Вугілля

Материал из Клуб Слідопитів

Версия 06:26, 21 сентября 2024

Нагорода: Вугілля

Що таке вугілля?

Корисна копалина, осадова порода(переважно чорного або бурого кольору), що використовується як паливо, сировина для хімічних реакцій і для інших технічних і технологічних потреб. Вугілля в основному складається з вуглецю зі змінною кількістю інших елементів, головним чином водню, сірки, кисню та азоту. Утворилося вугілля з частин стародавніх рослин, що опинилися під землею, під великим тиском і без доступу кисню.

Прочитайте історію про потоп у Буття 6-8 розділах і пов’яжіть події, описані в цій історії, з тим, як утворилося вугілля. Як розповідь про потоп у книзі Буття порівнюється з іншими теоріями про утворення вугілля та обговоріть у малій групі групі припущення, які кожна теорія повинна зробити, і вашу думку щодо теорій.

Вчені мають теорію, що залишки стародавніх рослин тривалий час накопичувалися в низинах (болотах і ярах), утворюючи торфовища, які з плином часу опинялися під товстим шаром ґрунту, без кисню і під великим тиском, унаслідок чого органіка переставала гнити. Перебуваючи довгий час під впливом цих чинників, рослини перетворилися на викопне вугілля.

У книзі Буття описано, як великі маси води затопили всю землю, з чого можна зробити висновок, що частина тамтешньої рясної рослинності могла опинитися під великим шаром ґрунту, де і зазнала реакції, описаної сучасними вченими.

Чому вугілля називають викопним паливом? Які є інші види викопного палива і чому важливо економити викопне паливо та досліджувати відновлювані джерела палива/енергії? Наскільки ваша місцева електрична компанія покладається на викопне паливо?

Вугілля - корисна копалина, тобто утворення земної кори органічного походження, яке ефективно використовується як паливо і на виробництві.

Викопним паливом крім вугілля є так само нафта і природний газ. Так само можна згадати горючі сланці (сланцева нафта/газ) і торф.

Вчені роблять припущення, що викопне паливо має досить обмежені обсяги, через що бездумне його розроблення незабаром призведе до дефіциту. Відновлювані джерела енергії (сонячні/вітряні/гідро електростанції, біопаливо, мирний атом) допоможуть уникнути кризи.

Дайте визначення таких одиниць теплоти:

Британська теплова одиниця (BTU) (імперська система одиниць тепла)

Британська теплова одиниця (BTU) - це кількість тепла, необхідна для підвищення температури 1 фунта води на 1 градус Фаренгейта.

Кілоджоуль (кДж) (метрична система одиниць тепла)

Кілоджоуль - кратна одиниця від джоуля (кДж - де «к» - кіло, 10^3). Джоуль дорівнює роботі, що здійснюється силою в один ньютон при переміщенні маси на відстань одного метра в напрямку дії сили.

Перелічіть три основні способи використання вугілля сьогодні та три основні види використання вугілля протягом історії людства.

Три способи використання вугілля сьогодні:

• Виробництво електроенергії. Вугілля спалюють на електростанціях, щоб нагрівати воду й обертати турбіни парою, що утворилася.
• Металургія. Вугілля використовується для виплавки чавуну і сталі. У доменних печах вугілля перетворюють на кокс, який служить відновником залізної руди.
• Хімічна промисловість. Вугілля переробляють у різні хімічні продукти, для виробництва таких продуктів, як пластмаси, добрива та інше.

Протягом людства:

• Опалення та приготування їжі. Вугілля стало другим паливом після дерева, яке використовувало людство.
• Парові машини і транспорт. Вугілля стало основним паливом для роботи парових машин на заводах і фабриках. Так само воно дозволило поліпшити транспортні можливості, ставши паливом для суден і локомотивів.
• Промислове виробництво. Вугілля стало чудовим мінералом для металургії, хімічної промисловості та виробництва енергії.

