Угле металл: Классификация угля – Что такое уголь? – Наш бизнес – СУЭК

Получение золота из угля | Добывающая промышленность

Первые сведения о том, в угле есть золото, получили американские исследователи XIX века. Скорее всего, промышленники восприняли информацию скептически, к тому же в эпоху «золотой» лихорадки их взор был устремлён в сторону доступных методов добычи. А «алхимическая теория» на тот момент находилась, мягко говоря, в зачаточном состоянии.

Вплоть до конца прошлого столетия изучением вопроса никто всерьёз не занимался. Только в современную эпоху учёные начали искать способы извлечения драгоценного металла.

Не во всяком угле есть золото

Уголь — есть не что иное, как смесь веществ с разного рода примесями. В составе полезного ископаемого нередко встречаются вкрапления металлов, включая золото.

Нетрадиционный источник золота требует к себе аналогичного подхода. Во-первых, неизвестно, сколько в угле может содержаться драгметалла. И во-вторых, стоит ли пытаться его извлечь, ведь если уголь хранит в себе критически низкие «объёмы» золота, его получение не будет рентабельным.

Большой вклад в решение задачи внесли российские учёные. Многолетние исследования проводились в Амурском научном центре ДВО РАН, Новосибирском Институте геологии и минералогии СО РАН, Томском политехническом университете и других научных центрах.

Преграды возникли на самом начальном этапе работы. Выяснилось, что по прошествии времени из угля золото «улетучивается». И чем дольше полезное ископаемое «застаивается» в лаборатории, тем больше из него успевает высвободиться золотоорганических соединений.

В первую очередь, скорость отделения металлических частиц зависит от сорта угля, затем подключаются другие факторы. Процесс улетучивания ускоряется, если топливо складируется на открытом воздухе, особенно — в виде мелких кусков. Ещё быстрее золотые вкрапления высвобождаются из нагретого или смоченного водой материала.

Если подытожить, уголь далеко «не первой свежести» фактически теряет свою золотоносность. Поэтому определение содержания драгметалла должно производиться в свежих пробах, и только при соблюдении определённых условий его хранения.

Российские учёные проанализировали массу проб, взятых с разных угольных месторождений, и определили, что золотые включения присутствуют не во всех пробах.

Только в части угленосных участков концентрация драгметалла оказалась достаточно высокой для эффективного извлечения. На некоторых месторождениях в угле обнаружилось содержание золота 0,5 г/т. Были выявлены и угольные пласты с содержанием 2-3 г/т – то есть, стоимость золота потенциально могла превысить стоимость самого угля.

Однако «классификацию» золотоносности месторождений в разных регионах должным образом унифицировать не вышло. Дело в том, что для определения содержания золота научные центры прибегали к разным методам. Показатели, к которым приходили учёные, имели серьёзные расхождения — на 2-3 порядка.

Тем не менее, многолетние труды доказали потенциал нового направления углехимии. Осталось лишь понять, каким способом получать благородный металл.

Разработка амурских учёных

Учёные Амурского научного центра Дальневосточного округа РАН с 2000 года начали искать оптимальный метод извлечения золота из угля.

Изначально в качестве «подопытного» использовалась угольная зола. Нетрадиционная «добыча» драгметалла могла превратить отходы в источник прибыли. Вместе с тем, решение позволило бы снизить негативное влияние на окружающую среду от сжигания топлива угольными ТЭЦ, а также избавиться от огромных объёмов золошлаков.

Сначала в АНЦ ДВО РАН попробовали получать золото даже не из золы, а из дымовых газов. Технология была запатентована в 2009 году: учёные смастерили экспериментальную установку с электропечью для сжигания угля, смесителем, парогенератором, дымососом и холодильником для сбора конденсата.

Но на практике вышло так, что процент извлечения конденсата с помощью комплекса оборудования получается слишком низким. Более того, установки в промышленных масштабах производят огромное количество дыма. Для его переработки потребовались бы огромные площади — гораздо большие, чем площади, занимаемые угольными ТЭЦ.

