Кіріспе

Қатты, тығыз көмір антрацит, сондай-ақ қатты көмір және қара көмір деп аталады, ол металл жылтыры бар қатты, тығыз көмірдің түрі. Оның көміртегінің мөлшері ең жоғары, қоспалары ең аз және барлық көмір түрлерінің арасында ең жоғары энергия тығыздығына ие, сонымен қатар көмірдің ең жоғары сапалы түрі болып табылады. АҚШ-тың Солтүстік-Шығыс Пенсильваниядағы Көмір аймағы әлемдегі ең ірі антрацит қорына ие, оның жалпы қоры жеті миллиард қысқа тоннаға бағаланады. Қытай әлемдік өндірістің басым бөлігін құрайды; ал Ресей, Украина, Солтүстік Корея, Оңтүстік Африка, Вьетнам, Австралия, Канада және АҚШ басқа өндіруші елдер болып табылады. 2020 жылғы жалпы өндіріс 615 миллион тоннаны құрады. Антрацит – көмірдің ең метаморфизацияланған түрі, бірақ бұл метаморфизмнің төмен деңгейі болып табылады, онда көміртегінің мөлшері 86%-дан 97%-ға дейін жетеді. Бұл термин оларды жану температурасынан төмен қыздырғанда шайыр немесе басқа көмірсутек газдарын шығармайтын көмір сорттарына қолданылады. Антрацитті тұтандыру қиын, ол қысқа, көк және түтінсіз жалынмен жанады. Антрацит бірнеше сапа белгісіне бөлінеді. Стандартты сапа белгісі негізінен электр энергиясын өндіруде қолданылады, ал жоғары сапалы (HG) және өте жоғары сапалы (UHG) сапа белгілері металлургия саласында қолданылады. Антрацит әлемдік көмір қорының шамамен 1% құрайды және әлемнің азаматтарында ғана кенде болады.

Аттар

Антрацит грекше антракит (ἀνθρακίτης) сөзінен шыққан, мағынасы – "көмірге ұқсас". Антрацит туралы басқа да атаулар: қара көмір, қатты көмір, тас көмір, қара көмір, кофе көмірі, соқыр көмір (Шотландияда), Килкенни көмірі (Ирландияда), қаңғыр көмір немесе қара көмір, және қара алмаз. "Көк көмір" – бұл Пенсильвания штатындағы Глен Алден көмір компаниясы өндірген, бұрын танымал болған және тіркелген тауарлық белгісі. Оны бәсекелестерінен ажырату үшін Солтүстік-Шығыс АҚШ нарықтарына жібермес бұрын шахтада көк түспен бояған. "Culm" сөзі британдық және американдық ағылшын тілдерінде әртүрлі мағына береді. Британдық ағылшын тілінде "culm" – бұл толық емес антрацит, көбінесе Солтүстік Девон мен Корнуоллда кездеседі және пигмент ретінде қолданылған. Бұл термин Ұлыбритания мен Рейн таулы аймақтарында табылған кейбір карбон кезеңінің тау жыныстары қабаттарын да білдіреді. Ұлыбританияда бұл сөз 19 ғасырда Ұлыбританиядан экспортталған көмірге де сілтеме жасауы мүмкін. Американдық ағылшын тілінде "кульм" – антрацит кенінен шыққан қалдықтар немесе шлак, көбінесе үй пештерінде пайдалануға жарамсыз шаң мен кішкентай бөлшектер.

