Вугілля

Материал из Клуб Слідопитів

Версия 07:05, 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.

Не в справжній вугільній шахті, але в майже повноцінній копії ви можете побувати відвідавши одну із локацій ВДНГ або так званний "павільйон №13". Наступними доступними місцями може бути :

• музей у Бельгії, неподалік міста Льєж
• вугільну шахту «Цольферайн» (Німеччина)

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

Про музей історії розвитку вугільної промисловості Лисичанського кам'яновугільного району можна прочитати за наведеним посиланням. Але станом на вересень 2024 Лисичанськ все ще окупований російськими окупаційними військами (((

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

В Ютьюбі є безліч відео на цю тему, наприклад ось це або це або ось цей(але тільки для тих хто розуміє англійську) чи може якесь інше, що сподобалося вам

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