Węgiel Kamienny - Flashcards

Węgiel Kamienny

Informacje Ogólne

• Węgiel jest jednym z najważniejszych pierwiastków na kuli ziemskiej obok tlenu, wodoru i azotu.
• Stanowi 0,13% zewnętrznej skorupy ziemskiej.
• Występuje jako wolny pierwiastek: diament i grafit.
• W stanie związanym występuje w węglanach (np. $CaCO<em>3$, $MgCO</em>3$, $FeCO_3$).
• Jako dwutlenek węgla: 0,03% w atmosferze ziemskiej, 60 razy więcej w wodzie morskiej.
• W związkach organicznych: metan, ropa naftowa, łupki bitumiczne, torf, węgiel brunatny, węgiel kamienny i antracyt.
• Organiczna substancja węglowa składa się z węgla, wodoru, tlenu, azotu, siarki i fosforu.
• Zawiera pierwiastki śladowe: ołów, kadm, miedź, cynk, chrom, nikiel, selen, arsen, kobalt, rtęć, wolfram, uran i inne.

Historia

• Węgiel kamienny znany w starożytności (kopalnie Chengi w Chinach).
• Filozof grecki Teofast nazwał go anthrax.
• Rzymianie wydobywali palną ziemię w okolicach St. Etiene.
• Marco Polo wspominał o nim w 1280 r.
• XII w. - początek kopalnictwa węglowego w Europie.
• Koniec XVIII w. - intensywny rozwój kopalnictwa węglowego, jako surowca do produkcji koksu i surówki żelaza.

Główne Ośrodki Wydobycia

• Niemcy (zagłębie Ruhry i Saary).
• Anglia (zagłębie Durham i Northumberland).
• Francja (region północny i Lotaryngia).
• USA (zachodnia Wirginia, Pensylwania, Ohio, Kentucky).
• Polska (Górny Śląsk).

Definicja

• Węgiel kamienny to skała osadowa pochodzenia organicznego (biolit).

Podział Skał Osadowych Pochodzenia Organicznego

• Biolity
  • Kaustobiolity (skały osadowe palne)
    • Humolity (węgle humusowe - z roślin lądowych)
      • Torf
      • Węgiel brunatny
      • Węgiel kamienny i antracyt
    • Humosapropele (pośrednie)
    • Sapropelity (węgle sapropelowe - z roślin i mikroorganizmów wodnych)
      • Szlam gnilny
      • Batchaszyt
      • Kennet
      • Bothed i Łupki bitumiczne
    • Liptobiolity
      • Bursztyn
      • Wosk ziemny
      • Piropissyt (woski i żywice)
  • Akaustobiolity (skały niepalne pochodzenia organicznego)
    • Utwory kredowe
    • Wapienie koralowe
    • Ziemie okrzemkowe
    • Fosforyty

Nazewnictwo

• Kaustobiolity - skały osadowe palne (grec. kaustos – palny, bios – żywy, lithos – kamień).
• Akaustobiolity - skały niepalne pochodzenia organicznego.
• Węgle humusowe - z roślin pochodzenia lądowego (łac. humus – próchnica).
• Węgle sapropelowe - z roślin i mikroorganizmów pochodzenia wodnego (grec. sapros – zgniły, phyton – roślina).

Powstawanie Złóż

• Węgiel kamienny - paleozoik (karbon i perm) - $300-200$ mln lat.
• Węgiel brunatny, lignity - mezozoik (kreda) - $100$ mln lat oraz kenozoik (trzeciorzęd) - $70-20$ mln lat.
• Torf - kenozoik (czwartorzęd) - $2$ mln lat do chwili obecnej.

Tabela Stratygraficzna (Uproszczona)

Stadia Tworzenia Się Węgla

• Stadium biochemiczne.
• Stadium geochemiczne.

Schemat

• Materiał roślinny → utorfienie → torf (faza biochemiczna) → diageneza → węgiel brunatny (faza geochemiczna) → metamorfizm → węgiel kamienny → metamorfizm → antracyt.

Analiza Elementarna

• Składniki grupowe oraz ich zawartość procentowa:
  • Celuloza: C - $44,4$, H - $6,2$, O - $49,4$
  • Lignina: C - $63,1$, H - $5,9$, O - $31,0$
  • Białka: C - $50-55$, H - $6,5-7,2$, O - $20,0-23,7$, N - $15,2-19,2$, S - $0,3-2,4$
  • Tłuszcze: C - $76-79$, H - $11-13$, O - $10-12$
  • Woski: C - $80-82$, H - $13-14$, O - $4-6$
  • Żywica: C - $75,70$, H - $9,45$, O - $14,50$, N - $0,34$

Skład Chemiczny Roślin

Skład Elementarny Produktów Wyjściowych Grup Genetycznych Kaustobiolitów

Utwory Petrograficzne Węgli

• Litotypy – podstawowe typy skał rozpoznawalne makroskopowo.
• Mikrolitotypy – zespoły macerałów rozpoznawalne pod mikroskopem.
• Macerały – podstawowe jednorodne składniki mikroskopowe węgla.

Litotypy Węgla Kamiennego

• Węgiel błyszczący (witryn).
• Węgiel półbłyszczący (klaryn).
• Węgiel matowy (duryn).
• Węgiel włóknisty (fuzyn).

Mikrolitotypy Węgla Kamiennego

• Jednomaceralne:
  • witryt
  • liptyt
  • inertyt
• Dwumaceralne:
  • klaryt
  • witrynertyt
  • duryt
• Trójmaceralne:
  • trimaceryt

Macerały Węgla Kamiennego

• Witrynit.
• Egzynit.
• Inertynit.
• W każdej z tych grup wyróżnia się submacerały, odmiany macerałów i kryptomacerały.
• Macerały bada się pod względem odbijania światła od powierzchni.