Первый проект оказался непригодным для внедрения на реальных котельных, но учёные не остановили и продолжили искать пути решения задачи. Далее было попытка применить технологию водного выщелачивания золота с использованием фульвовых кислот. Опять же, испытания показали, что для извлечения драгметалла требуются большие объёмы рабочих растворов, и для промышленных масштабов этот метод тоже не подходит.

Последняя разработка Амурского научного центра ДВО РАН — установка для извлечения золота уже не из угольной золы, а из угля. Процесс выделения драгметалла происходит под воздействием перегретого водяного пара.

Оборудование работает следующим образом: водяной пар пропускается через слой мелко раздробленных частиц угля, затем перемещается в специальный сосуд с охлаждаемой водой, в которой добавлен высокоактивный активированный уголь.

Золотые частицы осаждаются активированным углём и таким образом остаются в сосуде. Полученный концентрат готов для передачи на золотоизвлекательные фабрики на дальнейшую обработку.

Показатели качества угля

Уголь — сложнейшее органоминеральное образование, и по­этому обладает разнообразными свойствами. Это предопределяет возможность его использования практически во всех отраслях народного хозяйства — от элементарной печки до космических аппаратов.
Качество, по определению — это совокупность свойств продук­та, используемых для удовлетворения потребностей тех или иных отраслей народного хозяйства. А так как спектр использования углей огромен, то и перечень показателей качества также не мал.

Например, чтобы определить, годится ли уголь для коксования, рассматривается более 30 показателей. То же — для производства электродной продукции и т.д. Здесь  рассмотрены показатели качества, учëт которых необходим при оценке использования угля в «малой» теплоэнергетике, т.е. на котельных и в быту.

Влажность угля (W)

Все угли содержат то или иное количество влаги. При этом в зависимости от ее состояния (приуроченности) различают влагу поверхностную (влагу смачивания). Это вода, находящаяся на поверхности кусков и зерен угля. Она легко удаляется путем про­сушивания на воздухе.
Оставшаяся (после удаления поверхностной) влага характе­ризует влагосодержание угля, свойственное его вещественному, петрографическому и марочному составу и обозначается как мак­симальная влагоемкость (Wmax).
Свободная влага на поверхности кусков и зерен угля, и влага, приуроченная к трещинам, пустотам и капиллярам (Wmax) в сумме определяют такое понятие, как влага внешняя (Wex).B лаборатории она определяется путем просушивания в сушильных шкафах: при температуре 40 С0 — для каменных углей и при 50 °С — для бурых.
Влага воздушно-сухого угля, или аналитическая (Wa), в основ­ном представлена адсорбционно-связанной водой. Определяется она посредством просушки при температуре 105-110 °С (при уско­ренном методе при 160 °С).

В сумме эти два вида влаги определяют понятие влага общая (Wt), или рабочая (Wrt). Содержание влаги (рабочей и аналитической) за­висит, прежде всего, от степени метаморфизма (марочного состава) угля. Влага в угле является не только балластом, она уменьшает его теплоту сгорания, т. к. требует дополнительных затрат тепла на своë испарение. Поэтому бытующая практика смачивания углей перед сжиганием, по сути, неверна. С другой стороны, смачивание уголь­ной пыли приводит к еë окомкованию и повышению проницаемо­сти для газов, выделяющихся при термической деструкции угля. Но этот прием применяется главным образом от безысходности — при использовании угля, не предназначенного для слоевого сжигания.
Повышенное содержание внешней влаги приводит также к по­вышенной слипаемости угольной мелочи, слеживаемости и смерзаемости угля.

Содержание золы (зольность А)

Зольность, или содержание минеральных (не горючих) примесей в угле, является основным показателем, определяющим качество. Минеральные примеси — это в основном нейтральный балласт, в меньшей степени — источник вредных химических элементов, влия­ющих на технологические характеристики угля, а в теплоэнергетике и на степень экологического загрязнения. Содержание минераль­ных примесей зависит только от условий торфонакопления, а зна­чит, может быть различным для углей разных марок.
Различают внутреннюю, связанную с органической частью угля, и внешнюю, слагающую породные прослои, золу. Содержа­ние первой, как правило, незначительное (не более 10%), но она практически не удаляется при обогащении. Внешняя зола, осо­бенно связанная с малоуглистыми породными прослоями, легко удаляется при всех видах обогащения.
В различных областях промышленности требования к зольно­сти существенно различаются. В теплоэнергетике используются бурые и каменные угли, в основном с Ad до 35%, при более высоком содержании золы они требуют специальных видов сжигания. Града­ций топлива по степени зольности достаточно много. Здесь наиболее приемлемой будет классификация, основанная на учете т. н. приведенной зольности — соотношения зольности (в %) к теплоте сгорания влажного беззольного угля (в Мдж/кг, 1 Мдж=239 ккал)

