Siden oldtiden har menneskeheden brugt kul som en af energikilderne. Og i dag bruges dette mineral ret bredt. Nogle gange kaldes det solenergi, som er bevaret i sten.
Ansøgning
Kul afbrændes for at producere varme, som bruges til varmt vand og opvarmning af huse. Mineralet bruges i metalsmelteprocesser. På termiske kraftværker omdannes kul til elektricitet ved forbrænding.
Videnskabelige fremskridt har gjort det muligt at bruge dette værdifulde stof på en anden måde. Således har den kemiske industri med succes mestret en teknologi, der gør det muligt at opnå flydende brændsel fra kul, samt sjældne metaller som germanium og gallium. Carbon-grafit med en høj koncentration af kulstof udvindes i øjeblikket fra værdifulde mineraler. Der er også udviklet metoder til fremstilling af plast og højkalorie gasformigt brændsel fra kul.
En meget lav andel af lavkvalitetskul og dets støv efter forarbejdning presses til briketter. Dette materiale er fremragende til opvarmning af private hjem og industrilokaler. Generelt producerer de mere end fire hundrede typer af forskellige produkter efter kemisk forarbejdning, som kul udsættes for. Prisen på alle disse produkter er titusinder gange højere end prisen på de originale råvarer.
I løbet af de sidste par århundreder har menneskeheden aktivt brugt kul som et brændstof, der er nødvendigt for at opnå og omdanne energi. Desuden har behovet for denne værdifulde ressource været stigende på det seneste. Dette lettes af udviklingen af den kemiske industri såvel som behovet for værdifulde og sjældne elementer opnået fra det. I denne henseende udfører Rusland i øjeblikket intensiv udforskning af nye forekomster, skaber miner og stenbrud og bygger virksomheder til forarbejdning af dette værdifulde råmateriale.
Fossilets oprindelse
I oldtiden havde Jorden et varmt og fugtigt klima, hvor en række forskellige vegetationer hurtigt udviklede sig. Det var heraf, at der efterfølgende blev dannet kul. Oprindelsen af dette fossil ligger i ophobningen af milliarder af tons død vegetation på bunden af sumpe, hvor de var dækket af sediment. Omkring 300 millioner år er gået siden da. Under det kraftige tryk fra sand, vand og forskellige sten blev vegetationen langsomt nedbrudt i et iltfrit miljø. Under påvirkning af høje temperaturer genereret af nærliggende magma hærdede denne masse, som gradvist blev til kul. Oprindelsen af alle eksisterende aflejringer har kun denne forklaring.
Mineralreserver og deres produktion
Der er store forekomster af kul på vores planet. I alt, ifølge eksperter, indeholder jordens tarme femten billioner tons af dette mineral. Desuden er kulminedrift på førstepladsen målt på volumen. Det beløber sig til 2,6 milliarder tons om året, eller 0,7 tons per indbygger på vores planet.
Kulforekomster i Rusland er placeret i forskellige regioner. Desuden har mineralet i hver af dem forskellige egenskaber og har sin egen forekomstdybde. Nedenfor er en liste, der inkluderer de største kulforekomster i Rusland:
- Det ligger i den sydøstlige del af Yakutia. Dybden af kul på disse steder tillader minedrift af mineralet i åbne brud. Dette kræver ingen særlige omkostninger, hvilket reducerer omkostningerne ved det endelige produkt.
- Tuva mark. Ifølge eksperter er der omkring 20 milliarder tons mineraler på dets territorium. Indskuddet er meget attraktivt for udvikling. Faktum er, at firs procent af dens aflejringer er placeret i et lag, som er 6-7 meter tykt.
- Minusinsk indskud. De er placeret i Republikken Khakassia. Disse er flere aflejringer, hvoraf de største er Chernogorskoye og Izykhskoye. Puljens reserver er lave. Ifølge eksperter varierer de fra 2 til 7 milliarder tons. Her udvindes kul, som er meget værdifuldt i sine egenskaber. Mineralets egenskaber er sådan, at når det brænder, registreres en meget høj temperatur.
- Denne forekomst, der ligger i det vestlige Sibirien, producerer et produkt, der bruges i jernmetallurgi. Det kul, der udvindes på disse steder, bruges til koks. Mængden af indskud her er simpelthen enorm.
- Denne pant giver et produkt af højeste kvalitet. Den største dybde af mineralforekomster når fem hundrede meter. Minedrift udføres både i åbne gruber og i miner.
Stenkul i Rusland udvindes i Pechora-kulbassinet. Indskud udvikles også aktivt i Rostov-regionen.
Udvælgelse af kul til produktionsprocessen
Der er behov for forskellige kvaliteter af mineraler i forskellige industrier. Hvilke forskelle har kul? Dette produkts egenskaber og kvalitetsegenskaber varierer meget.
Dette sker, selvom kullet har samme mærkning. Faktum er, at et fossils egenskaber afhænger af stedet for dets udvinding. Derfor skal enhver virksomhed, når den vælger kul til sin produktion, gøre sig bekendt med dens fysiske egenskaber.
Ejendomme
Kul adskiller sig i følgende egenskaber:
Berigelsesgrad
Alt efter brugsformål kan der tilkøbes forskellige typer kul. Brændstoffets egenskaber bliver tydelige baseret på graden af dets berigelse. Fremhæv:
1. Kraftfoder. Sådant brændstof bruges til produktion af elektricitet og varme.
2. Industriprodukter. De bruges i metallurgi.
3. fin fraktion af kul (op til seks millimeter) samt støv fra stenknusning. Briketter dannes af slammet, som har gode ydeevneegenskaber til husholdningskedler med fast brændsel.
Koalifikationsgrad
Ifølge denne indikator skelner de:
1. Brunkul. Dette er det samme kul, kun delvist dannet. Dens egenskaber er noget dårligere end brændstof af højere kvalitet. Brunkul producerer lav varme under forbrænding og smuldrer under transport. Derudover har den en tendens til at selvantænde.
2. Kul. Denne type brændstof har et stort antal kvaliteter (kvaliteter), hvis egenskaber er forskellige. Det er meget udbredt i energi- og metallurgi, bolig- og kommunale tjenester og kemiske industrier.
3. Antracit. Dette er kul af højeste kvalitet.
Egenskaberne af alle disse former for mineraler adskiller sig væsentligt fra hinanden. Brunkul har således den laveste brændværdi, og antracit har den højeste. Hvad er det bedste kul at købe? Prisen skal være økonomisk gennemførlig. Baseret på dette er omkostningerne og den specifikke varme i det optimale forhold for simpelt stenkul (inden for $220 pr. ton).
Klassificering efter størrelse
Når du vælger kul, er det vigtigt at kende dens størrelse. Denne indikator er krypteret i mineralkvaliteten. Så kul kan være:
- “P” - plade, som består af store stykker over 10 cm.
- "K" - stor, hvis dimensioner varierer fra 5 til 10 cm.
- "O" - nød, den er også ret stor, med fragmentstørrelser fra 2,5 til 5 cm.
- "M" - lille, med små stykker på 1,3-2,5 cm.
- "C" - frø - en billig fraktion til langvarig ulme med dimensioner på 0,6-1,3 cm.
- "Ш" - et stykke, som for det meste er kulstøv, beregnet til brikettering.
- "R" - almindelig eller ikke-standard, hvor der kan være fraktioner af forskellige størrelser.
Egenskaber af brunkul
Dette er kul af den mindste kvalitet. Dens pris er den laveste (ca. hundrede dollars pr. ton). dannet i gamle sumpe ved at presse tørv i en dybde af omkring 0,9 km. Dette er det billigste brændstof, der indeholder en stor mængde vand (ca. 40%).
Derudover har brunkul en ret lav forbrændingsvarme. Den indeholder en stor mængde (op til 50%) af flygtige gasser. Hvis du bruger brunkul til at fyre en brændeovn, vil dens kvalitetsegenskaber ligne råt brænde. Produktet brænder hårdt, ryger kraftigt og efterlader en stor mængde aske. Briketter fremstilles ofte af disse råvarer. De har gode præstationsegenskaber. Deres pris varierer fra otte til ti tusinde rubler per ton.
