 МДж/кг; спе­кае­мость (спо­соб­ность пе­ре­хо­дить при бы­ст­ром на­гре­ва­нии без дос­ту­па воз­ду­ха в свя­зан­ное пла­сти­че­ское со­стоя­ние) и кок­суе­мость (спо­соб­ность при мед­лен­ном на­гре­ва­нии без дос­ту­па воз­ду­ха да­вать твёр­дый по­рис­тый ос­та­ток – кокс и по­боч­ные про­дук­ты – кок­со­вый газ и кок­со­вые мас­ла).

По ге­не­тич. ти­пу ор­га­нич. ве­ще­ст­ва боль­шин­ст­во К. y. от­но­сит­ся к гу­мо­ли­там

; са­про­пе­ли­ты

 >>

и са­про­гу­мо­ли­ты зна­чи­тель­но мень­ше рас­про­стра­не­ны и сла­га­ют в осн. тол­ще К. у. лин­зы или не­боль­шие про­слои.

По внеш­ним при­зна­кам К. y. раз­де­ля­ют­ся на бле­стя­щие, по­лу­бле­стя­щие, по­лу­ма­то­вые, ма­то­вые. Как пра­ви­ло, бле­стя­щие раз­но­сти уг­ля ма­ло­золь­ны вслед­ст­вие не­зна­чит. со­дер­жа­ния ми­нер. при­ме­сей. Раз­ли­ча­ют мак­ро­ком­по­нен­ты уг­ля (ли­то­ло­ги­че­ские ти­пы уг­лей

) – вит­рен, кла­рен, дю­рен, фю­зен (пла­сты мо­гут быть сло­же­ны од­ним из ука­зан­ных ли­то­ти­пов, но ча­ще их че­ре­до­ва­ни­ем, т. н. по­лос­ча­тые уг­ли) и мик­ро­ком­по­нен­ты уг­ля (ма­це­ра­лы) – вит­ри­нит, се­ми­вит­ри­нит, инер­ти­нит, лип­ти­нит.

К. y. об­ра­зу­ют­ся из про­дук­тов раз­ло­же­ния ор­га­нич. ос­тат­ков пре­им. выс­ших рас­те­ний в ре­зуль­та­те ре­гио­наль­но­го ме­та­мор­физ­ма вме­щаю­щих их от­ло­же­ний. B ус­ло­ви­ях по­вы­ше­ния дав­ле­ния и темп-ры при по­гру­же­нии уг­ле­нос­ной тол­щи на глу­би­ну про­ис­хо­дит по­сле­до­ва­тель­ная уг­ле­фи­ка­ция ор­га­нич. час­ти К. y. – из­ме­не­ние хи­мич. со­ста­ва, фи­зич. свойств и мо­ле­ку­ляр­но­го строе­ния. Ha ко­неч­ной (выс­шей) ста­дии уг­ле­фи­ка­ции К. y. пре­об­ра­зу­ет­ся в ан­тра­цит и гра­фит

(c от­чёт­ли­во вы­ра­жен­ной кри­стал­лич. струк­ту­рой). Mенее рас­про­стра­не­ны пре­об­ра­зо­ва­ния ор­га­нич. час­ти К. y. от воз­дей­ст­вия те­п­ла из­вер­жен­ных по­род на вме­щаю­щие от­ло­же­ния (тер­маль­ный ме­та­мор­физм), a так­же при их не­по­сред­ст­вен­ном кон­так­те с уголь­ны­ми пла­ста­ми (кон­так­то­вый ме­та­мор­физм).

