aplicarea geoscience la cele mai importante provocări din Australia

Introducere

cărbunele este clasificat ca o rocă sedimentară. Este un combustibil neregenerabil obișnuit utilizat în principal în producția de energie electrică. Este un combustibil fosil, deoarece se formează din materie vegetală moartă. Calitatea cărbunelui depinde de modul în care s-a format; pe măsură ce materia organică este supusă la căldură și presiune mai mari, conținutul de carbon crește.

proprietăți

cărbunele este o rocă combustibilă compusă în principal din carbon împreună cu cantități variabile de alte elemente, în mare parte hidrogen, sulf, oxigen și azot. Cărbunele apare ca straturi, numite paturi de cărbune sau cusături de cărbune, care se găsesc între alte roci sedimentare. Cărbunele este puțin mai dens decât apa, dar mai puțin dens decât majoritatea rocilor scoarței terestre. Densitatea variază în funcție de cât de poros (plin de găuri) este cărbunele. Uneori porii conțin un gaz numit metan.

proprietățile cărbunelui variază în funcție de cantitatea de carbon din cărbune (rangul cărbunelui). Cărbunele negru este așa numit datorită culorii sale; variază de la a avea un luciu strălucitor, strălucitor, la a fi foarte plictisitor și de la a fi relativ greu la moale. Termenul de cărbune negru este folosit în Australia pentru a se referi la antracit, precum și la cărbuni bituminoși și sub-bituminoși. Cărbunele brun se mai numește lignit; conține mai puțin carbon și, prin urmare, are mai puțină energie potențială chimică decât cărbunele negru și are mai multă umiditate în el.

tip de cărbune / material		alte nume	proprietăți	conținut aproximativ de carbon (bază fără cenușă uscată)
turbă			un sediment organic. Este considerat a fi un precursor al cărbunelui.	mai puțin de 60%
cărbune brun		lignit	de obicei de culoare galbenă până la maro închis și poate avea un aspect lemnos sau structuri de plante recunoscute în el.	60 până la 70%
cărbune negru	cărbune sub-bituminos	lignit Negru	de culoare maro închis până la negru. Nu are un aspect lemnos și are adesea benzi alternante de material plictisitor și luminos.	70 până la 76%
	cărbune bituminos	cărbune moale, cărbune cu abur sau cărbune de rocă.	o rocă densă, de obicei neagră, dar uneori maro închis, adesea cu benzi bine definite de material luminos și plictisitor. Benzile plictisitoare pot conține boabe minerale sedimentare.	76 până la 86%
	antracit	cărbune dur	un cărbune negru mai dur, lucios. Este cel mai înalt rang de cărbune, ceea ce înseamnă că conținutul de carbon este cel mai ridicat.	peste 86%

folosește

cărbunele brun și negru sunt utilizate în cea mai mare parte ca sursă de combustibil pentru centralele electrice. Arderea cărbunelui produce căldură care este utilizată pentru a produce abur, astfel încât cărbunele este uneori numit cărbune termic sau abur. Aburul invarte turbine pentru a genera energie electrică. În Australia, în 2017, cărbunele a fost folosit pentru a produce aproximativ 60% din necesarul de energie electrică al națiunii. Utilizarea cărbunelui brun pentru generarea de energie este problematică din cauza conținutului ridicat de apă. Se prăbușește ușor la expunerea la aer, ceea ce îi reduce valoarea de combustibil și necesită depozitare specializată. De asemenea, se știe că arde spontan. Din anii 1970, cantitatea de gaze naturale utilizate pentru generarea de energie electrică a crescut și a existat o scădere treptată a utilizării cărbunelui pentru energie. Cantitatea de gaze cu efect de seră generată de arderea gazului pentru energie este mult mai mică decât volumul produs de arderea cărbunelui.