Таким образом, требования к зольности низкометаморфизованных, а значит малокалорийных углей (бурые, длиннопламенные), должны быть более жесткими, чем к зольности высокометаморфи- зованных (тощие, антрациты).
В практике используется, в основном, два показателя зольно­сти: отнесенные к абсолютно сухому топливу (Ad) и к рабочему его состоянию, т.е. при фактической его влажности (Аd).

Выход летучих веществ (Vdaf)

Органическая масса углей при термическом воздействии разлагается на две производные: летучие вещества и нелетучий остаток. В состав летучих входят первичный дëготь (в бурых углях), каменноугольная смола (в каменных) и газы: окись углерода, водород, метан, лëгкие углеводороды и их гомологи. Содержание летучих зависит от петрографического состава углей — витринитовые (бле­стящие) разности содержат их большее количество, чем фюзени- товые (матовые).
Данный показатель весьма важен, т.к. определяет особенности поведения угля в процессе его использования. Так, высокое содер­жание газообразной (летучей) составляющей в составе горючей массы угля определяет его высокую реакционную способность (т.е. воспламенение происходит при более низких температурах), превалирование конвективного типа передачи тепла над лучи­стым. Но вместе с тем угли с высоким выходом летучих веществ обладают более низкими показателями теплоты сгорания, терми­ческой стойкости. Они, как правило, характеризуются более высо­ким процентом химического недожога.

Содержание серы (STD)

Сера в углях является вредной примесью. При использовании угля в металлургии сера переходит в металл, ухудшая его качество. При сжигании топлива сера образует сернистые соединения, кото­рые, реагируя в атмосфере с водяными парами, образуют серную кислоту, выпадающую т.н. кислотными дождями. Содержание серы в углях Кузнецкого, Канско-Ачинского, Минусинского бассейнов колеблются в пределах 0,2-0,6%. Низким еë содержанием характеризуются и угли Восточного Казахстана. Поэтому данный показатель в нашем регионе, как правило, редко учитывается при оценке качества и потребительской ценности топлива. Но, вместе с тем угли некоторых месторождений Иркутского бассейна харак­теризуются очень высоким, более 10%, содержанием серы, что делает их малопригодными для использования в теплоэнергетике.
Этот показатель наиболее важен для оценки потребительской ценности углей, особенно используемых в теплоэнергетике.

Теплота сгорания (Q)

Различают теплоту сгорания высшую, пересчитанную на сухое беззольное состояние топлива (Q,daf). Этот показатель использует­ся для сопоставления и классификации углей. Низшая теплота сго­рания (Qr.) характеризует топливо в его естественном состоянии, т.е. при конкретных значениях влажности и зольности.

Металлургический уголь | BHP

Что такое металлургический уголь?

Металлургический (метелый) уголь (или коксующийся уголь) представляет собой естественную осадочную горную породу, встречающуюся в земной коре. Категории добываемого угля включают твердый коксующийся уголь, полутвердый коксующийся уголь, полумягкий коксующийся уголь и пылевидный уголь для инъекций (PCI). Они применяются к каменному углю различных сортов качества, каждый из которых используется для производства стали. Метеорологический уголь обычно содержит больше углерода, меньше золы и меньше влаги, чем энергетический уголь, который используется для производства электроэнергии.

Как используется металлургический уголь?