Қасиеттері

Антрацит сыртқы түрінен минералоидты реактивті сәулеге ұқсас және кейде реактивті сәуленің орнына қолданылады. Антрацит қарапайым битумдық көмірден жоғары қаттылығымен (Мос шкаласы бойынша 2,75–3), 1,3–1,4 салыстырмалы тығыздығымен және көбінесе жартылай металл жылтырлығымен, көкшіл жасыл реңімен ерекшеленеді. Оның құрамында бекітілген көміртек көп, ал ұшқыш заттар аз. Сонымен қатар, оның құрамында жұмсақ немесе талшықты ойықтар жоқ және сүрінгенде саусақты ластамайды. Антрациттеу – битумдық көмірдің антрацитке айналу процесі. Жаңа қазылған антрациттің ылғалдылығы әдетте 15%-дан кем болады. Антрациттің жылу сыйымдылығы 26–33 МДж/кг (ылғалды, минералдық заттардан тазаланған негізде 22–28 млн Бт/тонна) аралығында болады. АҚШ-та қолданылатын антрацит көмірдің жылу сыйымдылығы орташа есеппен 29 МДж/кг (25 млн Бт/тонна) құрайды, оның құрамында табиғи ылғал мен минералдық заттар бар. 1980 жылдан бері антрацит қалдықтары немесе шахта қалдықтарын қайта өңдеу арқылы электр энергиясын өндіруге пайдаланып келеді. Кен орындарын қалпына келтіру деп аталатын бұл практика, кен иелері жерді дерлік бастапқы жағдайына келтіруді талап ететін заңдарға дейінгі кен орындарына қолданылады. Химиялық тұрғыдан алғанда, антрацитті қарапайым битумдық көмір мен графит арасындағы кезеңдік күй ретінде қарастыруға болады, ол біріншісінің ұшқыш құрамдас бөліктерінің толық немесе жартылай жойылуы нәтижесінде пайда болады және айқын қысым мен кернеуге ұшыраған аймақтарда, мысалы, үлкен тау тізбектерінің етектерінде жиі кездеседі. Антрацит, битумдық көмір сияқты, жоғары қысым мен температураға (бірақ метаморфтық жағдайларға жетпеген) ұшыраған, күшті деформацияланған шөгінді жыныстармен байланысты. Шығыс-орталық Пенсильванияның Көмір аймағындағы Аппалачи тауларының бүктелген қырқалары мен аңғарларында терең қазылған антрациттің қысылған қабаттары, Кентукки мен Батыс Вирджинияның Аллегейни платосындағы, Шығыс Огайо және Батыс Пенсильваниядағы жазық жатқан және деформацияланбаған шөгінді жыныстарда қазылған битумдық көмірдің сол қабаттарының жалғасы болып табылады. Сол сияқты, Оңтүстік Уэльстің антрацит аймағы Суонси мен Лланеллидің батысындағы бұрылысқан бөлігімен шектеледі, ал орталық және шығыс бөліктері бу көмірін, кокс көмірін және тұрмыстық отынды өндіреді. Антрацит екіншілік жарықтар мен жарықтардың дамуына байланысты кейбір өзгерістерге ұшырайды, сондықтан бастапқы қабаттар әрқашан оңай көрінбейді. Жылу өткізгіштігі де жоғары; антрациттің бір кесегі, бірдей температурадағы битумдық көмірдің кесегінен гөрі, жылы қолда ұсталғанда айқын түрде суық сезіледі. Антрацит темір балқыту үшін доменді пештерде қолданылған, бірақ металлургиялық коксқа қарағанда тесіктердің аз болуынан кейін алмастырылды.

Тау-кен өндірісі мен пайдалану тарихы

Уэльстің оңтүстік-батысында антрацит кем дегенде орта ғасырдан бері үй отыны ретінде қолданылып келген, алғаш рет Саундерсфут маңында қазылған. Соңғы кезде, 20 ғасырдың соңына дейін Оңтүстік Уэльс көмір алабының батыс бөлігінде антрацит ірі көлемде өндірілді. Америка Құрама Штаттарында антрацит тарихы 1790 жылы Пенсильвания штатының Поттсвилл қаласында аңшы Нечо Алленнің көмірді табуымен басталды, бұл аймақ қазір Көмір аймағы деп аталады. Аңыз бойынша, Аллен Брод тауының етегінде ұйықтап, оянғанда өзінің отының антрацит көмірдің шығыңқы бөлігін тұтандырғанын көрген. 1795 жылы Шюлкиль өзенінде антрацитпен жұмыс істейтін темір қорытынды пеш салынды. Антрацит алғаш рет АҚШ-та 1808 жылдың 11 ақпанында Пенсильвания штатының Уилкс-Барре қаласында судья Джесси Фелл ошақтағы ашық торда тәжірибелік түрде жылыту отыны ретінде жаққан. Антрацит ағаштан өзгешелігі, оған төменнен ауа тарту қажет, ал судья Фелл өзінің тор дизайнымен оның жарамды жылыту отыны екенін дәлелдеді. 1808 жылдың көктемінде Джон және Абиджа Смит Плимуттан (Пенсильвания) Сускехана өзенімен антрациттің алғашқы коммерциялық партиясын жіберді, осымен АҚШ-та коммерциялық антрацит өндірісі басталды. Осы алғашқы кен орнынан өндіріс 1917 жылы 100 миллион тоннан асып, рекордтық деңгейге жетті. Антрацитті тұтандырудың қиындығы оның ерте пайдалануына кедергі келтірді, әсіресе темірді балқытуға арналған доменді пештерде. 1828 жылы ыстық ауа технологиясының дамуы, ол қалдық жылуды жану ауасын алдын ала қыздыру үшін пайдаланды, антрацит артықшылықты отынға айналды, 15 жыл ішінде АҚШ-тың шойын өндірісінің 45% құрады. Кейіннен антрацитпен темір балқытуды кокс ығыстырды. 19 ғасырдың соңынан 1950 жылдарға дейін антрацит АҚШ-тың солтүстігінде үйлерді және басқа ғимараттарды жылыту үшін ең танымал отын болды, бірақ ол маймен жұмыс істейтін жүйелермен және соңғы кезде табиғи газ жүйелерімен алмастырылды. Көптеген ірі қоғамдық ғимараттар, мысалы, мектептер, 1980 жылдарға дейін антрацитпен қыздырылатын пештермен жылытылды. Америка Азамат соғысы кезінде Конфедерацияның блокаданы бұзушылары антрацитті өздерінің қазандықтарында түтінсіз отын ретінде қолданды, осылайша блокадашыларға өздерінің орналасқан жерін жасыруға тырысты. Вуттен оттық камерасының ойлап табуы локомотивтерге антрацитті, әсіресе қалдық көмірді тиімді түрде тікелей жағуға мүмкіндік берді. 20 ғасырдың басында АҚШ-та Делавэр, Лаккаванна және Батыс темір жолы жолаушылар локомотивтерінде тек қымбат антрацит көмірін ғана қолдана бастады, өздерін "Антрацит жолы" деп атады және олардың желісімен саяхаттайтын жолаушылар киімдерін күйеге боямай сапар шеге алатынын кеңінен жарнамалады. Жарнамаларда ақ киімді әйел, Фиби Сноу суреті және "Менің киімім ақ / таңертеңнен кешке дейін / Антрацит жолында / сақталады" сияқты өлеңдер болды. Ұлыбританиядағы Ұлы Батыс темір жолы да антрацитке қол жеткізу арқасында (ол антрацит аймағында басымдық танытты) басқа Ұлыбритания компанияларымен салыстыруға келмейтін тиімділік пен тазалыққа ие болды. Антрацитті ауамен (және аздаған бумен) газдандыру арқылы алынған "қоспалы", "жаман", "жартылай сулы" немесе "Даусон газы" деп аталатын ішкі жану қозғалтқыштары бір кезде қуат алудың ең экономикалық тәсілі болды, оларға тек 0,8 тонна немесе одан да аз көмір қажет болды. Бұрын Оңтүстік Уэльстен Францияға, Швейцарияға және Германияның кейбір аймақтарына электр энергиясын өндіру үшін көп мөлшерде антрацит экспортталды. 2013 жылдан бастап Уэльсте кең таралған коммерциялық антрацит өндірісі тоқтатылды, бірақ бірнеше ірі ашық карьерлер және салыстырмалы түрде шағын шахталар әлі де сақталған.