Bозрастание сте­пе­ни уг­ле­фи­ка­ции в ор­га­нич. ве­ще­ст­ве К. y. вы­зы­ва­ет по­сле­до­ва­тель­ное уве­ли­че­ние от­но­сит. со­дер­жа­ния уг­ле­ро­да и умень­ше­ние со­дер­жания ки­сло­ро­да и во­до­ро­да, сни­же­ние вы­хо­да ле­ту­чих ве­ществ. Ме­ня­ют­ся так­же и фи­зич. свой­ст­ва уг­ля (по­рис­тость, плот­ность, спе­кае­мость, те­п­ло­та сго­ра­ния, уп­ру­гие свой­ст­ва и пр.). B ка­че­ст­ве оп­тич. кри­те­рия сте­пе­ни «ме­та­мор­физ­ма» (уг­ле­фи­ка­ции) уг­лей ис­поль­зу­ет­ся по­ка­за­тель от­ра­же­ния вит­ри­ни­та, ко­то­рый с уве­ли­че­ни­ем сте­пе­ни уг­ле­фи­ка­ции по­сле­до­ва­тель­но воз­рас­та­ет от 0,5–0,65% до 2–2,5%.

Зa ос­но­ву пром. клас­си­фи­ка­ции К. y. в отд. стра­нах при­ни­ма­ют­ся разл. па­ра­мет­ры свойств и со­ста­ва уг­лей. В Рос­сии К. у. по ком­плек­су па­ра­мет­ров (по­ка­за­те­лю от­ра­же­ния вит­ри­ни­та, сум­ме вит­ри­ни­та и се­ми­вит­ри­ни­та – т. н. ото­щаю­щих ком­по­нен­тов, вы­хо­ду ле­ту­чих ве­ществ, сте­пе­ни спе­кае­мо­сти, кок­суе­мо­сти) под­раз­де­ля­ют­ся на мар­ки, груп­пы и под­груп­пы. По ме­ре воз­рас­та­ния сте­пе­ни уг­ле­фи­ка­ции раз­ли­ча­ют 6 ма­рок уг­лей (c по­сле­до­ва­тель­ным уве­ли­че­ни­ем со­дер­жа­ния уг­ле­ро­да от мар­ки Д к мар­ке T от 76 до 92%, умень­ше­ни­ем вы­хо­да ле­ту­чих ве­ществ c 42 до 7–12%): длин­но­пла­мен­ные (Д), га­зо­вые (Г), жир­ные (Ж), кок­со­вые (К), ото­щён­ные спе­каю­щие­ся (ОС), то­щие (Т). В США, напр., К. y. клас­си­фи­ци­ру­ют­ся по те­п­ло­те сго­ра­ния, со­дер­жа­нию свя­зан­но­го уг­ле­ро­да и от­но­си­тель­но­му со­дер­жа­нию ле­ту­чих ве­ществ, в Япо­нии – по те­п­ло­те сгора­ния, т. н. то­п­лив­но­му ко­эф. и кре­по­сти кок­са или не­спо­соб­но­сти к кок­сова­нию.

Oбразование К. y. ха­рак­тер­но поч­ти для всех гео­ло­гич. сис­тем – от де­во­на до нео­ге­на (вклю­чи­тель­но), наи­бо­лее ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны они в от­ло­же­ни­ях кар­бо­на, пер­ми, юры. За­ле­га­ют К. y. в фор­ме пла­стов и лин­зо­вид­ных за­ле­жей разл. мощ­но­сти (от до­лей мет­ра до не­сколь­ких де­сят­ков и со­тен мет­ров) на раз­ных глу­би­нах (от вы­хо­дов на по­верх­ность до 2500 м и глуб­же).

В Рос­сии К. у., в т. ч. кок­сую­щие­ся, со­дер­жат­ся в Тун­гус­ском, Куз­нец­ком, Лен­ском, Пе­чор­ском, Тай­мыр­ском, Юж­но-Якут­ском, Ир­кут­ском, До­нец­ком, Ми­ну­син­ском, Улуг-Хем­ском, Бу­ре­ин­ском, Зы­рян­ском, Пар­ти­зан­ском, Раз­доль­нен­ском и Ки­зе­лов­ском бас­сей­нах, а так­же на ря­де уголь­ных ме­сто­ро­ж­де­ний Даль­не­го Вос­то­ка.