Металлургический уголь является важным компонентом в производстве стали, одного из наиболее широко используемых строительных материалов на земле. Для производства одной тонны стали требуется около 770 кг угля, при этом примерно 70 процентов мировой стали производится в кислородных доменных печах. Задача сталелитейного производства состоит в том, чтобы производить этот жизненно важный товар, чтобы обеспечить устойчивый рост, одновременно снижая выбросы парниковых газов в атмосферу в результате самого производственного процесса.

Строительство

Здания, мосты и другая инфраструктура по всему миру строятся из стали, изготовленной из железной руды, которая была взорвана в печи, работающей на каменном угле.

Транспорт

Каждый вид транспорта зависит от стали, которая производится из железной руды и каменного угля. Это включает в себя самолеты, поезда, корабли, грузовики и автомобили.

Бытовая техника

Сталь используется в бытовой технике, такой как духовки, холодильники и столовые приборы.

Как делают сталь?

Где добывают металлургический уголь?

Металлургический уголь поступает в основном из США, Канады и Австралии. У нас есть семь действующих угольных шахт в районе бассейна Боуэн в Центральном Квинсленде в Австралии.

Queensland

Queensland Coal включает в себя семь активов BHP Mitsubishi Alliance (BMA) в австралийском районе бассейна Боуэн в центральном Квинсленде.

Узнать больше

Думай, сталь

0:30

Думай, сталь

Когда города мира растут, растет и Австралия.

Являясь одним из крупнейших в мире производителей железной руды, мы помогаем вам достичь того, чего вы хотите.

Как добывают металлургический уголь?

Способы добычи различаются в зависимости от того, насколько глубоко залегает уголь под поверхностью земли.

Подземный
На нашем руднике Бродмидоу в Центральном Квинсленде уголь добывается очистным комбайном глубоко под землей. Затем уголь транспортируется на поверхность по ленточному конвейеру и складируется. Загрязнения удаляются путем промывки и обработки на углеперегрузочном и обогатительном заводе. Затем он перевозится поездом в порт, загружается на корабли и экспортируется нашим клиентам.

Карьер
На наших карьерах мы добываем уголь из пластов, расположенных относительно близко к поверхности. Мы взрываем и удаляем поверхностные слои почвы и горных пород, чтобы обнажить уголь, который затем добываем с помощью экскаваторов, драглайнов, лопат и грузовиков. Затем уголь транспортируется в штабели. Загрязнения удаляются путем промывки и обработки на углеперегрузочном и обогатительном заводе. Затем он перевозится поездом в порт, загружается на корабли и экспортируется нашим клиентам.

Куда экспортируется наш металлургический уголь?

Металлургический уголь BHP отгружается на сталелитейные и коксохимические заводы Китая, Индии, Японии, Юго-Восточной Азии, Южной Кореи, Европы и Латинской Америки.

Действительно ли нам нужен уголь для производства стали? – Wildsight

В Лосиной долине угольные шахты на вершинах гор ежегодно выкапывают миллионы тонн угля. Когда люди задают вопросы о том, как эти угольные шахты способствуют изменению климата, Тек всегда быстро указывает, что шахты производят уголь для производства стали, а не грязный уголь, который сжигается для производства электроэнергии.

Но это искажает проблему. Уголь сжигается в процессе производства стали, и почти весь углерод в сталеплавильном угле попадает в нашу атмосферу в виде парниковых газов. Производство стали с углем грязно. Это невероятно углеродоемкий процесс, на который приходится примерно 5% мировых выбросов — столько же, сколько и вся авиационная отрасль. Когда мы проследим за углем Элк-Вэлли от гор до сталелитейных заводов, окажется, что его выбросы парниковых газов такие же, как и все остальное, что мы делаем во всей провинции Британская Колумбия!

Конечно, несмотря на то, что мы можем сократить использование стали и перерабатывать ее, миру по-прежнему будет нужна сталь (даже, как мы часто слышим, для производства ветряных турбин). К счастью, сегодня уже используются гораздо более низкоуглеродистые способы производства стали, и технология производства стали с нулевым содержанием углерода уже существует. Причина, по которой мы продолжаем использовать уголь для производства стали, используя процесс, который принципиально не изменился более 100 лет, проста: это дешево.

