Antracit - Anthracite

Antracitové uhlí
Černé uhlí, černé uhlí, kamenné uhlí, slepé uhlí, uhel Kilkenny, uhlí vrána, uhlí plazů, černý diamant
Metamorfovaná skála
Antracitové uhlí
Antracitové uhlí
Složení
86–98% uhlíku

Antracit , také známý jako černé uhlí , je tvrdá, kompaktní odrůda uhlí se submetalickým leskem . Má nejvyšší obsah uhlíku , nejméně nečistot a nejvyšší energetickou hustotu ze všech druhů uhlí a je nejvyšším hodnocením uhlí.

Antracit je nejvíce metamorfovaným typem uhlí (ale stále představuje metamorfózu nízkého stupně), ve kterém je obsah uhlíku mezi 86% a 98%. Tento termín se používá pro ty druhy uhlí, které při zahřívání pod bodem svého vznícení nevydávají dehtové nebo jiné uhlovodíkové páry . Antracit se obtížně vznítí a hoří krátkým, modrým a bezdýmným plamenem.

Antracit je rozdělen do kategorií na standardní třídy, které se používají hlavně při výrobě energie, a na vysoce kvalitní (HG) a ultra vysoce kvalitní (UHG), jejichž hlavní využití je v odvětví metalurgie . Antracit tvoří asi 1% světových zásob uhlí a těží se jen v několika zemích po celém světě. Čína tvoří většinu světové produkce ; dalšími výrobci jsou Rusko , Ukrajina , Severní Korea , Jižní Afrika , Vietnam , Spojené království , Austrálie , Kanada a Spojené státy . Celková produkce v roce 2010 byla 670 milionů tun.

Jména

Hromada (antracit) v Trevortonu v Pensylvánii .

Antracit pochází z řeckého anthrakítēs ( ἀνθρακίτης ), doslova „uhelného“. Jiné termíny, které odkazují na antracit jsou černé uhlí , černé uhlí , kamenné uhlí , tmavé uhlí , káva uhlí , slepé uhlí (ve Skotsku), Kilkenny uhlí (v Irsku), vrána uhlí nebo vole uhlí a černý diamant . „Blue Coal“ je výraz pro kdysi populární značku antracitu a ochranných známek, kterou těžila společnost Glen Alden Coal Company v Pensylvánii a před dodáním na severovýchodní americké trhy ji v dole postříkala modrým barvivem, aby se odlišila od konkurence. .

Culm má různé významy v britské a americké angličtině . V britské angličtině je „culm“ nedokonalý antracit severního Devonu a Cornwallu , který byl použit jako pigment . Termín se také používá k označení některých karbonských vrstev hornin nacházejících se jak v Británii, tak v rýnských horských oblastech ( Culmská opatření ). Nakonec se může vztahovat na uhlí vyvážené z Británie v 19. století. V americké angličtině „culm“ označuje odpad nebo ochablost při těžbě antracitu, většinou prach a malé kousky nevhodné pro použití v domácích pecích.

Vlastnosti

Antracit (Ibbenbüren, Německo)
Antracit (poblíž Bay City, Michigan)

Antracit je svým vzhledem podobný mineraloidnímu paprsku a někdy je používán jako trysková imitace.

Antracit se od běžného černého uhlí liší větší tvrdostí (2,75–3 v Mohsově stupnici ), vyšší relativní hustotou 1,3–1,4 a leskem, který je často polokovový s jemně hnědým odleskem. Obsahuje vysoké procento fixního uhlíku a nízké procento těkavých látek. Je také bez zahrnutých měkkých nebo vláknitých zářezů a při tření nešpiní prsty. Antracitizace je přeměna černého uhlí na antracit.

Obsah vlhkosti čerstvě vytěženého antracitu je obecně nižší než 15 procent. Tepelný obsah antracitu se pohybuje od 26 do 33 MJ / kg (22 až 28 milionů Btu / krátkou tunu ) na vlhké bázi bez minerálních látek. Tepelný obsah antracitového uhlí spotřebovaného ve Spojených státech je v průměru 29 MJ/kg (25 milionů Btu/t), podle toho, jak byl přijat (tj. Obsahuje jak inherentní vlhkost, tak minerální látky). Od 80. let 20. století se antracitový odpad nebo důlní odpad využívá k výrobě uhelné energie formou recyklace . Praxe známá jako rekultivace se uplatňuje na hromady antingujících zákonů, které vyžadují, aby vlastníci dolů obnovili pozemky do jejich přibližného původního stavu.