Egenskaber af kul
Dette brændstof er af højere kvalitet. Kul er en sten, der er sort i farven og har en mat, halvmat eller skinnende overflade.
Denne type brændstof indeholder kun fem til seks procent fugt, hvorfor den har en høj brændværdi. Sammenlignet med eg, el og birk brænde producerer kul 3,5 gange mere varme. Ulempen ved denne type brændstof er dets høje askeindhold. Prisen på stenkul om sommeren og efteråret varierer fra 3.900 til 4.600 rubler per ton. Om vinteren stiger prisen på dette brændstof med tyve til tredive procent.
Kullager
Hvis brændstoffet er beregnet til at blive brugt i længere tid, skal det placeres i et særligt skur eller bunker. Der skal den beskyttes mod direkte sollys og nedbør.
Hvis bunkerne af kul er store, skal du under opbevaring konstant overvåge deres tilstand. Små fraktioner i kombination med høj temperatur og fugt kan spontant antændes.
Perioderne med ophobning og aktiv brug af fossilt kul er ikke i forhold til perioden for menneskelig eksistens. Kulforekomster akkumuleret over millioner af år er titusinder eller hundreder af millioner af år gamle; Aktiv brug af kul begyndte for mindre end 270 år siden. Med den nuværende kulminedrift vil påviste kulreserver vare cirka 500 år.
Brændbare sten - fossilt kul - var kendt i oldtiden. Dens primitive minedrift fandt sted i det gamle Kina og det antikke Grækenland, hvor det blev brugt som brændstof. Gamle romerske villaer blev opvarmet med kul fra forekomsterne i Grækenland og Italien. Selvom den antikke græske filosof Aristoteles sammenlignede nogle egenskaber af trækul og fossilt kul, var der i mange århundreder en mening om mineralsk oprindelse af fossile kul. Så i 315 f.Kr. kaldte Aristoteles' elev Theophrastus dem "brændende sten" - "miltbrand" (deraf navnet "antracit"). I det 16. århundrede e.Kr. betragtede lægen og alkymisten Paracelsus naturlige kul som "sten modificeret ved virkningen af vulkansk ild", og naturforskeren Agricola (Fig. 7.1) sagde, at kul er størknet olie.
Den russiske videnskabsmand M.V. Lomonosov fremsatte i sin afhandling "On the Layers of the Earth" (1763) en hypotese om oprindelsen af fossilt kul fra tørv og tørv fra ophobninger af planterester i bunden af sumpe. Den organiske oprindelse af fossile kul blev endelig bevist først i det 19. århundrede gennem mikroskopiske undersøgelser, som afslørede forkullede eller delvist nedbrudte rester af plantevæv, harpikskorn, frø og sporer i strukturen af kulstoffet.
Der er kulforekomster på alle jordens kontinenter og de fleste øer i verdenshavet. Opdagelsen af hver af dem har sin egen historie.
Der er forskellige oplysninger om udvinding og brug af kul i Ukraine. Under geologiske undersøgelser blev der således opdaget lossepladser af gammel kulminedrift i området omkring byen Bakhmut (nu byen Artemovsk), hvilket indikerer, at allerede i det 9.-10. århundrede. den lokale befolkning udgravede det og brugte det som brændstof i produktionen af forskellige husholdningsartikler.
I Vesteuropa begyndte man senere at bruge kul. Indtil 1600-tallet blev der udelukkende brugt trækul til metalsmeltning. Den hurtige udvikling af metallurgi i
Georg Agricola (1494-1555), rigtige navn Bauer, var en tysk videnskabsmand inden for geologi, minedrift og metallurgi, og naturforsker. I 1527–1530 han arbejdede i St. Joachimsthal (Bøhmen) som læge og apoteker. Her stiftede han bekendtskab med mineanalyse- og smelteteknikker og fik omfattende viden om mineralogi, geologi, minedrift og metallurgi. I 1530 udgav G. Agricola sin første bog skrevet på latin, "Bermannus. Mining Talk," som primært fokuserede på sølvminedrift og "erfaring med mineraler." Agricolas næste videnskabelige arbejde beskæftiger sig hovedsageligt med udvikling af malmforekomster, metalsmeltning, saltminedrift og minemaskiner. Denne monografi, bestående af 12 bøger, blev udgivet i 1556, få måneder efter hans død, under titlen "Om minedrift og metallurgi" (De re metallica, libri XII). I mere end to hundrede år var dette arbejde om minedrift, rigt illustreret med smukke tegninger (se f.eks. fig. 7.2) - næsten tre hundrede træsnit - hovedlærebogen for minearbejdere og metallurger.
Det 18. århundrede krævede en stor mængde brændsel, så industrielle træreserver blev kraftigt reduceret. Fossilt kul kunne blive en erstatning for trækul.
Denne gang omfattede intensiverede søgninger efter fossile kulforekomster i forskellige lande. Historien om begyndelsen af kulforbruget i Veli er interessant
Begyndelsen på udviklingen af Donbass er forbundet med Peter I's fremsyn, som henledte opmærksomheden på prøver af lokalt kul under Azov-kampagnen i 1696. Ifølge legenden sagde Peter I: "Dette mineral, hvis ikke for os, så for os vores efterkommere, vil være meget nyttige." I 1722 underskrev han et dekret om etablering af Donetsk-kulbassinet. Det er interessant, at i slutningen af det 17. århundrede blev kul stadig praktisk talt ikke brugt i europæisk industri, og ikke mere end 150 mennesker var beskæftiget i al engelsk kulminedrift, så Peters beslutning var et strålende gæt.
Storbritannien. Som en af de engelske aviser skrev for hundrede år siden: ”Det var i begyndelsen af det 14. århundrede. London-bryggere, smede og metalarbejdere, der så de stigende udgifter til brænde, forsøgte i stedet at brænde kul, hvilket viste sig at være både meget bekvemt og meget rentabelt. Men de overtroiske byfolk anså afbrænding af kul for at være en uhellig handling. Et særligt andragende blev indgivet til kongen, og brugen af kul var forbudt ved lov. Men på grund af de høje udgifter til brænde fortsatte mange i hemmelighed med at bryde loven, så bybefolkningen krævede drakoniske foranstaltninger. Det er sikkert, at en lovbryder i London blev henrettet, men det siges, at der var mange sådanne sager. Så blev de strenge love ophævet, men i lang tid var der en stærk fordom mod kul på grund af "stanken af denne type brændsel."
Damer gjorde især oprør mod kul; mange London-damer nægtede at komme ind i huse, der ikke var opvarmet med træ, og rørte ikke ved nogen ret, hvis den blev kogt på kul, da sådanne retter betragtedes som urene.
Og nu udgør kul Englands styrke og rigdom, en uundgåelig tilstand for selve den moderne civilisation."
Tiderne har ændret sig, og den britiske holdning til kul har ændret sig, som følge heraf er følgende tradition dukket op. For englænderne (især skotterne) skal den første person, der krydser husets tærskel, nytårsaften være en høj sorthåret mand med en sølvmønt og et stykke kul. Og så i det nye år kommer der aldrig til at mangle mad i huset, det vil altid være varmt og hyggeligt.
I Rusland opstod den industrielle brug af kul i stedet for trækul i begyndelsen af det 18. århundrede. Den første pålidelige information om eftersøgning og udforskning af fossile kul i Rusland går også tilbage til begyndelsen af det 18. århundrede.
Under Peter I, som var meget opmærksom på udviklingen af minedrift, blev der organiseret særlige ekspeditioner til forskellige regioner i landet.
I Donetsk-bassinet blev kulforekomster opdaget i 1721 i områderne Bakhmut, Lisichansk og Shakhty.
Der er en strid mellem historikere om opdagerne af kul i Donbass. I lang tid troede man, at opdageren af kul i Donetsk-bassinet var Grigory Kapustin (fig. 7.3), som i 1721 opdagede aflejringer i området af Don, Kurdyuchey og Oseredi-floderne.