Перелічіть три переваги і три недоліки використання вугілля як палива.

Три переваги:

• Вугілля широко поширене і відносно легко видобувається.
• Низька вартість.
• Висока тепловіддача. Під час спалювання вугілля виділяється велика кількість енергії

Три недоліки:

• Забруднення навколишнього середовища. Викиди (гази, тверді частинки), вироблені під час використання вугілля, призводять до зміни клімату, погіршення якості повітря і кислотних дощів.
• Велика кількість відходів (зола, шлаки). Відходи, вироблені промисловістю, потребують безпечного зберігання та утилізації.
• Виснаження ресурсів. Джерела вугілля можуть виснажитися, а місця видобутку матимуть негативний вплив на екосистеми, розташовані поруч.

Перелічіть чотири основні екологічні наслідки використання вугілля. Якими методами це можна пом'якшити?

Чотири основні екологічні наслідки:

• Викиди газів у навколишнє середовище під час видобутку і спалювання вугілля.
• Забруднення середовища вугільним пилом.
• Кислотні дощі.

• Накопичення токсичних відходів.

Якими методами можна пом'якшити:

• Нові технології дають змогу вловлювати і зберігати газ під землею
• Інші технології так само дають змогу трансформувати і спалювати вугілля, зменшуючи викиди шкідливих речовин.
• Встановлення спеціальних фільтрів, для газів і частинок.
• Перехід на альтернативні джерела енергії.

Опишіть принаймні три способи відкритого видобутку вугілля (на поверхні) та три методи закритого (підземного) видобутку вугілля. Дослідіть і визначте найближчий до вашого дому спосіб видобутку вугілля.

Відкритий видобуток:

• Видобуток на вершинах гір: Верхівка гори віддаляється, щоб дістатися до покладів вугілля або іншої корисної копалини.
• Контурна розробка: Видобуток ведеться вздовж контуру гори на рівні покладів.
• Видобуток уздовж відвалу або з використанням шнекового буріння: Метод передбачає буріння уздовж відвалу або використання шнека для видобутку покладів.
• Районний видобуток: Містить використання техніки, такої як драглайн, для зняття поверхневого шару землі та видобутку вугілля.

Закритий:

• Штольнева шахта: Видобуток ведеться через горизонтальний тунель, що прокладається в бік родовища.
• Похила шахта: Видобуток здійснюється через похилий тунель, що йде під землю до покладів.
• Вертикальна шахта: Видобуток ведеться через вертикальну шахту, яка веде до підземних покладів.

Обговоріть три основні небезпеки підземного видобутку вугілля та те, що робиться для їх зменшення.

• Підземні пожежі
• Падіння каменю зі стелі або зі стінок проїжджої частини
• Вибухи метану та вугільного пилу

Заходи щодо зменшення ймовірності виникнення подібних ситуацій:

1 Підземні пожежі:

• Встановлення систем пожежогасіння
• Постійний моніторинг температури та газів у шахті.
• Ізоляція ділянок, схильних до самозаймання вугілля.
• Використання негорючих матеріалів для кріплення та обладнання.
• Регулярне видалення та зрошення вугільного пилу.

2 Падіння каменю зі стелі або зі стінок проїжджої частини:

• Застосування кріплення (горизонтального і вертикального) для зміцнення стін і стель.
• Регулярні огляди стану кріплення і гірських порід.
• Використання анкерних болтів і сітки для додаткового утримання каменів.
• Контроль і моніторинг сейсмічної активності.

3 Вибухи метану та вугільного пилу:

• Ефективна вентиляція для видалення метану та вугільного пилу з шахти.
• Постійний моніторинг концентрації метану та вугільного пилу.
• Використання пиловловлювачів і системи пилопригнічення.
• Застосування вибухобезпечних електричних і механічних пристроїв.
• Регулярна дегазація вугільних пластів.