Chemicky lze antracit považovat za přechodový stupeň mezi běžným bituminózním uhlím a grafitem , který vzniká víceméně úplnou eliminací těkavých složek prvního z nich, a nachází se nejvíce v oblastech, které byly vystaveny značnému napětí a tlakům , jako jsou boky velkých pohoří. Antracit je spojován se silně deformovanými sedimentárními horninami, které byly vystaveny vyšším tlakům a teplotám (ale bez metamorfních podmínek), stejně jako asfaltové uhlí je obecně spojováno s méně deformovanými nebo plochými sedimentárními horninami. Například stlačené vrstvy antracitu, které jsou hluboko těžený ve složeném Ridge a údolí provincie z Apalačských hor na uhlí regionu Východní centrální Pennsylvánie jsou rozšíření stejných vrstev černého uhlí, které se těží z obecně přiléhající a nedeformované sedimentární horniny dále na západ na Allegheny Plateau v Kentucky a Západní Virginii , východním Ohiu a západní Pensylvánii. Stejným způsobem je antracitová oblast jižního Walesu omezena na zkroucenou část západně od Swansea a Llanelli , střední a východní části produkující parní uhlí , koksovatelné uhlí a domácí uhlí.

Strukturálně antracit vykazuje určité změny ve vývoji sekundárních divizních rovin a trhlin, takže původní stratifikační linie nejsou vždy snadno viditelné. Tepelná vodivost je také vyšší; hrudka antracitu je v teplé ruce znatelně chladnější než podobná hrudka bitumenového uhlí při stejné teplotě. Chemické složení některých typických antracitů je uvedeno ve výrobním uhlí .

Antracit má historii použití ve vysokých pecích pro tavení železa; postrádal však pórový prostor metalurgického koksu , který nakonec nahradil antracit.

Historie těžby a používání

Antracitové uhlí a budovy energetických domů, Nové Mexiko, kolem roku 1935

V jihozápadním Walesu byl antracit spalován jako domácí palivo přinejmenším od středověku, kdy se těžil poblíž Saundersfoot . V nedávné době probíhala rozsáhlá těžba antracitu přímo v západní části revíru South Wales Coalfield až do konce 20. století. Těžba pokračuje, ale nyní v menším měřítku.

Ve Spojených státech začala historie antracitového uhlí v roce 1790 v Pottsville v Pensylvánii objevem uhlí lovce Necho Allena v oblasti, která je dnes známá jako uhelná oblast . Legenda praví, že Allen usnul na úpatí Broad Mountain a probudil se při pohledu na velký oheň, protože jeho táborák zapálil výchoz antracitového uhlí. Do roku 1795 byla na řece Schuylkill postavena antracitová železná pec .

Antracit byl poprvé experimentálně spálen jako palivo pro obytné vytápění v USA 11. února 1808 soudcem Jessem Fellem ve Wilkes-Barre v Pensylvánii na otevřeném roštu v krbu. Antracit se od dřeva liší tím, že potřebuje tah zespodu a soudce Fell svým návrhem roštu dokázal, že jde o životaschopné topné palivo.

Na jaře roku 1808 John a Abijah Smith přepravili první komerčně vytěžený náklad antracitu po řece Susquehanna z Plymouthu v Pensylvánii, což znamenalo zrod komerční těžby antracitu ve Spojených státech. Od prvního dolu se produkce v roce 1917 zvýšila na historické maximum přes 100 milionů tun.

Použití antracitu bránila obtížnost jeho zapálení. To byl zvláštní problém při tavení železa pomocí vysoké pece . Vynálezem horkého vzduchu v roce 1828, který využíval odpadní teplo k předehřívání spalovacího vzduchu, se stal preferovaným palivem antracit, který do 15 let představoval 45% produkce surového železa v USA. Antracit pro tavení železa byl později vytlačen koksem .

Od konce 19. století do 50. let minulého století byl antracit nejoblíbenějším palivem pro vytápění domů a dalších budov v severních USA, dokud jej nenahradily systémy spalující ropu a v poslední době systémy na zemní plyn. Mnoho velkých veřejných budov, jako jsou školy, bylo v 80. letech minulého století vytápěno pecemi spalujícími antracit.