Men ifølge arkivmateriale fandt Bakhmut saltarbejdere Nikita Vekreisky og Semyon Chirkov i samme 1721 kul i Skelevataya-kløften, 25 km fra Bakhmut, og begyndte at bruge det i smeder. Og i Lisichya Balka, hvor den første mine i Donbass kom i drift i 1796, blev en kulforekomst opdaget i december 1722 af Nikolai Avramov, en af lederne af Sortehavets mineekspedition.
Grigory Grigoryevich Kapustin er kontorist i landsbyen Danilovsky, tidligere Kostroma-distrikt. Efter at have undersøgt områderne i Upper og Middle Don, udførte Kapustin derefter kuludforskning i kyststriben ved Seversky Donets (fig. 7.4). Lokale landsbyboere, hovedsageligt Zaporozhye-kosakker, fortalte ham, at de havde brugt brændbare sten i deres smedjer i lang tid, og viste dem deres kulminer. I begyndelsen af januar 1722 rapporterede Grigory Kapustin om resultaterne af ekspeditionen:
"Malmmesteren Grigory Kapustin informerer dig om, at jeg fjernede kul fra Donetsk-landet nær Kundryuchya-floden. Accepter det og prøv det i laboratoriet."
Berghøjskolen, på hvis anvisninger ekspeditionen blev gennemført, og som hovedsageligt bestod af udlændinge, klassificerede ikke Kapustins opdagelse som havende industriel betydning.
Men i januar 1724 modtog Peter den Store en fordømmelse fra Bakhmut-stewarden Nikita Vepreysky og kaptajn Semyon Chirkov, hvori de rapporterede, at med kul udvundet i nærheden af Lisya Balka, koger Bakhmut-håndværkere salt og laver forskellige smedeværker, og beboere i nærliggende bebyggelser bruger brændbare sten til opvarmning af boliger.
Det var på det tidspunkt, at Berg College for at forfølge Grigory Kapustin sendte en hurtig udsendelse, hvor den næste rute for ekspeditionen blev ændret og beordret til at besøge bredderne af Seversky Donets og Verkhnyaya Belenkaya-floderne.
Da han oplevede mangel på mad og penge, studerede Grigory Kapustins ekspedition i efteråret 1724, der overvandt alle vanskeligheder, nær Belenkaya-floden i Lisya Balka, et hidtil uset lag af kul 1,14 meter højt. Det var en "eureka" inden for kulminedrift, der overraskede udenlandske mineingeniører.
Grigory Kapustins budskab om de kulforekomster, han fandt i Donbass under forholdene for adelige livegne Rusland, blev ikke umiddelbart grundlaget for den industrielle udvikling af rige forekomster i den sydlige del af landet, selvom han vedholdende kæmpede for den hurtigste brug af sine opdagelser .
Kun halvfjerds år senere blev den første kulmine i Donbass grundlagt i Lisya Balka. Her i Lisichansk begyndte den industrielle udvikling af kul for første gang.
Ekspeditioner sendt til andre regioner i Rusland gjorde også en række opdagelser. I 1721 blev en kulforekomst opdaget ved Tom-floden (Kuzbass). Opdagelsen af Moskva-bassinet, såvel som aflejringer i området omkring byen Kizel i Ural, går tilbage til samme år. I 1722–1723 St. Petersburg Berg College modtog mange rapporter om kullag i områderne Don- og Dnepr-floderne.
Udviklingen af den metallurgiske industri i mange lande havde en enorm indflydelse på den intensive søgning og udvikling af kulforekomster. Især udviklingen af Donetsk-bassinet er tæt forbundet med opførelsen af Lugansk jernstøberi, forarbejdning af lokale malme, som blev sat i drift i 1799. Samtidig med starten på opførelsen af anlægget blev der anlagt kulminer, primært nær landsbyen Bely, og derefter på et rigere depositum på højre bred Seversky Donets i Lisicha Balka (Lisichansk). Lisichansky-minen forblev den vigtigste kulminevirksomhed i Donbass indtil slutningen af 60'erne af det 19. århundrede, dvs. før opførelsen af større miner begyndte i dens centrale regioner.
Peter I's dekret af 7. december 1722 er bevaret: "For at grave kul og malme, som skriveren Kapustin meddelte, skal du sende et bud fra Bergkollegiet og på de steder af det kul og malme grave tre favne eller mere dybt og , efter at have akkumuleret pud til fem, tag det med til Bergkollegium og prøv det."
Tilsvarende begyndte kulforekomster at blive udviklet i andre kulminelande.
Gamle naturforskere anså evnen til at brænde for at være det vigtigste kendetegn ved fossile kul. Derfor er kronologien for menneskehedens opdagelse af kul forbundet med kronologien for udviklingen af teknologiske processer, hvor kul primært bruges som brændstof. Sandsynligvis var de gamle kinesere de første til at bruge kul som brændstof: ifølge nogle oplysninger, i en af de største kulregioner i Kina, Funshui, blev det brugt til at smelte kobber for 3 tusind år siden. Der kendes kinesiske afhandlinger fra det 2. århundrede f.Kr., som nævner brugen af kul til fremstilling af porcelæn, til fordampning af saltopløsninger osv. Ifølge den berømte rejsende Marco Polo, som besøgte Kina i 1310, blev kul meget brugt i industrien og til opvarmning. Omtrent samtidig er der referencer til brugen af kul som brændsel i England og Tyskland og til etableringen af de første kulminer i England.
Men selv i slutningen af det 17. århundrede var omfanget af kulproduktion og -anvendelse i Europa ubetydeligt. I kulmineregionen i England (Bristol) arbejdede således kun 123 mennesker i 70 miner. Dette skyldtes det faktum, at kul, selv om det er væsentligt bedre end brænde med hensyn til forbrændingsvarme og udviklet temperatur, stadig er ringere end dem i en række teknologiske egenskaber - antændelsestemperatur, svovlindhold - og i modsætning til tørt brænde, ryger det. Mens der var skove nok i Europa, og befolkningstætheden og industriudviklingsniveauet var lavt, foretrak de at nøjes med brænde til opvarmning, trætjære og harpiks som bindemidler og trækul som brændstof og malmreduktion i metallurgien.
Man mener, at begyndelsen til brugen af kul i kemisk-teknologisk retning blev lagt af kemikeren I. Bechers arbejde, der i 1681 fik patent på "en ny metode til fremstilling af koks og tjære af tørv og kul, aldrig tidligere opdaget eller anvendt af nogen." Dette var varmebehandlingen af kul uden luftadgang med destillation af flygtige stoffer og svovl, hvilket gjorde det til koks. I. Becher beskriver sin opfindelse således: „I Holland er der tørv, i England er der kul, men begge bruges næsten aldrig til forbrænding i højovne og til smeltning. Jeg har fundet en måde at forvandle både til godt brændsel, som ikke blot ikke ryger eller stinker, men også producerer den samme stærke ild, der er nødvendig til smeltning som trækul... Samtidig er det værd at være opmærksom på: hvordan svenskerne får deres harpiks fra fyrretræer, så jeg fik min harpiks i England fra kul, som er lig med svensk i kvalitet, og endda nogle kul er højere end det. Jeg udførte test både på træ og på reb, og harpiksen viste sig at være ret god...” I samme 1600-tal foretog englænderen D. Dodley eksperimentel højovnssmeltning på fossilt kul, men han beholdt detaljerne vedr. processen hemmelige og tog den med sig i graven.
Opdagelserne af I. Becher og D. Dodley spredte sig ikke i løbet af deres levetid. I mellemtiden, for at forsyne højovne og smedjer med trækul, blev skovene voldsomt ødelagt. For at bevare dem, det engelske parlament tilbage i 1558–1584. udstedt en række dekreter, der begrænser væksten og placeringen af metallurgiske virksomheder. Ikke desto mindre steg behovet for metal hurtigt, og i begyndelsen af det 17. århundrede var mange skove i Europa fuldstændig ødelagt. I mere industrielt udviklede lande - England, Tyskland, Holland, Frankrig - blev brænde og trækul bogstaveligt talt guld værd, hvilket kraftigt bremsede industriens udvikling og tvang en intensiv søgen efter alternativt brændsel.