Зберіть фотографії або зразки та вмійте ідентифікувати чотири основні види вугілля:

Буре вугілля

Вугілля антрацит

Суббітумінозне вугілля *

Бітумінозне вугілля **

Знати характеристики кожного з чотирьох*** основних видів вугілля, зокрема: відсоток вуглецю; колірна гамма і особливості зовнішнього вигляду; де використовується; теплова здатність або питома телота згоряння; райони видобутку; та інші цікаві факти.

Отримайте хоча б один зразок вугілля.

Вивчіть і запишіть якомога більше спостережень щодо зразків, які у вас є, включаючи колір, твердість, лущення тощо.

Використовуючи отримані знання, визначте тип вугілля.

Спробуйте запалити шматок вугілля запальничкою або сірником. Наскільки легко можна запалити зразок(и) порівняно з іншими горючими матеріалами?

Подрібніть матеріал у порошок і повторіть дослід. Які були результати?

Виконайте одну з таких дій:

Відвідайте вугільну шахту та обговоріть те, що ви дізналися.

Відвідайте музей вугільної промисловості та проведіть обговорення в групі того, що ви дізналися.

Якщо поблизу немає вугільної шахти чи музею, подивіться відео про видобуток вугілля та обговоріть у групі те, що ви дізналися.

Вивчіть напам’ять Римлян 8:28. Обговоріть, як погані події у вашому житті або в житті когось із ваших знайомих стали "паливом" для кращих речей, приблизно так само, як повінь у книзі Буття створила вугілля.

"І занємо, що тим, хто любить Бога, хто покликаний за Його волею ве діє на добро." Римлянам 8й розділ 28й вірш

Історію з життя не розкжемо, але притчу, щоб почати дискусію по цій темі... Отже, слухайте

В одного африканського короля був близький друг, з яким він разом виріс. Цей друг, розглядаючи будь-яку подію, яка будь-коли траплялася в його житті, нехай вона була добра чи погана, мав звичку говорити: «Це добре!» Якось король був на полюванні. Друг короля готував і заряджав рушниці для монарха. Вочевидь, він зробив щось невірно, готуючи одну з рушниць. Коли король узяв у свого друга рушницю і вистрілив із неї, у нього відірвало великий палець руки. І як завжди друг короля сказав: «Це добре!». На це король з люттю відповів: "Ні, це не добре!" — і наказав відправити свого друга до в'язниці.

Минуло близько року, король полював у районі, в якому, як він гадав було майже абсолютно безпечно. Але канібали, що мешкали у тій місцині, взяли його в полон і привели до свого села разом з рештою бранців. Вони зв'язали йому руки, натягли купу дров, встановили стовп і прив'язали короля до стовпа. Коли вони підійшли ближче, щоб розвести вогонь - вони помітили, що у короля не вистачає великого пальця на руці. Через свої забобони вони ніколи не їли того, хто мав якусь ваду у тілі. Розв'язавши короля, вони його відпустили. Повернувшись додому, він згадав той випадок, коли він втратив пальець, і відчув докори сумління за своє поводження з другом. Він одразу пішов у в'язницю, щоб поговорити з ним.

- Ти мав рацію, - сказав він, - це було добре, що я залишився без пальця. І він розповів усе, що тільки-но з ним сталося. І я дуже шкодую, що посадив тебе до в'язниці, це було з мого боку погано.

- Ні, - сказав його друг, - це добре!

— Що ти кажеш? Хіба це добре, що я посадив свого друга на цілий рік у в'язницю?

— Якби я не був у в'язниці, то був би там з тобою.

Примітки перекладача:

* в Україні суббітумізоване вугілля, на відміну від США не виділяють в окремий клас, а віднсять до бурого вугілля

** аналогічна ситуація і з бітумізованним вугіллям - в нашій класифікації його відносять до кам'яного вугілля і приблизно відповідає українським маркам коксівного вугілля Ж, К, П

*** як зазначалося раніше, в нашій класифікації розрізняють три види вугілля: антрацит, кам'яне і буре