Антрацит қазіргі кезде

Антрацит әдетте қара көмірден екі-алты есе қымбат. 2008 жылдың маусым айында антрациттің көтерме бағасы 150 АҚШ доллары/шағын тоннаны құрады, ал 2021 жылы 107 АҚШ долларына дейін төмендеді; ол АҚШ-тың көмір өндірісінің 1% құрайды. Бүгінде антрациттің негізгі қолданысы – қолмен от жағылатын пештерде немесе автоматты оттықтарда отын ретінде пайдалану. Ол салмағына қарай жоғары энергия береді және аз күйемен таза жанады, бұл оны осы мақсатқа өте ыңғайлы етеді. Оның жоғары құны оны электр стансаларында пайдалануға тым қымбат етеді. Басқа қолданыстарға сүзгі материалдары ретінде қолданылатын ұсақ бөлшектер және көмір брикеттерінің құрамына кіретін заттар жатады. Антрацит 1993 жылғы Ұлыбританияның «Таза ауа туралы» заңы бойынша мақұлданған отын болды, яғни оны Лондонның орталық аудандары сияқты арнайы дымды бақылау аймақтарында пайдалануға рұқсат етілген.

Тау-кен өндірісі

Бүгінде Қытай әлемдік антрацит өндірісінің ең үлкен бөлігін өндіреді, ол жаһандық өнімнің үштен бірінен астам бөлігін құрайды. Қазіргі АҚШ-тың антрацит өндірісі жылына шамамен бес миллион тоннаға жетеді. Оның шамамен 1,8 миллион тоннасы Пенсильвания штатында өндірілді. Антрацит көмірін қазу Пенсильвания штатының шығысында бүгінге дейін жалғасуда және штаттың жалпы өніміне 1%-ға дейін үлес қосады. 1995 жылы антрацит көмірін өндіруде 2000-нан астам адам жұмыс істеді. Осы кезге дейін тау-кен өндірісінің көп бөлігі жақын жердегі жабық шахталардың шлак үйінділерінен (бұрынғы шахталардан шыққан қалдық үйінділерінен) көмірді қайта өңдеуді қамтыды. Сондай-ақ, жер астындағы антрацит көмірі де өндірілуде. HG және UHG антрацитін өндіретін елдер қатарында Ресей және Оңтүстік Африка бар. HG және UHG антрациті кокс немесе көмірдің орнына әртүрлі металлургиялық қолдануларда (синтерлеу, PCI, тікелей доменді пешке зарядтау, гранула жасау) пайдаланылады. Болат өндірісінің өзін-өзі құнына азайтуда маңызды рөл атқарады, сонымен қатар ферроқорытпалар, силикоманганец, кальций карбиді және кремний карбиді өндірісінде қолданылады. Оңтүстік Африка Бразилияға болат өндірісінде қолданылатын, сапасы төмен, күлділігі жоғары антрацитті экспорттайды.