anumite tipuri de cărbune bituminos sunt utilizate pentru a face o materie primă esențială pentru fabricarea oțelului — cocs. Acest tip de cărbune se mai numește cărbune metalurgic (oțel) și este prelucrat pentru a produce cocs. Cocsul este o substanță tare poroasă compusă din aproximativ 90% carbon, este vitală pentru fabricarea oțelului care este utilizat în milioane de articole precum mașini, camioane, motoare de pompieri, Frigidere și poduri.

cărbunele și turba sunt încă utilizate pentru încălzirea rezidențială și comercială în unele părți ale lumii (de exemplu, Irlanda și Finlanda). În forma sa deshidratată, turba este un absorbant foarte eficient pentru scurgerile de combustibil și ulei pe uscat și apă. De asemenea, este folosit ca balsam pentru sol pentru a-l face mai capabil să rețină și să elibereze încet apa.

cărbunele este, de asemenea, o sursă importantă de hidrocarburi aromatice ușoare pentru industria de sinteză chimică. Dacă cărbunele este încălzit, gazele și reziduurile produse pot fi utilizate la fabricarea materialelor plastice, explozivilor, coloranților, pasului, amoniacului, medicamentelor, aspirinei, săpunului, dezinfectantului, detergenților, nailonilor, cosmeticelor, șamponului, pastei de dinți, cauciucului sintetic, îngrășămintelor, cimentului, cărămizilor și plăcilor. Este un ingredient important utilizat în filtrele pentru purificarea apei și a aerului și în mașinile de dializă renală. În plus, cărbunele este folosit pentru a face fibra de carbon, un material foarte puternic, ușor utilizat în construcții, biciclete de munte și rachete de tenis.

jetul, o formă compactă de cărbune brun, este uneori lustruit și a fost folosit ca piatră ornamentală. Grafitul, care este adesea asociat cu cărbunele, este aproape în întregime realizat din carbon; este folosit mai ales în creioane și când este pulverizat, ca lubrifiant.

Istorie

cea mai veche utilizare recunoscută a cărbunelui provine din zona Shenyang din China în jurul anului 4000 î.hr., unde lignitul negru a fost sculptat în ornamente. Cărbunele din mina Fushun din nord-estul Chinei a fost folosit pentru a mirosi cuprul încă din 1000 î.hr. Marco Polo, italianul care a călătorit în China în secolul al 13-lea, a descris cărbunele drept „pietre negre … care ard ca buștenii”, și a spus că cărbunele era atât de abundent, încât oamenii puteau face trei băi calde pe săptămână.

cărbunele a fost folosit în Marea Britanie în epoca bronzului (3000-2000 Î.HR.) în piruri funerare (structură din lemn folosită pentru a arde un corp).Romanii exploatau cărbune în Anglia și țara Galilor până la sfârșitul secolului al II-lea d.HR. Dovezi ale comerțului cu cărbune (datate în jurul anului 200 D. HR.) au fost găsite la așezarea romană de lângă Chester și în Anglia de Est. În Renania, depozitele de cărbune bituminos au fost folosite de romani pentru topirea minereului de fier. În 1257-59, cărbunele din Newcastle upon Tyne a fost expediat la Londra pentru fierarii și arzătoarele de var care construiau Westminster Abbey.

sursele ușor accesibile de cărbune au devenit în mare parte epuizate (sau nu au putut satisface cererea în creștere) până în secolul al 13-lea, când a fost dezvoltată extracția subterană prin exploatarea puțurilor. Numele alternativ a fost ‘pitcoal’, pentru că a venit de la mine. Pe măsură ce motoarele cu aburi au preluat roțile de apă în timpul Revoluției Industriale, exploatarea pe scară largă și utilizarea cărbunelui au crescut. În 1700, cinci șesimi din cărbunele lumii au fost exploatate în Marea Britanie.