Уголь на пути через Британскую Колумбию в Азию. Фото: Х. Дж. Мюллер

Весь уголь вреден для нашего климата

Прежде чем мы рассмотрим альтернативы углю для производства стали, давайте более подробно рассмотрим угольные шахты Элк-Вэлли и процесс производства стали. Шахты Teck’s Elk Valley являются основными источниками прямых выбросов парниковых газов. Большое количество дизельного топлива используется для тяжелого оборудования, а природный газ используется для сушки угля. Кроме того, при добыче угля из земли выделяется метан. В общей сложности шахты ежегодно выбрасывают 1,7 млн ​​тонн парниковых газов, что соответствует полумиллиону автомобилей и легких грузовиков на наших дорогах. ¹

Ежегодно из Лосиной долины вывозится примерно 24 миллиона тонн угля — сотни вагонов каждый день. Из Лосиной долины уголь доставляется по железной дороге к побережью, а затем загружается на корабли, в основном направляющиеся в Азию, и при транспортировке этого угля выделяется более миллиона дополнительных тонн парниковых газов. ²

Оттуда уголь превращается в кокс, который затем используется в доменном производстве стали с кислородом. В этом процессе уголь делает три вещи: он сжигается для получения необходимого огромного количества тепла, поставляет газы для удаления кислорода из железной руды и примерно 1% угля превращается в углерод в стали. В процессе около 99% углерода в угле попадает в нашу атмосферу, добавляя примерно 60 миллионов тонн парниковых газов в год к нашим выбросам углерода только из угольных шахт Элк-Вэлли. ³ В целом, уголь, который начинается под Скалистыми горами в долине Лоси, в конечном итоге усугубляет наш глобальный климатический кризис, как и все выбросы всей Британской Колумбии — это больше, чем каждый автомобиль, грузовик, самолет , здание, ферма, промышленная площадка и газовая скважина в нашей провинции.

Почему мы используем уголь для производства стали?

Мы знаем, что нам нужно сократить выбросы углерода на 80 или 90%, если мы хотим избежать наихудших последствий изменения климата, поэтому ясно, что мы не можем продолжать сжигать уголь для производства стали. Что мы можем сделать вместо этого? Хорошая новость заключается в том, что уголь — не единственный наш вариант. Чтобы сделать сталь, вам нужны три вещи: очень много тепла, способ удаления кислорода, чтобы превратить железную руду в железо, и немного углерода, чтобы превратить железо в сталь. Углерод прост, все, что вам нужно, это немного, и он может поступать откуда угодно: в Бразилии они используют древесный уголь, а ученые использовали обугленные стебли свеклы в лаборатории, но небольшое количество угля или газа тоже подойдет. Чтобы удалить кислород из вашей железной руды, водород является проверенным вариантом, и его можно производить из возобновляемой электроэнергии. Тепло, которое составляет большую часть того, для чего используется уголь, является самым простым из всех и может быть получено из любого источника энергии.

Самый большой барьер на пути к безуглеродистой стали не технологический. Это сводится к долларам и центам. Уголь дешев, потому что его просто добывают из-под земли. Возобновляемая энергия дороже, но этот разрыв сокращается с каждым днем. Уголь дешев только в том случае, если мы игнорируем огромные затраты на окружающую среду и наше будущее при сжигании угля. Если мы рассмотрим полную стоимость сжигания угля для нас и нашей планеты, возобновляемая энергия, без сомнения, намного дешевле, чем грязный уголь.

Процесс производства стали с использованием угля. Фото: Třinecké železárny

Будущее стали

Тек утверждает, что до водородного процесса производства стали еще несколько десятилетий ⁴ , но у нас просто нет времени ждать, пока наша атмосфера продолжает нагреваться. К счастью, по всему миру уже строятся несколько пилотных заводов по производству стали на основе водорода, в том числе от крупнейших мировых сталелитейных компаний. Нам потребуются огромные усилия, чтобы масштабировать этот процесс в ближайшие годы, и ясно, что правительствам необходимо оказать давление на сталелитейную промышленность, чтобы она двигалась намного быстрее.