Antracit je plakát druhé světové války „bojující palivo“

Během americké občanské války používali společníci blokády Konfederace antracit jako bezdýmné palivo pro své kotle, aby se vyhnuli rozdávání své pozice blokátorům.

Vynález topeniště Wootten umožnil lokomotivám efektivně přímo spalovat antracit, zejména odpadní kulmu. Na počátku 20. století v USA začala společnost Delaware, Lackawanna & Western Railroad používat ve svých lokomotivách pouze dražší antracitové uhlí, přezdívalo se jí „The Road of Anthracite“ a široce inzerovala, že cestovatelé na jejich trati mohou podnikat železniční cesty, aniž by museli jejich oděvy potřísněné sazemi. V reklamách byla bíle oděná žena jménem Phoebe Snow a básně obsahující řádky jako „Moje šaty zůstávají bílé / Od rána do noci / Na cestě antracitu“. Podobně Velká západní železnice ve Velké Británii dokázala využít svého přístupu k antracitu (dominovala antracitové oblasti) k získání pověsti o účinnosti a čistotě, které se ostatní britské společnosti nevyrovnají.

Spalovací motory poháněné takzvanými „smíšenými“, „chudými“, „polovodními“ nebo „ Dowsonovými plyny “ vyráběnými zplyňováním antracitu vzduchem (a malým podílem páry) byly svého času nejekonomičtější způsob získávání energie, vyžadující pouze 1 libru na koňskou hodinu (0,6  kg / kWh ) nebo méně. Velké množství antracitu pro energetické účely bylo dříve vyváženo z jižního Walesu do Francie, Švýcarska a částí Německa. Jak dubna 2013, rozšířená komerční antracitová těžba ve Walesu nyní přestala, ačkoli několik velkých otevřených nalezišť zůstává, spolu s některými relativně malými driftovými těžebními operacemi.

Dnes antracit

Trofej pro americký fotbal vyrobená na míru z antracitu

Antracit obecně stojí dvakrát až třikrát tolik než běžné uhlí. V červnu 2008 činily velkoobchodní náklady na antracit 150 USD/ krátkou tunu .

Hlavní použití antracitu je dnes pro domácí palivo buď v ručně pálených kamnech, nebo v automatických topných pecích. Na svoji hmotnost dodává vysokou energii a čistě hoří s malým množstvím sazí, což je pro tento účel ideální. Jeho vysoká hodnota je pro použití v elektrárně neúměrně drahá. Další použití zahrnuje jemné částice používané jako filtrační média a jako přísada do dřevěných briket . Antracit byl schváleným palivem ve smyslu britského zákona o čistém ovzduší z roku 1993 , což znamená, že by mohl být použit ve vyhrazeném prostoru pro kontrolu kouře, jako jsou centrální londýnské čtvrti.

Hornictví

Čína dnes těží zdaleka největší podíl na světové produkci antracitu, což představuje více než tři čtvrtiny celosvětové produkce. Většina čínské produkce je ze standardního antracitu, který se používá při výrobě energie. Zvýšená poptávka v Číně učinila z této země čistého dovozce paliva, většinou z Vietnamu, dalšího významného výrobce antracitu pro výrobu energie, ačkoli rostoucí domácí spotřeba ve Vietnamu znamená, že vývoz může být omezen.

Současná americká produkce antracitu je v průměru kolem pěti milionů tun ročně. Z toho bylo ve státě Pensylvánie vytěženo asi 1,8 milionu tun. Těžba antracitového uhlí ve východní Pensylvánii pokračuje dodnes a na hrubém státním produktu se podílí až 1%. V roce 1995 bylo v těžbě antracitového uhlí zaměstnáno více než 2 000 lidí. Většina těžby k tomuto datu zahrnovala rekultivaci uhlí z haldy strusky (hromady odpadu z minulé těžby uhlí) v blízkých uzavřených dolech. Těží se také nějaké podzemní antracitové uhlí.

