Нашите редактори ще прегледат подаденото от вас и ще определят дали да преразгледат статията.

Въглища, едно от най-важните първични изкопаеми горива, твърд богат на въглерод материал, който обикновено е кафяв или черен и най-често се среща в стратифицирани седиментни отлагания.

въглища

Въглищата се определят като съдържащи повече от 50 тегловни процента (или 70 обемни процента) въглеродни вещества, получени чрез уплътняване и втвърдяване на променени растителни остатъци - а именно торфени отлагания. Различните сортове въглища възникват поради различията във видовете растителен материал (вид въглища), степента на коалификация (ранг на въглищата) и обхвата на примесите (клас на въглищата). Въпреки че повечето въглища се срещат в стратифицирани седиментни отлагания, по-късно отлаганията могат да бъдат подложени на повишени температури и налягания, причинени от магматични прониквания или деформации по време на орогенезата (т.е. процеси на планинско строителство), което води до развитието на антрацит и дори графит. Въпреки че концентрацията на въглерод в земната кора не надвишава 0,1 тегловни процента, тя е незаменима за живота и представлява основният източник на енергия на човечеството.

Тази статия разглежда геоложкия произход, структурата и свойствата на въглищата, тяхното използване през цялата човешка история и настоящото световно разпространение. За обсъждане на процеса на добив на въглища вижте статията за добив на въглища. За по-пълно третиране на процесите, свързани с изгарянето на въглища, вижте статията Използване на въглища.

История на използването на въглища

В древни времена

Откритието на използването на огън помогна да се разграничат хората от другите животни. Ранните горива бяха предимно дърво (и въглища, получени от него), слама и изсушен тор. Позоваванията на ранните употреби на въглища са оскъдни. Аристотел спомена „тела, които имат повече земя, отколкото дим“ и ги нарече „въглеподобни вещества“. (Трябва да се отбележи, че библейските препратки към въглищата са по-скоро към въглища, отколкото към каменни въглища.) Въглищата се използват търговски от китайците много преди да се използват в Европа. Въпреки че няма налични автентични данни, въглища от мина Fushun в североизточен Китай може да са били използвани за топене на мед още преди 1000 г. пр. Н. Е. Казва се, че камъните, използвани като гориво, са произвеждани в Китай по време на династията Хан (206 г. пр. Н. Е. - 220 г.).

В Европа

Въглища, намерени сред римски руини в Англия, предполагат, че римляните са били запознати с употребата на въглища преди 400 г. Първото документирано доказателство, че въглищата се добиват в Европа, е предоставено от монаха Рейние от Лиеж, който е написал (около 1200) черна земя, много подобна на въглен, използван от металурзите. Много писания за добива на въглища в Англия и Шотландия и на европейския континент започват да се появяват в писанията от 13 век. Въглищата обаче се използват само в ограничен мащаб до началото на 18-ти век, когато Ейбрахам Дарби от Англия и други разработват методи за използване в доменни пещи и коват кокс, произведен от въглища. Последователните металургични и инженерни разработки - най-вече изобретението на парната машина за изгаряне на въглища от Джеймс Уат - породиха почти ненаситно търсене на въглища.

В Новия свят

До времето на Американската революция повечето въглища, използвани в американските колонии, идват от Англия или Нова Скотия. Дефицитът по време на войната и нуждите на производителите на боеприпаси обаче предизвикаха малки американски операции за добив на въглища като тези във Вирджиния на река Джеймс близо до Ричмънд. До началото на 30-те години на миналия век минните компании се появяват по реките Охайо, Илинойс и Мисисипи и в района на Апалачи. Както в европейските страни, въвеждането на парния локомотив даде на американската въглищна индустрия огромен тласък. Продължаващото разширяване на индустриалната дейност в САЩ и в Европа допълнително насърчава използването на въглища.

Съвременно използване

Въглищата като енергиен източник

Въглищата са богат природен ресурс, който може да се използва като източник на енергия, като химически източник, от който могат да се получат множество синтетични съединения (например багрила, масла, восъци, фармацевтични продукти и пестициди) и при производството на кокс за металургични процеси. Въглищата са основен източник на енергия при производството на електроенергия чрез производство на пара. В допълнение, при газификацията и втечняването на въглищата се получават газообразни и течни горива, които могат лесно да се транспортират (например по тръбопровод) и удобно да се съхраняват в резервоари. След огромното нарастване на потреблението на въглища в началото на 2000-те години, което се дължи главно на растежа на китайската икономика, потреблението на въглища в световен мащаб достигна своя връх през 2012 г. Оттогава потреблението на въглища претърпява постоянен спад, компенсиран до голяма степен от увеличаването на използването на природен газ.

Преобразуване

Като цяло въглищата могат да се считат за дефицит на водород въглеводород със съотношение водород към въглерод близо 0,8, в сравнение със съотношение течни въглеводороди близо 2 (за пропан, етан, бутан и други форми на природен газ) и газообразен съотношение на въглеводородите близо 4 (за бензин). Поради тази причина всеки процес, използван за превръщане на въглища в алтернативни горива, трябва да добавя водород (или директно, или под формата на вода).

Газификацията се отнася до превръщането на въглищата в смес от газове, включително въглероден окис, водород, метан и други въглеводороди, в зависимост от съответните условия. Газификацията може да се извърши на място или в преработвателни предприятия. Газификацията на място се осъществява чрез контролирано, непълно изгаряне на въглищно легло под земята при добавяне на въздух и пара. Газовете се изтеглят и могат да бъдат изгорени за производство на топлина или генериране на електричество, или могат да бъдат използвани като синтетичен газ при непряко втечняване или производството на химикали.