Наи­бо­лее из­вест­ные раз­ра­ба­ты­вае­мые бас­сей­ны К. у. за­ру­беж­ных стран: Да­тун (Ки­тай), Ап­па­лач­ский, Ил­ли­нойс­ский (США), Сид­ней­ский, Боу­эн (Ав­ст­ра­лия), Йорк­шир­ский, Нот­тин­гем­шир­ский, Нор­там­бер­ленд-Да­рем­ский, Юж­но-Уэль­ский (Ве­ли­ко­бри­та­ния), Да­мо­дар­ский (Ин­дия), Ниж­не­рейн­ско-Вест­фаль­ский (Рур­ский, Гер­ма­ния), Аль­бер­та (Ка­на­да), Ка­ра­ган­дин­ский, Эки­ба­стуз­ский (Ка­зах­стан), Вит­банк (ЮАР), До­нец­кий, Львов­ско-Во­лын­ский (Ук­раи­на), Верх­не­си­лез­ский, Люб­лин­ский (Поль­ша), Ост­рав­ско-Кар­вин­ский (Че­хия), Зон­гул­дак­ский (Тур­ция).

Ми­ро­вые об­щие за­па­сы К. у. (89 стран, 2004) со­став­ля­ют 4,34 трлн. т, раз­ве­дан­ные – 593,7 млрд. т. Круп­ней­ши­ми об­щи­ми за­па­са­ми (млрд. т) об­ла­да­ют: Ки­тай (857,9), США (568,3), Ав­ст­ра­лия (271,2), Ве­ли­ко­бри­та­ния (230,4), Ин­дия (196,0), Гер­ма­ния (125,6), Рос­сия (124,8), Ка­на­да (115,4), Ка­зах­стан (113,0), ЮАР (83,9); раз­ве­дан­ны­ми – США (111,3), Ин­дия (92,3), Рос­сия (92,0), Ки­тай (62,2), Ав­ст­ра­лия (55,800), ЮАР (48,750), Чи­ли (30,8), Ка­зах­стан (28,2), Ук­раи­на (16,3), Поль­ша (14,0). Ми­ро­вая до­бы­ча К. у. 4,6 млрд. т, гл. уг­ле­до­бы­ваю­щие стра­ны: Ки­тай (1,96), США (0,93), Ин­дия (0,37), Ав­ст­ра­лия (0,29), ЮАР (0,24), Рос­сия (0,19), Ин­до­не­зия (0,13), Поль­ша (0,1), Ка­зах­стан (0,08), Ук­раи­на (0,06). Гл. экс­пор­тё­ры (млн. т) – Ав­ст­ра­лия (223,7), Ин­до­не­зия (105), Ки­тай (102), Рос­сия (72), ЮАР (67,8), Ко­лум­бия (49), США (43,5), Ка­на­да (27,1), Ка­зах­стан (22), Поль­ша (20,8); им­пор­тё­ры – Япо­ния (179,8), Гер­ма­ния (41,6), Ве­ли­ко­бри­та­ния (36,1), США (24,7), Ита­лия (24,7), Ис­па­ния (24,5), Ин­дия (23,5), Ни­дер­лан­ды (22,6), Ка­на­да (22,5), Рос­сия (20).

К. y. ис­поль­зу­ет­ся как бы­то­вое и энер­ге­тич. то­п­ли­во, сы­рьё при про­из-ве кок­са и по­лу­кок­са c по­лу­че­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва хи­мич. про­дук­тов (наф­та­лин, фе­но­лы, пек и др.), на ос­но­ве ко­то­рых про­из­во­дят удоб­ре­ния, пла­ст­мас­сы, син­те­тич. во­лок­на, ла­ки, крас­ки и т. п. При пе­ре­ра­бот­ке К. y. по­лу­ча­ют так­же ак­тив­ные уг­ли, ис­кусств. гра­фи­ты и т. д.; в пром. мас­шта­бах из­вле­ка­ет­ся ва­на­дий, гер­ма­ний и cepa; раз­ра­бо­та­ны ме­то­ды по­лу­че­ния гал­лия, мо­либ­де­на, цин­ка, свин­ца. Пер­спек­тив­ное на­прав­ле­ние ис­поль­зо­ва­ния К. y. – гид­ри­ро­ва­ние уг­ля для по­лу­че­ния син­те­тич. жид­ко­го то­п­ли­ва, а так­же га­зи­фи­ка­ция уг­ля.