Den første pålidelige information om organiseret søgning og udforskning af mineraler, især kul, i Rusland går tilbage til Peter I.
Ved dekret af Peter I i 1719 blev Berg Collegium (Berg Privilege) organiseret, som var betroet ledelsen af landets mineindustri og mineralefterforskning. Berghøjskolen tiltrak befolkningen "både på egen hånd og på fremmede lande for at søge, grave, smelte, koge og rense alle slags metaller ... og alle slags jordmalm og sten."
Første statistik over kulproduktionen for 1796–1801. tyder på, at der i disse år blev udvundet 2,4 tusinde tons kul, i 1810 - 2,5 og i 1820 - 4,1 tusinde tons kul.
Tilbage i 1757 M.V. Lomonosov udtrykte i sin "Fortælling om metallers fødsel" en hypotese om kuls planteoprindelse og var den første til at fremsætte ideen om, at kul blev dannet af tørv. Denne idé dannede senere grundlaget for den nu almindeligt accepterede "teori om transformationer." Det første arbejde med undersøgelsen af stenkul under et mikroskop tilhører mineingeniøren-kaptajn Ivanitsky (1842), som skrev: "Stenkuls planteoprindelse er utvivlsomt og kan næsten betragtes som bevist. Det er baseret på den gradvise overgang fra tørv og brunkul til de mest krystallinske kultyper og antracit.”
Begyndelsen på den industrielle revolution i Europa er ganske rigtigt forbundet med "opdagelsen" af fossilt kul til brug i industrien, som fandt sted 50-80 år efter I. Bechers opdagelser. I 1735 i England brugte A. Derby kul, eller mere præcist koks, opnået ved afbrænding af kul i såkaldte "dynger", hvor cirka en tredjedel af kullet blev afbrændt og to tredjedele blev til koks, som brændsel og en reduktionsmiddel til smeltning af metal i højovne I 1763 opfandt J. Watt i England, og 20 år efter det, I. Polzunov i Rusland, en dampmaskine, hvor fossilt kul blev brugt som brændsel. I samme 1763 byggede de franske metallurger Zhara i Lüttich (Belgien) og Janzen i Saar-regionen de første koksbatterier med produktion af metallurgisk koks og indfangning af kokstjære. Endelig, i 1792, gentog englænderen W. Murdoch ikke blot den hollandske naturforsker J.B.s 180 år gamle eksperimenter. van Galmont til at producere brændbar gas fra kul, men udstyrede også sit hus i Redruth med gasbelysning. Dette bestemte de vigtigste anvendelsesområder for fossilt kul: brændsel (til dampkedler og husholdningsbehov); brændstof og reduktionsmiddel (koks til metalsmeltning); råmaterialer til fremstilling af flydende og gasformige produkter, der igen anvendes som brændstof eller kemiske råvarer.
Den ledende rolle i indførelsen af gasbelysning i byer blev spillet i begyndelsen af 1800-tallet af englænderen F.-A. Vanzor. Måske var det lettere for ham at løse tekniske problemer end at overvinde sociale fordomme. Således skrev den berømte engelske forfatter W. Scott om Vanzor: ”En galning foreslår at oplyse London – med hvad tror du? Forestil dig - røg ... "Aviserne var fulde af udtalelser om, at kunstig belysning overtræder guddommelige love, ifølge hvilke der skulle være mørke om natten; at oplyste gader vil bidrage til en stigning i berusethed, fordærv af befolkningen og forkølelse (hvilket betyder natsnakkere); at med den nye belysning vil heste blive skræmt og tyve blive uforskammede... På trods af dette godkendte det engelske parlament i 1812 oprettelsen af verdens første "London and Westminster Company for Gas Lighting and Coke Production", i 1816 den første gas. fabrikken blev åbnet i USA i 1820 - i Frankrig, i 1835 - i Rusland. I 1885 forbrugte England omkring 2,5 milliarder m 3 lysgas og lidt mindre kulgas som husholdningsbrændsel til madlavning.
I begyndelsen af det 19. århundrede øgede udviklingen af produktionen af koks til metallurgi på den ene side og lysgas på den anden side mængden af produceret stenkulstjære yderligere og intensiverede arbejdet med at udforske mulighederne for dets anvendelse. I 1815 begyndte den engelske kemiker Accum at få lette olier fra harpiks - essenser, der fandt anvendelse som opløsningsmidler og erstatninger for træterpentin. I 1822 begyndte det første tjæredestillationsanlæg i England at producere let kultjære - nafta - til imprægnering af vandtætte stoffer og regnfrakker. I 1825 isolerede den store engelske fysiker og kemiker M. Faraday benzen fra kulforarbejdningsprodukter, hvilket lagde grundlaget for kemien af aromatiske forbindelser. I 1842 blev den russiske kemiker N.N. Zinin opdagede metoder til industriel produktion af kultjæreanilin, et vigtigt mellemprodukt i syntesen af kunstige farvestoffer. Denne opdagelse blev praktisk talt kun brugt i 1856, da den engelske studerende V. Perkin, der forarbejdede anilin, fik det første kunstige organiske farvestof - mauvais - og hurtigt organiserede produktionen af en række syntetiske farvestoffer i sit hjemland.
Det ser ud til, hvilken indvirkning opfindelsen af glødetråde i gaslamper kan have på kulkemien? Men faktum er, at benzen ikke var blevet udvundet af rågas før: kun dets tilstedeværelse gav tilfredsstillende lysstyrke. Og efter denne opfindelse, som gjorde det muligt at bruge gas "udtømt" for benzen til belysning, blev det muligt industrielt at udvinde rå benzen fra kulgas. Den tyske Brunk betragtes som "faderen" til industrielt råbenzen. I høj grad takket være ham øgede Tyskland i løbet af det sidste årti af det 19. århundrede produktionen af råbenzen fra kulforarbejdning med 50 gange.
I øjeblikket er verdens efterspørgsel efter råbenzen og andre flydende kulkemiske produkter ikke dækket af deres produktion fra koks- og semi-kokskul. Derfor får en række lande (Østrig, Estland, Israel osv.) dem fra deres olieskifer. Omkostningerne ved kulkemiske produkter opnået fra olieskifer er flere gange højere end prisen på råmaterialet. Skiferolie indeholder benzin-petroleumfraktionen selv i en større andel end stenkulstjære, og derfor planlægger eksempelvis Australien i fremtiden helt at erstatte importeret olie med lokal olieskifer.
Kul regerede suverænt som brændstof til kraftværker indtil opfindelsen af forbrændingsmotorer, der brugte olieprodukter og var meget mere bekvemme til mobil brug. I slutningen af den første tredjedel af det 20. århundrede var kul ikke kun fuldstændig erstattet af olieprodukter fra vej- og lufttransport, men mistede også mærkbart sin position inden for vand- og jernbanetransport. Men under betingelserne for olieblokaden, som Tyskland blev udsat for under Anden Verdenskrig, og Sydafrika i efterkrigsårene, viste kul sig at være et råstof, der kunne erstatte flydende motorbrændstoffer. Syntetiske flydende brændstoffer blev opnået fra kul ved hydrogenering (direkte fortætning), pyrolyse, kulforgasning, efterfulgt af katalytisk Fischer-Tropsch-syntese. Selv om syntetiske brændstoffer med hensyn til økonomiske indikatorer var dyrere end oliebrændstoffer, og deres produktion som regel ophørte, da blokaden blev ophævet, tvang den gradvise udtømning af oliereserverne og den stadige stigning i priserne på olieprodukter til yderligere udvikling i denne retning. Især i Ukraine er de mest gunstige til produktion af syntesebrændstoffer Dnepr brunkul, Lviv-Volyn sapropelitter og Boltysh olieskifer.
På trods af alle de mange forskellige anvendelser af fossile kul, er deres vigtigste forbrugere den dag i dag termisk energiteknik, metallurgi og i landdistrikter og udviklingslande - boligsektoren. Og jo mere kulforbruget voksede i disse sektorer, desto mere akut blev modsætningen mellem forholdet mellem de nødvendige og modtagne kulkvaliteter samt mellem produktionen under minedrift og forbruget af sorterede fraktioner og ugraderet fint kul. Derfor har man siden slutningen af 1800-tallet søgt intensivt efter metoder til at eliminere disse modsætninger, og ikke uden held.