Klasyfikacja Paliw Stałych (wg T. Laskowskiego i B. Rogi, 1949)

• drewno - 0
• torfy - 1
• węgle brunatne - 2
• węgle kamienne - 3
• antracyt - 4
• grafit - 5

Polska Klasyfikacja Węgli Kamiennych

Sortymenty Węgla

Położenie Geologiczne Karbońskich Zagłębi Węglowych w Polsce

• Górnośląskie Zagłębie Węglowe (GZW).
• Dolnośląskie Zagłębie Węglowe (DZW) - zlikwidowane kopalnie.
• Lubelskie Zagłębie Węglowe (LZW).

Górnośląskie Zagłębie Węglowe (GZW) – Podstawowe Dane

• Zajmuje na terytorium Polski obszar około $5600 <br />\newline km^2$.
• Złoża obecnie eksploatowane mają około $1106 <br />\newline km^2$ (20% powierzchni).
• Złoża rezerwowe o zasobach rozpoznanych szczegółowo (kategoria C1) zajmują $622 <br />\newline km^2$ (11%).
• Złoża rezerwowe o zasobach rozpoznanych wstępnie (kategoria C2 i D) – $515 <br />\newline km^2$ (9%).
• Złoża wyeksploatowane lub zaniechane – $842 <br />\newline km^2$ (15%).
• Obszary perspektywiczne zajmują około 23% powierzchni.
• Zasoby GZW stanowią 79,1% udokumentowanych zasobów bilansowych w Polsce.

Typy złóż węgli kamiennych w GZW ze względu na wykształcenie złoża

A. pokłady cienkie i średniej miąższości, rozmieszczone w profilu mniej więcej równolegle,
B. grube i bardzo grube pokłady położone blisko siebie,
C. cienkie pokłady o dość stałej miąższości, zwykle nie przekraczającej 1,5 m, rzadko rozmieszczone w profilu,
D. bardzo liczne cienkie pokłady o miąższości rzadko przekraczającej 1,5 m, gęsto rozmieszczone w profilu, często wyklinowujące się i rozszczepiające.

Przeciętne warunki eksploatacji węgla w GZW

• Duże zróżnicowanie miąższości pokładów.
• Stosunkowo prosta tektonika.
• Małe zawodnienie.
• Duże zagrożenia naturalne (gazowe i tąpaniami).
• Duża głębokość występowania maksimum zasobów.
• Średnie zróżnicowanie typów węgla.
• Trudne warunki geotermiczne.
• Podrzędne występowanie kopalin towarzyszących.
• Udział części zasobów w filarach ochronnych.

Dolnośląskie Zagłębie Węglowe

• Obszar zlikwidowanych kopalń.

Lubelskie Zagłębie Węglowe – Podstawowe Dane

• Rozpościera się na obszarze 9100 km2.
• Głębokość zalegania złóż wynosi od 360 do ponad 1000 m.
• Złoża udokumentowane zajmują obszar 1022 km2.
• Złoża rezerwowe 339 km2.
• Złoża rozpoznane wstępnie – 606 km2.
• Zasoby bilansowe LZW stanowią około 20,9% polskich zasobów bilansowych węgla kamiennego.

Najważniejsze Firmy Górnicze w Polsce

• Polska Grupa Górnicza (PGG).
• Jastrzębska Spółka Węglowa (JSW).
• Lubelski Węgiel Bogdanka.
• Południowy Koncern Węglowy.

Polska Grupa Górnicza (PGG) - Dane za 2023 rok

• Wydobycie – 23,5 mln ton.
• Zatrudnienie – 36 500 osób.
• Przychody ze sprzedaży – 16,112 mld zł.
• Zysk netto – 2,356 mld zł.
• Wpłata do budżetu państwa – 373,4 mln zł.
• Wpłata na Rządowy Fundusz Rozwoju Dróg – 186,7 mln zł.
• Pozostałe środki przeznaczono na spłatę zobowiązań i inwestycje.

Jastrzębska Spółka Węglowa (JSW)

• Największy producent wysokiej jakości węgla koksowego w Unii Europejskiej.

Jastrzębska Spółka Węglowa (JSW) - Dane za 2023 rok

• Produkcja węgla ogółem – 13,5 mln ton.
• Produkcja węgla koksowego – 8,9 mln ton.
• Przychody ze sprzedaży węgla koksowego do odbiorców zewnętrznych – 7,1 mld zł.
• Produkcja koksu – 3,4 mln ton.
• Zatrudnienie – 26 tys. pracowników.

Lubelski Węgiel Bogdanka - Dane za 2023 rok

• Wydobycie – 8,3 mln ton.
• Zatrudnienie – 3 tys. pracowników.
• Przychody – 3,9 mld zł.
• Zysk netto – 686,1 mln zł.

Wytyczne Komitetu Górnictwa PAN

• Wyzwania przyszłości dla górnictwa:
  • Wykorzystanie doświadczeń górniczych w budownictwie podziemnym.
  • Górnictwo Kosmiczne.
  • Górnictwo pierwiastków krytycznych.

Globalne Zużycie Węgla

• Trend wzrostowy, zwłaszcza w regionie Azji i Pacyfiku.

Prognozy dla Paliw Kopalnych

• Polityka USA może wpłynąć na politykę energetyczną innych państw, w tym Unii Europejskiej.