în Australia, cărbunele negru a fost descoperit pentru prima dată în Newcastle în 1791, iar exploatarea cărbunelui și exporturile au început în 1799. Aceste activități miniere timpurii de cărbune au adus o contribuție semnificativă la progresul așezării Europene în Australia. Răspândirea coloniștilor în alte locații din Australia a dus la descoperiri suplimentare. Exploatarea cărbunelui negru a avut loc lângă Ipswich Queensland în 1825; la Cape Paterson, Victoria în 1826; și Râul Irwin, Australia de Vest în 1846. Cunoașterea existenței cărbunelui brun în Victoria datează din 1857, iar Yallourn North open-cut a început producția în 1889. În 1878, Grădina Zoologică Taronga urma să fie locul unei mine subterane de cărbune până când compania minieră a fost oprită de Parlament. În schimb, cărbunele a fost extras în Balmain până în 1931.

formarea

cărbunele se formează în bazinele sedimentare. Bazinele sedimentare sunt regiuni în care Pământul s-a potolit sau s-a scufundat. Apa și sedimentele curg apoi în bazin și se umple cu straturi de sedimente. Resursele de cărbune negru din Australia variază de la Permian la Jurasic în vârstă (299 până la 145 de milioane de ani), deși majoritatea sunt Permian în vârstă. În acest timp, clima a fost caldă în Australia, iar estul Australiei, inclusiv bazinul Sydney, a fost acoperit de râuri mari, șerpuitoare, mlaștini, mlaștini și mlaștini. Sedimentele depuse în aceste medii au format în cele din urmă roci precum șisturi, gresie și cărbune. Cărbunele brun din Australia s-a format mai recent decât cărbunii negri. Acestea sunt în mare parte de vârstă paleogenă (între 66 și 23 de milioane de ani).

cărbunele este o rocă sedimentară formată atunci când materialul vegetal abundent este acoperit de sedimente și materialul se acumulează mai repede decât se poate descompune. Greutatea sedimentelor suprapuse compactează straturile organice, crescând temperatura și presiunea, ceea ce duce la modificări fizice și chimice ale materialului vegetal. Apa, dioxidul de carbon și metanul sunt produse și scapă, astfel încât materialul devine îmbogățit progresiv în carbon. Odată cu creșterea timpului și a căldurii și presiunii mai mari, materialul vegetal se formează mai întâi în turbă, apoi este transformat în cărbune brun, apoi cărbune sub-bituminos, cărbune bituminos și, în cele din urmă, antracit.

resurse

Australia are a patra cea mai mare pondere a rezervelor de cărbune din lume. De la sfârșitul anilor 1700, aproximativ 9100 de milioane de tone de cărbune negru și aproximativ 2300 de milioane de tone de cărbune brun au fost exploatate în Australia, iar industria oferă încă locuri de muncă semnificative, investiții de capital și venituri interne și de export către economia națională.

resursele de cărbune negru apar în New South Wales, Queensland, Australia de Sud, Tasmania și Australia de Vest, dar New South Wales și Queensland au cea mai mare pondere din totalul resurselor identificate din Australia. Aceste două state sunt, de asemenea, cei mai mari producători de cărbune. Principalele bazine producătoare de cărbune negru din Australia sunt bazinul Bowen (Queensland) și bazinul Sydney (New South Wales). Operațiunile miniere de cărbune negru importante la nivel local includ, de asemenea, Collie în Australia de Vest și Fingal și Kimbolton în Tasmania.

cărbunele brun apare în Australia de Sud, Australia de Vest, Tasmania, Queensland și Victoria. Bazinul Gippsland din Victoria conține un depozit substanțial de clasă mondială, unde cusăturile pot avea o grosime de până la 330 m. Bazinul Otway (Victoria), Bazinul Murray (Victoria și Australia de Sud), bazinul North St Vincents (Australia de Sud) și bazinul Eucla (Australia de Vest) conțin, de asemenea, resurse semnificative de cărbune brun. Resurse minore apar în bazinul Longford din Tasmania. În prezent, cărbunele brun este extras doar în Victoria, unde minele deschise de la Loy Yang și Yallourn furnizează cărbune către centralele electrice din apropiere. Cărbunele brun este, de asemenea, extras la Maddingley pentru a produce balsamuri de sol și îngrășăminte. Alte produse din cărbune brun Victorian sunt brichete pentru uz industrial și casnic și produse cu conținut scăzut de cenușă și cu conținut scăzut de sulfură.