Семиантрацит

Жоғары сапалы антрациттен ерекшеленетін жартылай антрацит көмірі – антрацит және битумды көмірдің аралық түрі болып табылады, әсіресе, құрамындағы ұшқыш заттарға қатысты антрацитке жақын сипаттағы көмір.

Жер асты өрттері

Тарихи тұрғыдан алғанда, көмірдің жер асты шұңқырлары белгілі бір уақыт аралығында өртеніп жатады, көбінесе салғысыз немесе өкінішті кен өндіру қызметінің нәтижесінде. Жалынды көмір қалтасына әлі анықталмаған желдету жолдары арқылы оттегі жеткізіледі. Бұл жағдай жылдар бойы жалғасуы мүмкін. Көбінесе, елді мекендердегі газ шығару тесіктері тез байқалып, жабылады, ал адам тұрмайтын аймақтардағы тесіктер табылмай қалады. Кейде, жолдан өтетін адамдардың сезген түтіні арқылы, әсіресе орманды жерлерде желдеткіштер анықталады. Қалған өрттерді сөндіруге жасалған әрекеттер кейде сәтсіз аяқталады, және бүгінгі күні де мұндай жану ошақтары бар. Жер астындағы өрт ошағының бар екенін қыс мезгілінде қардың төменнен келетін жылудан еріп жатқанын байқау арқылы анықтауға болады. Бұл жылуды геотермалдық энергия ретінде пайдалану туралы ұсыныстар нәтижесіз аяқталды. 1962 жылы Пенсильвания штатының Централия қаласындағы антрацит кенінің өртенуінен бастап, ол күнге дейін жануда, бұрын гүлденген қаланы қараусыз қалған елді мекенге айналдырды.

Негізгі резервтер

Геологиялық тұрғыдан алғанда, әлемдегі ең ірі және ең шоғырланған антрацит кен орны АҚШ-тың Пенсильвания штатының солтүстік-шығысындағы Скрантон қаласының маңында және айналасында орналасқан Лаккаванна көмір кенішінде табылады. Жергілікті жерде "Көмір аймағы" деп аталатын бұл кен орны 480 шаршы миль (1243 км²) көмірлі тау жыныстарын қамтиды, олар бастапқыда 22,8 миллиард қысқа тонна (20,68 миллиард тонна) антрацит сақтаған. Географиялық аймақтың ұзындығы шамамен 161 км, ені 48 км. Тарихи кен қазу және көмірдің үстіндегі жерлерді дамыту нәтижесінде, 7 миллиард қысқа тонна (6,3 миллиард тонна) өндірілуге жарамды қорлар қалған деп есептеледі. АҚШ-та антрациттің бірнеше кішірек кен орындары да бар, мысалы, бұрын Колорадо штатындағы Крестед-Буттеде қазылғандары. Қазіргі өндірушілердің арасында Ресей, Қытай, Польша және Украина антрациттің ең үлкен қалпына келтірілетін қорларына ие. Маңызды қорлары бар басқа елдерге Вьетнам және Солтүстік Корея жатады. Канаданың Британ Колумбия провинциясында орналасқан Граундхог антрацит кен орны – әлемдегі ең ірі бұрын игерілмеген антрацит кен орны. Ол австралиялық Atrum Coal компаниясына тиесілі және 1,57 миллиард тонна жоғары сапалы антрациттен тұрады. Жаңа Үшінші немесе Қырық дәуіріне жататын антрациттер Канададағы Роки тауларының Кроуснест өтегісінде және Перудегі Анд тауларының әртүрлі аймақтарында кездеседі.

Негізгі дереккөздер

АҚШ көмір комиссиясының есебі (5 томдық, 3 томда; 1925) АҚШ үкіметінің ресми тергеуі. онлайн 1, 2 том. Трайон, Фредерик Гейл және Джозеф Генри Виллитс, редакторлар. Көмір комиссиясы тапқандар: қызметкерлердің құрастырған сенімді шолуы (1925). Антрацит операторларының жалпы саясат комитеті. 1922 жылғы антрацит көмір жұмысшыларының ереуілі: оның себептері мен жатқан негізгі мақсаттары туралы мәлімдеме (1923); Операторлардың ресми мәлімдемесі. онлайн.