Mezi země produkující antracit HG a UHG patří Rusko a Jižní Afrika. HG a UHG antracit se používají jako náhrada koksu nebo uhlí v různých metalurgických aplikacích uhlí ( slinování , PCI , přímá vsázka BF , peletizace ). Hraje důležitou roli při snižování nákladů v procesu výroby oceli a používá se také při výrobě feroslitin , silikomanganu , karbidu vápníku a karbidu křemíku . Jihoafrická republika vyváží do Brazílie méně kvalitní antracit s vyšším obsahem popela, který bude použit při výrobě oceli.

Dimenzování a třídění

Antracit je zpracováván do různých velikostí tím, čemu se běžně říká jistič . Velké uhlí se získává z dolu a prochází drtiči s ozubenými válci, aby se hrudky zmenšily na menší kusy. Menší kusy jsou rozděleny do různých velikostí systémem odstupňovaných sít umístěných v sestupném pořadí. Dimenzování je nutné pro různé typy kamen a pecí.

Antracit je podle obsahu uhlíku zařazen do tří tříd. Standardní třída se používá jako palivo pro domácnost a v průmyslové výrobě elektřiny. Vzácnější vyšší třídy antracitu jsou čistší-tj. Mají vyšší obsah uhlíku-a používají se v ocelářství a dalších segmentech hutního průmyslu. Technické vlastnosti různých stupňů antracitu jsou následující:

Standardní antracit Vysoce kvalitní antracit Extrémně kvalitní antracit Kola
Vlhkost (maximální) 15% 15% 13% 5%
Popel (maximum) 20% 15% 12% 14%
Těkavé látky (maximum) 10% 10% 5% 2%
Fixní uhlík (minimum) 73% 80% 85% 84%
Síra (maximum) 1% 1% 0,6% 0,8%
Skupina jističů , z fotografie z roku 1910 od Lewis Hine

Antracit je rozdělen podle velikosti hlavně na aplikace, které vyžadují hrudky (obvykle větší než 10 mm) - různé průmyslové procesy, kde nahrazuje metalurgický koks a domácí palivo - a ty, které vyžadují jemné částice (méně než 10 mm), jako je slinování a peletizace.

Běžná americká klasifikace podle velikosti je následující:

Paušál, parník, vajíčko a kamnářské uhlí, druhé ve dvou nebo třech velikostech, všechny tři nad 1+1 / 2  v (38 mm) velikost na obrazovkách s kulatými otvory.

Vysoký stupeň

Vysoce kvalitní (HG) a ultra vysoce kvalitní (UHG) antracit jsou nejvyšší třídy antracitového uhlí. Jsou to nejčistší formy uhlí, které mají nejvyšší stupeň koalifikace , nejvyšší počet uhlíků a energetický obsah a nejméně nečistot (vlhkost, popel a těkavé látky).

Vysoce kvalitní a ultra vysoce kvalitní antracit jsou tvrdší než standardní antracit a mají vyšší relativní hustotu. Příkladem chemického vzorce pro vysoce kvalitní antracit by byl C 240 H 90 O 4 NS, což představuje 94% uhlíku. UHG antracit má typicky minimální obsah uhlíku 95%.

Liší se také v použití od standardního antracitu (používá se hlavně k výrobě energie), přičemž se používá hlavně v metalurgii jako nákladově efektivní náhrada koksu v procesech, jako je slinování a peletizace , jakož i vstřikování práškového uhlí (PCI) a přímé vstřikování do vysokých pecí . Mohou být také použity při čištění vody a na domácím trhu jako bezdýmné palivo .

HG a UHG antracit představují malé procento z celkového trhu s antracitem. Hlavními producentskými zeměmi jsou Rusko, Ukrajina, Vietnam, Jižní Afrika a USA.

Standardní klasifikace podle velikosti
název Imperiální (palce) Metrické (mm)
Kaštan 7 / 8 - 1+1 / 2  v 22–38 mm
Hrášek 9 / 16 - 7 / 8 14–22
Pohanka 3 / 8 - 9 / 16 9,5–14,3
Rýže 3 / 16 - 3 / 8 4,8–9,5
Ječmen 3 / 32 - 3 / 16 2,4–4,8

Primární velikosti používané ve Spojených státech pro vytápění domácností jsou kaštan, hrášek, pohanka a rýže, přičemž nejoblíbenější jsou kaštan a rýže. Kaštan a hrášek se používají v ručně vypalovaných pecích, zatímco menší rýže a pohanka se používají v automatických topných pecích. Rýže je v současné době nejvyhledávanější velikostí díky snadnému použití a popularitě tohoto typu pece.