cărbunele este unul dintre cele mai mari exporturi de mărfuri din Australia, cu exporturi anuale. În 2016, exporturile de cărbune din Australia s-au îndreptat în principal către Japonia, India, Uniunea Europeană, Republica Coreea și Taiwan; valorau aproximativ 40 de miliarde de dolari.

informații suplimentare privind resursele de cărbune și producția și resursele minerale identificate de Australia.

mineritul

în Australia, aproape 80% din cărbune este produs din mine deschise, spre deosebire de restul lumii, unde mineritul deschis reprezintă doar 40% din producția de cărbune. Exploatarea deschisă este posibilă deoarece cusăturile de cărbune sunt aproape de suprafață. O astfel de exploatare este mai ieftină decât exploatarea subterană și permite recuperarea a până la 90% a resursei. Multe straturi de cărbune brun se află aproape de suprafață și pot avea o grosime de sute de metri, astfel încât pot fi extrase ușor și ieftin. În primul rând, solul vegetal este îndepărtat și depozitat pentru a fi utilizat ulterior în restaurarea terenului perturbat. Roca de suprafață (numită supraîncărcare) care acoperă cărbunele este apoi aruncată cu explozivi și îndepărtată de excavatoare. Cărbunele neacoperit este apoi aruncat pentru a sparge straturile și încărcat în camioane mari care pot conține până la 300 de tone de material. Cărbunele este transportat la instalația de prelucrare unde sunt îndepărtate impuritățile.

cărbunele care este mai adânc de câteva sute de metri sub suprafață trebuie extras folosind metode miniere prea subterane. Unele cărbune este extras prin metoda Bord și Pilon. Acest lucru este în cazul în care o mașină taie continuu în cărbune. Tunelurile prin cusăturile de cărbune lăsând stâlpi susținuți de șuruburile acoperișului pentru a ține acoperișul. O alternativă este mineritul longwall, care folosește o lamă de tăiere mare pentru a tăia peste stratul de cărbune pentru a îndepărta cusătura de cărbune. Cărbunele este apoi transportat la suprafață pe o bandă transportoare. După ce cărbunele este extras, mașina este demontată și mutată într-o altă secțiune a Minei, permițând acoperișului să se prăbușească în urmă.

progresele tehnologice au dus la introducerea sistemelor automate miniere longwall. În plus, unele companii miniere folosesc camioane, trenuri și drone fără șofer pentru a îmbunătăți siguranța și a aduna informații.

prelucrarea

cărbunele negru poate fi utilizat fără nicio prelucrare, dar este de obicei zdrobit, ecranat și sortat în funcție de cerințele clientului. Uneori se spală și pentru a îndepărta orice bucăți de minerale reziduale care nu ard. Acest lucru îmbunătățește calitatea și reduce producția de cenușă atunci când cărbunele este ars. Pentru a spăla cărbunele, acesta este plasat în rezervoare cu lichide și substanțe chimice care ajută la recuperarea mai multor cărbuni pe măsură ce plutește la suprafață. Cărbunele este apoi lăsat să se usuce. Este stocat în funcție de dimensiune și poate fi amestecat, din nou în conformitate cu specificațiile clientului. De acolo este depozitat sau depozitat în coșuri gata pentru transport rutier sau feroviar.

cărbunele de calitate inferioară, cum ar fi cărbunele sub-bituminos sau brun, pot fi rafinate pentru a îndepărta umezeala și alte impurități. Acest lucru crește eficiența cărbunelui ca combustibil și reduce emisiile de gaze cu efect de seră și alți poluanți, atunci când cărbunele este ars. În Victoria cărbunele brun este modernizat prin procesul rece. O forfecare mecanică este utilizată pentru a zdrobi cărbunele în particule mici, eliberând apă care a fost ținută în porii (găurile) din cărbune. Procesul produce un cărbune mai dens sub formă de peleți.