For eksempel af alle mærker af kul med koksegenskaber, dvs. Når den opvarmes uden luftadgang, besidder evnen til ikke kun at frigive flygtige stoffer og svovl, men også at sintre ind i en monolit med en given porøsitet og mekaniske egenskaber, kun af kvaliteterne Zh (fedt) og K (koks), andelen af som i den samlede produktionsmængde er relativt lille og ikke opfylder koksproduktionens behov. Forskning i arten og arten af plastificering og efterfølgende hærdning af kul, påbegyndt i 20'erne af det tyvende århundrede af F. Fischer og efterfølgende udviklet af G.L. Stadnikov, D. van Krevelen, N.S. Gryaznov tillod ikke kun at skabe en harmonisk teori om plastificering, men også at etablere muligheden for at opnå koksladninger (blandinger) fra kul med lavere (gas, langflammet gas) og højere (mager sintrings) grader af metamorfose, som næsten fordoblet råvaregrundlaget til fremstilling af metallurgisk koks.
De giftige gasser, der viste sig så forfærdelige på slagmarkerne under Første Verdenskrig, blev hentet fra kul. Men på grundlag af kul, selv om det oprindeligt var trækul, blev der lavet et middel til beskyttelse mod dem. Trækuls medicinske egenskaber blev beskrevet af Hippokrates 400 f.Kr., men først i 1785 var en fremtrædende russisk kemiker og farmaceut, akademiker T.E. Lovitz viste, at de er en konsekvens af dets absorberende eller adsorptionsegenskaber. Lovitz lagde ikke kun grundlaget for teorien om adsorption, men brugte også effektivt trækul til at rense og affarve sukkersirup og melasse, drikkevand, rå salpeter og endda alkohol.
Under Første Verdenskrig blev den russiske professor N.D. Zelinsky opfandt metoder til aktivering af trækul med vanddamp og organiske stoffer og brugte med succes aktivt kul i gasmasker. I øjeblikket bruger industrien mange tusinde tons teknisk aktivt kul, primært til spildevandsrensning. Disse tekniske adsorbenter opnås ved at aktivere ikke træ, men fossile kul.
Lagmetoden til afbrænding af kul, som var den eneste metode til komfurer, pejse, dampmaskiner og tidlige dampkedler, krævede brug af klumpkul (en meget lille andel af fines var tilladt). Dette skyldes, at der med naturligt træk mellem kulpartiklerne i laget skal være plads nok til fri adgang til oxidationsmidlet, og med tvungen træk (blæsning) bør små partikler ikke føres ud af laget. I den periode, hvor kul blev udvundet i hånden, blev den nødvendige andel af stenkul under minedrift leveret af minearbejdere. Samtidig blev sømmen ikke helt fjernet, og minearbejdernes arbejdsproduktivitet var lav. Stigningen i produktionen forårsaget af øget forbrug, som først blev mulig med mekaniseringen af miner, øgede markant andelen af bøder i mængden af udvundet kul. Men forbrændingen af fast brændsel, som i sin størrelse ikke opfylder de optimale krav, reducerer effektiviteten af dets anvendelse med 15-20%, og i nogle tilfælde stopper forbrændingsprocessen helt. I den forbindelse opstod opgaven med at agglomerere (brikettere) fint kul til teknologier baseret på forbrug af klumper (højkvalitets) kul, og sideløbende opgaven med at udvikle teknologier, hvor det er muligt at bruge fint kul og støv uden at agglomerere dem.
Typisk bliver tørv, brunkul, sigtning af stenkul og antracit, finkornet halvkoks og koks udsat for brikettering. De største forbrugere af briketter er den kommunale sektor og koksindustrien. Historisk set var to metoder til mekanisk fremstilling af briketter de første, der dukkede op: uden bindemidler (på grund af tørvs og brunkuls egne bindingsegenskaber) ved en temperatur på 40–80°C og et pressetryk på 80 MPa eller mere; med tilsætning af et bindemiddel (råoliebitumen eller stenkulstjærebeg), der er nødvendigt for at sikre vedhæftning mellem partikler af stenkul, antracit, halvkoks og koksbrise ved en temperatur på 80-100°C og et pressetryk på 15-25 MPa.
Historien om indenlandsk kulbriketproduktion går tilbage til midten af det 19. århundrede. I 1870 blev den første fabrik bygget i Odessa, der producerede antracitbriketter til handelsflådens skibe. I det 20. århundrede blev briketfabrikker til antracitpiller sat i drift i Donbass (Mospinskaya, Donetskaya osv.), samt store brunkulsbriketfabrikker ved brunkulsforekomsten i Alexandria.
I de seneste årtier har området for brikettering med varmebehandling af de indledende kulfindele eller briketter ved temperaturer på 400-500°C været aktivt i udvikling i verden. Disse teknologier gør det muligt at opnå såkaldt "røgfri" husholdningsbrændstof af øget miljømæssig renhed (med reduceret svovlindhold og mindre røgfyldt ved forbrænding), samt støbt koks, som udvider sig yderligere
Det er brændstofbasen for koksindustrien.
Brugen af fossile kul som brændsel steg umådeligt med fremkomsten af dampmaskiner og især med fremkomsten af maskiner, der er i stand til at omdanne den termiske energi fra afbrænding af kul til elektricitet (de første termiske kraftværker - TPP'er). På termiske kraftværker bruges kuls termiske energi til at generere damp i en kedel, som roterer en dampturbinerotor forbundet med rotoren på en elektrisk energigenerator - den mest bekvemme type energi for forbrugeren. De første termiske kraftværker dukkede op i slutningen af det 19. århundrede (i 1882 - i New York, i 1883 - i St. Petersborg, i 1884 - i Berlin, i 1895 - i Kiev). De var udstyret med lagovne, som i lang tid var de vigtigste anordninger til afbrænding af store mængder brændstof og blev meget brugt til kedler med en dampkapacitet på 20-30 t/t. Men ud over den begrænsning af skalaen og den lave effektivitet, der er forbundet med røggassernes relativt lave temperatur, var deres største ulempe kravet om tilførsel af kul i form af klumper og begrænsningen af andelen af fine partikler, hvilket førte til til stor kulstofoverførsel fra forbrændingsvolumenet.
Situationen ændrede sig i slutningen af 20'erne af det tyvende århundrede, da man i en række lande udviklede og introducerede ovne til afbrænding af fast brændsel i støvet tilstand, hvilket gjorde det muligt at inkludere fint kul, herunder højt askeindhold (op til 25-30%), i brændstofbasen af termiske kraftværker - for antracit og magert kul, op til 30-40% for stenkul), jordnære brune kul, skifer, og øger også effektiviteten af kraftenheder til 35-40 %. På nuværende tidspunkt sendes således hovedsageligt lavkvalitetskul og uklassificerede finter til energisektoren, hvilket frigør højkvalitetskul til andre formål.
Selvom pulveriseret kul, eller kammerovne er de mest almindelige inden for termisk kraftteknik i dag, bliver de i stigende grad erstattet af ovne med cirkulerende fluidiseret leje (CFB) opfundet i 60'erne af det tyvende århundrede i Tyskland, som også bruger fint kul, men har en række teknologiske og miljømæssige fordele.
ejendom Kedelenheder med en cirkulerende fluid bed er karakteriseret ved lave emissioner af nitrogenoxider (på grund af den lavere procestemperatur og organiseringen af en reduktionszone i ovnen) og svovl (på grund af bindingen af kulsvovl i ovnen med kalksten), en bred vifte af belastningskontrol, og vigtigst af alt - reducerede krav til askeindholdet i kul, hvilket tillader brug til forbrænding ikke kun råkul med højt askeindhold, men også affald fra kulforberedelse. Den første kraftenhed i Ukraine med en cirkulerende fluid bed med en elektrisk kapacitet på 210 MW, der anvender antracitgylle som brændstof, er ved at blive sat i drift hos Starobeshivska TPP.