Тем временем нам нужно максимально сократить использование угля для производства стали. К счастью, сегодня только 70% стали производится из угля. Остальные 30% мирового производства стали используют электродуговые печи, в которых используется переработанная сталь или железо, выплавляемое с использованием природного газа и водорода. Переработка, очевидно, является приоритетом для снижения спроса на новую сталь, но сталь уже в основном перерабатывается, поэтому нам все равно понадобится немного новой стали.

Но и уголь для перехода на водородную сталь нам не нужен. Сегодня действуют крупные промышленные предприятия, которые используют природный газ для производства железа прямого восстановления, а затем используют электродуговую печь для превращения этого железа в сталь. На этих заводах природный газ расщепляется для получения водорода, который составляет основную часть газа, используемого для восстановления железа и производства тепла. На эти заводы уже приходится примерно половина выбросов углерода по сравнению с металлургическими заводами, работающими на угле. ⁵ Было бы нетрудно заменить водород из природного газа, используемого на этих установках, водородом, полученным с использованием возобновляемых источников энергии. Использование возобновляемого водорода вместе с небольшим количеством природного газа резко сократит выбросы углерода на тонну стали по сравнению со сталью, полученной из угля, и даст нам драгоценное время для увеличения мирового производства стали без использования ископаемого топлива.

Если мы собираемся серьезно заняться решением проблемы изменения климата, нам придется серьезно отнестись к тому, чтобы оставить уголь для производства стали в недрах земли. К счастью, альтернативы уже существуют. Отказ от угольной стали будет гораздо более легкой частью нашего перехода к низкоуглеродному миру, чем замена дальнемагистральных рейсов или обезуглероживание наших ферм и ранчо.

Пришло время начать планировать постугольное будущее в Лосиной долине. Это означает, что больше не будет новых шахт или расширений шахт, таких как предложенные North Coal шахты возле Спарвуда или огромное расширение замка Тека (присылайте свои комментарии по оценке воздействия на окружающую среду сегодня). Пришло время перестать делать вид, что сталеплавильный уголь не имеет климатических последствий, и начать смотреть на огромную задачу восстановления 150 квадратных километров угольных шахт в Лосиной долине и сильно загрязненных вод водораздела реки Элк.

Изображение заголовка Гарта Ленца, ILCP.

1. Промышленные выбросы Британской Колумбии подробно описаны здесь.
2. Используя данные о выбросах углерода на тонну груза, на километр для железнодорожного и насыпного морского груза из Китая и приблизительное расстояние в 700 км от угольных шахт Элк-Вэлли до Ванкувера по железной дороге, мы рассчитали примерно 0,25 Мт ПГ для железнодорожного транспорта. Для доставки в Азию, используя среднее расстояние 9000 км (примерно среднее расстояние до основных угольных портов в Китае, Корее и Японии), мы рассчитываем примерно 0,86 млн тонн парниковых газов для морского транспорта.
3. Из 24 млн тонн угля, вывозимого ежегодно из Лосиной долины, мы вычитаем 28% из-за неуглеродистого содержания в угле (как влаги, так и других элементов). Мы вычитаем 1% за углерод, который попадает в сталь. Углекислый газ в 3,67 раза больше массы самого углерода, поэтому мы оцениваем общую сумму в 63 млн тонн, не включая выбросы при добыче и транспортировке примерно в 3 млн тонн. Общие выбросы углерода в Британской Колумбии в 2017 году составили 64,5 млн тонн.
4. На недавнем открытом мероприятии по расширению шахты Castle Тек заявил не только о том, что какие-либо альтернативы углю для производства стали появятся через несколько десятилетий (когда они уже существуют и используются сегодня), но и о том, что уголь не сжигается, когда делают сталь! (Это определенно так).
5. Например, этот анализ позволяет сделать вывод о том, что процессы производства железа прямого восстановления на основе природного газа в электродуговой печи имеют выбросы углерода на тонну стали в два раза меньше, чем типичные процессы на основе угля. Выбросы углерода в результате этого процесса будут варьироваться в зависимости от выбросов углерода, связанных с выработкой электроэнергии, используемой для электродуговой печи, и с количеством неорганизованного метана (который является мощным парниковым газом), выделяемого при добыче и транспортировке природного газа, как показывают исследования.