V jižním Walesu je přijata méně komplikovaná klasifikace, ale velká péče je věnována ručnímu sběru a čištění uhlí z částic pyritů ve vyšších kvalitách známých jako nejlepší sladovací uhlí, které se používají pro sušení sladu v peci.

Antracitový prach lze zpracovat na brikety a prodává se ve Spojeném království pod obchodními názvy jako Phurnacite , Ancit a Taybrite.

Podzemní požáry

Viz také: Uhelný šev
Pohlednice z roku 1908 hořícího skládky antracitové hlušiny poblíž Scrantonu v Pensylvánii

Historicky čas od času došlo k požáru podzemních slojí, často z neopatrné nebo nešťastné těžební činnosti. Do kapsy zapáleného uhlí je přiváděn kyslík odvzdušňovacími cestami, které dosud nebyly objeveny. Ty mohou doutnat roky. Běžně jsou výfukové otvory v obydlených oblastech brzy snímány a utěsněny, zatímco otvory v neobydlených oblastech zůstávají neobjeveny. Občas jsou průduchy objeveny pomocí výparů snímaných kolemjdoucími, často v zalesněných oblastech. Pokusy uhasit ty zbývající byly občas marné a několik takových spalovacích oblastí dnes existuje. Existenci podzemního místa spalování lze někdy identifikovat v zimě, kdy je vidět, že napadaný sníh taje teplem vedeným zespodu. Návrhy na využití tohoto tepla jako geotermální energie nebyly úspěšné.

Žíla antracitu, která začala hořet v Centralii v Pensylvánii v roce 1962, od té doby hoří a přeměnila kdysi prosperující čtvrť na město duchů .

Velké rezervy

Rusko, Čína a Ukrajina mají ze současných producentů největší odhadované zpětně získatelné zásoby antracitu. Mezi další země se značnými rezervami patří Vietnam a Severní Korea.

Geologicky se největší nejkoncentrovanější antracitové ložisko na světě nachází v uhelném dole Lackawanna na severovýchodě Pensylvánie ve Spojených státech v Scrantonu v Pensylvánii a jeho okolí . Místně nazývaný uhelný region , ložisko obsahuje 480 čtverečních mil (1 200 km 2 ) uhelných hornin, které původně obsahovaly 22,8 miliardy malých tun (20,68 miliardy tun) antracitu. Geografický region je zhruba 161 km dlouhý a 48 km široký. Vzhledem k historické těžbě a rozvoji zemí překrývajících uhlí se odhaduje, že zbývá 7 miliard čistých tun (6,3 miliardy tun) těžebních zásob. Spojené státy také obsahují několik menších ložisek antracitu, například těch, která byla historicky těžena v Crested Butte v Coloradu .

Groundhog Anthracite Deposit, který se nachází v Britské Kolumbii v Kanadě, je největším dosud nevyvinutým antracitovým ložiskem na světě. Je ve vlastnictví australské veřejně obchodované společnosti Atrum Coal a má 1,57 miliardy tun vysoce kvalitního antracitu.

Antracity novějšího třetihorního nebo křídového věku se nacházejí v části Crowsnest Pass ve Skalistých horách v Kanadě a na různých místech v Andách v Peru.

Viz také

Poznámky

Reference

Atribuce:

Další čtení

  • Chandler, Alfred D. (1972). „Antracitové uhlí a počátky průmyslové revoluce ve Spojených státech“. Přehled obchodní historie . 46 (2): 141–181. doi : 10,2307/3113503 . JSTOR  3113503 .
  • Hudson Coal Company (1932). Příběh antracitu . New York. p. 425.- Užitečný přehled průmyslu ve 20. století; spravedlivý s perspektivou operátora

Primární zdroje

  • Zpráva americké komise pro uhlí .... (5 vol in 3; 1925) Oficiální vyšetřování vlády USA. online vol. 1-2
    • Tryon, Frederick Gale a Joseph Henry Willits, eds. Co zjistila komise pro uhlí: Autoritativní shrnutí zaměstnanců (1925).
  • Výbor pro obecné zásady provozovatelů antracitu. Stávka antracitového uhlí v roce 1922: Prohlášení o jejích příčinách a základních cílech (1923); Oficiální prohlášení provozovatelů. online

externí odkazy