For næsten 200 år siden forklarede den geniale russiske videnskabsmand M.V. Lomonosov helt korrekt dannelsen af fossilt kul fra planterester, svarende til hvordan tørv dannes nu. Lomonosov angav også de nødvendige betingelser for omdannelsen af tørv til kul: nedbrydning af vegetation "uden fri luft", høj temperatur inde i Jorden og "tyngde af taget", dvs. stentryk.
Det tager meget lang tid for tørv at blive til kul. Tørv samler sig i sumpen, og ovenfra er sumpen bevokset med flere og flere lag af planter. På dybden ændrer tørven sig konstant. De komplekse kemiske forbindelser, der udgør planter, nedbrydes til mere simple. Den ene del opløses og føres væk med vand, den anden går i gasform: kuldioxid og lysende gas - metan (den samme gas brænder i vores komfurer). Svampe og bakterier, der bor i alle tørvemoser, spiller en stor rolle i dannelsen af kul. De hjælper med at nedbryde plantevæv. Under processen med disse ændringer i tørv akkumuleres det mest vedholdende stof i det - kulstof. Efterhånden som tørven ændrer sig, bliver den mere og mere rig på kulstof.
Ophobningen af kulstof i tørv sker uden adgang til oxygen, ellers ville kulstof, kombineret med oxygen, blive fuldstændig til kuldioxid og fordampe. De resulterende tørvelag isoleres først fra luftens ilt af vandet, der dækker dem, derefter af de nyligt opståede tørvelag.
Sådan foregår processen med at omdanne tørv til fossilt kul gradvist. Der er flere hovedtyper af fossilt kul: brunkul, brunkul, stenkul, antracit, mosehoved osv.
Den mest lignende tørv er brunkul - løst brunkul af ikke særlig gammel oprindelse. Rester af planter, hovedsageligt træ, er tydeligt synlige i den (deraf navnet "brunkul", som betyder "træ"). Brunkul er træagtig tørv. I moderne tørvemoser i den tempererede zone dannes tørv hovedsageligt af tørvemos, sedge og siv, men i den subtropiske zone af kloden, for eksempel i skovsumpene i Florida i USA, dannes der også træagtig tørv, meget lig fossil brunkul.
Med større nedbrydning og ændring af planterester skabes brunkul. Dens farve er mørkebrun eller sort; den er stærkere end brunkul, trærester er mindre almindelige i den og er sværere at gennemskue. Ved forbrænding producerer brunkul mere varme end brunkul, fordi det er rigere på kulstof. Brunkul bliver ikke altid til stenkul med tiden. Det er kendt, at brunkul fra Moskva-bassinet er af samme alder som stenkul på den vestlige skråning af Ural (Kizelovsky-bassinet). Processen med at omdanne brunkul til stenkul sker kun, når lag af brunkul synker ned i dybere horisonter af jordskorpen eller bjergbyggeprocesser. For at omdanne brunkul til stenkul eller antracit er der behov for en meget høj temperatur og højt tryk i jordens tarme. I kul er planterester kun synlige under et mikroskop; den er tung, skinnende og ofte meget stærk. Nogle kultyper er selv eller sammen med andre varianter koksede, det vil sige, at de bliver til koks.
Den største mængde kulstof indeholder sort skinnende kul - antracit. Du kan kun finde planterester i den under et mikroskop. Ved forbrænding producerer antracit mere varme end alle andre kultyper.
Mosehoved er et tæt sort kul med en conchoidal frakturoverflade; når den tørdestilleres, producerer den en stor mængde stenkulstjære - et værdifuldt råmateriale til den kemiske industri. Mosehoved er dannet af alger og sapropel.
Jo længere kul der ligger i jordens lag og jo mere det udsættes for tryk og dyb varme, jo mere kulstof indeholder det. Antracit indeholder omkring 95 % kulstof, brunkul indeholder omkring 70 %, og tørv indeholder fra 50 til 65 %.
I sumpen, hvor tørv i første omgang ophobes, falder normalt ler, sand og forskellige opløste stoffer sammen med vand. De danner mineralske urenheder i tørv, som så forbliver i kul. Disse urenheder danner ofte mellemlag, der deler kullaget i flere lag. Urenheden forurener kullet og gør det svært at udvinde.
Når kul afbrændes, forbliver alle mineralske urenheder i form af aske. Jo bedre kul, jo mindre aske skal det indeholde. I gode kultyper er det kun et par procent, men nogle gange når mængden af aske 30-40%. Hvis askeindholdet er mere end 60%, så brænder kullet slet ikke og er ikke egnet til brændstof.
Kulsømme er forskellige ikke kun i deres sammensætning, men også i struktur. Nogle gange består hele tykkelsen af sømmen af rent kul. Det betyder, at den er dannet i en tørvemose, hvor næsten intet vand, forurenet med ler og sand, kom ind. Sådant kul kan afbrændes med det samme. Oftere veksler kullag med ler- eller sandlag. Sådanne kullag kaldes komplekse. I dem indeholder for eksempel et 1 m tykt lag ofte 10-15 lag ler, hver flere centimeter tykt, mens rent kul kun udgør 60-70 cm; Desuden kan kullet være af meget god kvalitet.
For at opnå brændsel fra kul med et lavt indhold af fremmede urenheder, beriges kul. Stenen fra minen sendes straks til forarbejdningsanlægget. Der knuses stenen udvundet fra minen i små stykker i specielle maskiner, og så skilles alle lerklumper fra kullet. Ler er altid tungere end kul, så blandingen af kul og ler vaskes med en vandstrøm. Strålens kraft er valgt sådan, at den fører kullet bort, mens det tungere ler bliver i bunden. Derefter ledes vandet og kullet gennem en fin rist. Vandet dræner, og kullet, der allerede er rent og fri for lerpartikler, samler sig på ristens overflade. Denne type kul kaldes beriget kul. Der vil være meget lidt aske tilbage i den. Det sker, at aske i kul viser sig ikke at være en skadelig urenhed, men et mineral. For eksempel danner fint, lerholdigt mudder, der føres ind i en sump af vandløb og floder, ofte lag af værdifuldt brandsikkert ler. Det er specielt udviklet, eller asken, der er tilbage efter forbrændingen af kul, opsamles og bruges derefter til fremstilling af porcelænsservice og andre produkter. Nogle gange findes kul i asken.
Hvis du finder en fejl, skal du markere et stykke tekst og klikke Ctrl+Enter.
Stuart E. Nevins, MSc.
Akkumulerede, komprimerede og forarbejdede planter danner en sedimentær sten kaldet kul. Kul er ikke kun en kilde af stor økonomisk betydning, men også en klippe, der har en særlig appel til jordhistoriestuderende. Selvom kul udgør mindre end én procent af jordens sedimentære bjergarter, er det af stor betydning for geologer, der har tillid til Bibelen. Det er kul, der giver den kristne geolog et af de stærkeste geologiske argumenter til fordel for virkeligheden af den globale Noahflod.
To teorier er blevet foreslået for at forklare dannelsen af kul. En populær teori, holdt af de fleste uniformitære geologer, er, at de planter, der udgør kul, akkumulerede i store ferskvandssumpe eller tørvemoser over mange tusinde år. Denne første teori, som involverer væksten af plantemateriale, hvor det findes, kaldes autokton teori .
Den anden teori antyder, at kullagene akkumulerede fra planter, der hurtigt blev transporteret fra andre steder og aflejret under oversvømmede forhold. Denne anden teori, ifølge hvilken bevægelsen af planterester fandt sted, kaldes allokton teori .
Fossiler i kul
De typer plantefossiler, der findes i kul, er åbenbart støtter ikke den autoktone teori. Fossile klubmostræer (f.eks. Lepidodendron Og Sigillaria) og kæmpe bregner (især Psaronius), der er karakteristisk for Pennsylvania-kullejer, kan have haft en vis økologisk tolerance over for sumpede forhold, hvorimod andre fossile planter i Pennsylvania Basin (f.eks. nåletræer) Cordaites, kæmpe padderok overvintring Calamites, forskellige uddøde bregnelignende gymnospermer) på grund af deres grundlæggende struktur må have foretrukket veldrænet jord frem for sumpe. Mange forskere mener, at fossile planters anatomiske struktur indikerer, at de voksede i tropiske eller subtropiske klimaer (et argument, der kan bruges mod den autoktone teori), da moderne moser er de mest omfattende og har den dybeste ophobning af tørv i køligere klimaer højere breddegrader. På grund af solens øgede fordampningskapacitet er moderne tropiske og subtropiske områder de fattigste på tørv.
Findes ofte i kul marine fossiler, såsom fossile fisk, bløddyr og brachiopoder (brachiopoder). Kullag indeholder kulkugler, som er afrundede masser af sammenkrøllede og utroligt velbevarede planter, samt fossile dyr (inklusive havdyr), der er direkte relateret til disse kullag. Det lille marine annelid Spirorbis findes typisk knyttet til kulanlæg i Europa og Nordamerika, der går tilbage til karbonperioden. Da den anatomiske struktur af fossile planter kun giver meget lidt indikation af, at de var tilpasset marine moser, tyder forekomsten af havdyr med ikke-marine planter på, at blanding fandt sted under translokation, hvilket understøtter den alloktone teorimodel.
Blandt de mest fantastiske typer fossiler, der findes i kullag er lodrette træstammer, som er vinkelret på sengetøjet og ofte skærer snesevis af fod af sten. Disse lodrette træer findes ofte i lag, der er forbundet med kulaflejringer, og i sjældne tilfælde findes de i selve kullet. Under alle omstændigheder skal sediment hurtigt samle sig for at dække træerne, før de forringes og falder.
Hvor lang tid tager det for lag af sedimentær bjergart at dannes? Tjek dette ti meter høje forstenede træ, et af hundredvis opdaget i kulminerne i Cookeville, Tennessee, USA. Dette træ starter i et kullag, går op gennem adskillige lag og ender til sidst i et andet kullag. Tænk over det: hvad ville der ske med toppen af træet i løbet af de tusinder af år, det tager (ifølge evolutionen) at danne sedimentære lag og kullag? Det er klart, at dannelsen af sedimentære lag og kullag skulle være katastrofal (hurtig) for at begrave træet i oprejst stilling, før det rådnede og faldt. Sådanne "stående træer" findes adskillige steder på jorden og på forskellige niveauer. På trods af beviserne er lange tidsperioder (nødvendige for evolutionen) klemt mellem lagene, hvilket der ikke er bevis for.
Man kan have det indtryk, at disse træer er i deres oprindelige vækstposition, men nogle beviser tyder på, at dette slet ikke er tilfældet, faktisk det modsatte. Nogle træer krydser lagene diagonalt, og nogle findes helt på hovedet. Nogle gange ser det ud til, at lodrette træer har slået rod i en vækstposition i lag, der er fuldstændig gennemtrængt af et andet lodret træ. De hule stammer af fossile træer er normalt fyldt med sediment, der er anderledes end de omgivende klipper. Logikken anvendt på de beskrevne eksempler peger på bevægelsen af disse stammer.
Fossile rødder
Det vigtigste fossil, der er direkte relevant for debatten om kuls oprindelse, er stigmaria- fossil rod eller rhizom. Stigmaria findes oftest i lag, der ligger under kullag og som regel er direkte relateret til lodrette træer. Det troede man stigmaria, som blev udforsket for 140 år siden af Charles Lyell og D.W. Dawson i Carboniferous-kulrækken i Nova Scotia giver utvetydige beviser for, at planten voksede på dette sted.
Mange moderne geologer fortsætter med at insistere på, at stigmaria er en rod, der er dannet på netop dette sted, og som strækker sig ind i jorden under kulsumpen. Nova Scotia kulsekvensen er for nylig blevet genudforsket af N.A. Rupke, der opdagede fire argumenter for allokton oprindelse af stigmaria , opnået baseret på undersøgelsen af sedimentære aflejringer. Det fundne fossil er normalt klastisk og er sjældent knyttet til stammen, hvilket indikerer en foretrukken orientering af dens vandrette akse, som blev skabt som et resultat af strømmens virkning. Derudover er stammen fyldt med sedimentær bjergart, der ikke ligner den klippe, der omgiver stammen, og den findes ofte i mange horisonter i lag, der er helt gennemtrængt af lodrette træer. Rupkes forskning sår alvorlig tvivl om den populære autoktone forklaring på andre lag, hvori stigmaria.
Cyklotemaer
Kul forekommer normalt i en sekvens af sedimentære bjergarter kaldet cyklethem .Idealiseret Pennsylvania cyklethem kan have lag, der blev aflejret i følgende stigende rækkefølge: sandsten, skifer, kalksten, underliggende ler, kul, skifer, kalksten, skifer. I typisk cyklotem, som regel mangler et af de konstituerende lag. På hvert sted cyklotemaer hver aflejringscyklus gentages typisk snesevis af gange, hvor hver aflejring ligger over den foregående indbetaling. Beliggende i Illinois halvtreds successive cyklusser, og mere end hundrede sådanne cykler ligger i West Virginia.
Selvom kullaget, der indgår i den typiske cyklotemaer, normalt ret tynd (typisk en tomme til flere fod tyk) kullets sideplacering har utrolige dimensioner. I en af de moderne stratigrafiske undersøgelser4 blev der tegnet et forhold mellem kulforekomster: Broken Arrow (Oklahoma), Crowburg (Missouri), Whitebrest (Iowa), Colchester Number 2 (Illinois), Coal IIIa (Indiana), Schultztown (Western Kentucky) , Princess Number 6 (Eastern Kentucky) og Lower Kittanning (Ohio og Pennsylvania). De danner alle én, enorm kullag, der strækker sig til hundrede tusinde kvadratkilometer i det centrale og østlige USA. Ingen moderne sump har et område, der endog lidt nærmer sig størrelsen af kulforekomsterne i Pennsylvania.
Hvis den autoktone model for kuldannelse er korrekt, må meget usædvanlige omstændigheder have gjort sig gældende. Hele området, ofte titusindvis af kvadratkilometer, skulle samtidig stige over havets overflade for at sumpen kunne samle sig, og så skulle det synke for at blive oversvømmet af havet. Hvis de fossile skove rejste sig for højt over havets overflade, ville sumpen og dens antiseptiske vand, der skulle ophobes tørv, simpelthen fordampe. Hvis havet skulle invadere mosen, mens tørven akkumulerede, ville marine forhold ødelægge planterne og andre sedimenter, og tørven ville ikke blive aflejret. Så, ifølge den populære model, ville dannelsen af en tyk kullag indikere opretholdelsen af en utrolig balance over mange tusinde år mellem hastigheden af tørveakkumulering og havniveaustigning. Denne situation virker mest usandsynlig, især hvis vi husker, at cyklotem gentages i et lodret snit hundredvis af gange eller endda mere. Eller måske kan disse cyklusser bedst forklares som akkumuleringer, der opstod under den successive stigning og fald i oversvømmelsesvandet?
Skifer
Når det kommer til cyklothemer, er det underliggende ler af størst interesse. Det underliggende ler er et blødt lag af ler, der ikke er arrangeret i plader og ofte ligger under kullaget. Mange geologer mener, at dette er den fossile jord, som sumpen eksisterede på. Tilstedeværelsen af underliggende ler, især når det er fundet stigmaria, tolkes ofte som bevis nok autokton oprindelse af kuldannende planter.
Nyere forskning har dog sået tvivl om fortolkningen af det underliggende ler som fossil jord. Der blev ikke fundet jordegenskaber, der lignede moderne jord i det underliggende ler. Nogle mineraler, der findes i den underliggende jord, er ikke de typer mineraler, der bør findes i jorden. Tværtimod har de underliggende ler som regel rytmisk lagdeling (grovere granulært materiale er placeret helt nederst) og tegn på dannelse af lerflager. Disse er simple karakteristika for sedimentære bjergarter, der ville dannes i ethvert lag, der akkumulerede i vand.
Mange kullag hviler ikke på de underliggende ler, og tegn på eksistensen af jord er fraværende. I nogle tilfælde hviler kullag på granit, skifer, kalksten, konglomerat eller andre sten, der ikke ligner jord. Underliggende ler uden underliggende kullag er almindeligt, ligesom underliggende ler ofte ligger oven på en kullag. Manglen på genkendelig jord under kullagene indikerer, at ingen form for frodig vegetation kunne vokse her og understøtter ideen om, at kuldannende planter blev transporteret hertil.
Kul struktur
At studere den mikroskopiske struktur og struktur af tørv og kul hjælper med at forstå kullens oprindelse. A. D. Cohen var banebrydende for en sammenlignende strukturel undersøgelse af moderne autoktone tørv afledt af mangrover og sjældne moderne alloktone kystørv fra det sydlige Florida. De fleste autoktone tørv indeholdt plantefragmenter, der havde en uordnet orientering med en overvejende matrix af finere materiale, mens allokton tørv havde en orientering dannet af vandstrømme med aflange akser af plantefragmenter, der som regel var placeret parallelt med kystoverfladen med en karakteristisk fravær af finere materiale matrix. Dårligt sorteret planterester i autoktone tørv havde en grov struktur på grund af den sammenflettede masse af rødder, mens autoktone tørv havde en karakteristisk mikrolag på grund af fraværet af indgroede rødder.
I forbindelse med denne undersøgelse bemærkede Cohen: "En af de ting, der kom frem fra undersøgelsen af allokton tørv, var, at lodrette mikrotomsektioner af dette materiale lignede mere tynde sektioner af kulkul end nogen undersøgt autokton prøve.". Cohen bemærkede, at egenskaberne ved denne autoktone tørv (orientering af aflange fragmenter, sorteret granulær struktur med et generelt fravær af finere matrix, mikrolag med fravær af sammenfiltret rodstruktur) er også kendetegn ved kul fra karbonperioden!
Klumper i kul
Et af de mest imponerende ydre træk ved kul er de store klumper, det indeholder. I over hundrede år er disse store klumper blevet fundet i kullag rundt om i verden. P.H. Price foretog en undersøgelse, hvor han undersøgte store blokke af Sewell-kulfeltet, som ligger i West Virginia. Gennemsnitsvægten af de indsamlede 40 kampesten var 12 pund, og den største kampesten vejede 161 pund. Mange af brostenene var vulkansk eller metamorfe sten, i modsætning til alle andre udspring i West Virginia. Price antydede, at store blokke kunne være blevet viklet ind i træernes rødder og transporteret hertil langvejs fra. Tilstedeværelsen af store klumper i kullet understøtter således den alloktone model.
Koalificering
Tvister om karakteren af processen med at omdanne tørv til kul har stået på i mange år. En eksisterende teori tyder på, at det er det tid er en vigtig faktor i karboniseringsprocessen. Men denne teori faldt i unåde, fordi det blev konstateret, at der ikke var nogen systematisk stigning i det metamorfe stadium af kul over tid. Der er flere tilsyneladende uoverensstemmelser: brunkul, som er det laveste stadie af metamorfosen, forekommer i nogle af de ældste kulholdige sømme, mens antraciter, som repræsenterer det højeste stadium af kulmetamorfosen, forekommer i de yngre sømme.
Den anden teori om processen med at omdanne tørv til kul antyder, at hovedfaktoren i processen med kulmetamorfose er tryk. Denne teori modbevises imidlertid af talrige geologiske eksempler, hvor kulens metamorfe fase ikke øges i stærkt deformerede og foldede lag. Desuden viser laboratorieforsøg, at stigende tryk faktisk kan sænk farten kemisk omdannelse af tørv til kul.
Den tredje teori (langt den mest populære) antyder, at den vigtigste faktor i processen med kulmetamorfi er temperatur. Geologiske eksempler (vulkaniske indtrængen i kullag og underjordiske minebrande) viser, at forhøjede temperaturer kan forårsage forkulning. Laboratorieforsøg har også været ret succesrige med at bekræfte denne teori. Et eksperiment udført ved hjælp af en hurtig opvarmningsproces producerede et antracitlignende stof på få minutter, hvor det meste af varmen blev genereret fra omdannelsen af cellulosematerialet. Kulmetamorfose kræver således ikke millioner af års varme og tryk – den kan dannes ved hurtig opvarmning.
Konklusion
Vi ser, at et væld af støttende beviser stærkt beviser sandheden af den alloktone teori og bekræfter akkumuleringen af flere kullag under Noas Syndflod. Lodrette fossile træer i kullag bekræfte hurtig akkumulering planterester. Havdyr og terrestriske (ikke sumpvoksende) planter fundet i kul antyder deres bevægelse. Mikrostrukturen af mange kullag har distinkte partikelorienteringer, sorterede kornstrukturer og mikrolag, der indikerer bevægelse (i stedet for in situ vækst) af plantemateriale. Store klumper i kullet indikerer bevægelsesprocesser. Fraværet af jord under mange kullag bekræfter det faktum, at kuldannende planter flød med strømmen. Kul har vist sig at danne systematiske og typiske portioner cyklethem, der tydeligvis ligesom andre sten blev aflejret af vand. Forsøg, der undersøger ændringer i plantemateriale, viser, at kullignende antracit ikke tager millioner af år at danne – det kan hurtigt dannes under påvirkning af varme.
Links
*Professor i geologi og arkæologi ved Christian Heritage College, El Cajon, Californien.
"Hvordan kul blev dannet" vil den korte besked, der præsenteres i denne artikel, hjælpe dig med at forberede dig til lektionen og udvide din viden om dette emne.
Budskabet "Hvordan kul blev dannet"
Kul er et uerstatteligt, udtømmeligt fast mineral, der bruges af mennesker til at generere varme under dets forbrænding. Det hører til de sedimentære bjergarter.
Hvad skal der til for at danne kul?
For det første meget tid. Når der dannes tørv af planter i bunden af sumpe, opstår der kemiske forbindelser: planterne går i opløsning, opløses delvist eller bliver til metan og kuldioxid.
For det andet alle slags svampe og bakterier. Takket være dem nedbrydes plantevæv. Tørv begynder at akkumulere et persistent stof kaldet kulstof, som bliver mere og mere med tiden.
For det tredje mangel på ilt. Hvis det akkumulerede i tørv, ville kul ikke kunne dannes og ville simpelthen fordampe.
Hvordan dannes kul i naturen?
Kulaflejringer blev dannet af en enorm mængde plantemateriale. Ideelle forhold er, når alle disse planter akkumulerede på ét sted og ikke havde tid til at nedbrydes fuldstændigt. Sumpe er ideelt egnede til denne proces: vandet er fattigt på ilt, og derfor er bakteriernes vitale aktivitet suspenderet.
Efter at plantemassen har samlet sig i sumpene, før den når at rådne helt sammen, komprimeres den af jordbund. Sådan dannes udgangsmaterialet for kul – tørv. Lag af jord forsegler det i jorden uden adgang til ilt og vand. Med tiden bliver tørven til en søm af kul. Denne proces er langsigtet - en betydelig del af kulreserverne blev dannet for mere end 300 millioner år siden.
Og jo længere kullet ligger i jordens lag, jo mere udsættes fossilet for dyb varmes påvirkning og tryk. I sumpe, hvor der ophobes tørv, fører vandet sand, ler og opløste stoffer, som aflejres i kullet. Disse urenheder danner lag i mineralet og deler det i lag. Når kul renses, er der kun aske tilbage.
Der er flere typer kul - stenkul, brunkul, brunkul, mosehoved, antracit. I dag er der 3,6 tusinde kulbassiner i verden, som optager 15% af jordens jord. Den største procentdel af verdens fossile reserver tilhører USA (23 %), efterfulgt af Rusland (13 %) og tredjedel af Kina (11 %).
Vi håber, at rapporten "Hvordan kul blev dannet" hjalp dig med at forberede dig til lektionen. Du kan tilføje til beskeden om emnet "Hvordan kul blev dannet" gennem kommentarformularen.