A geoscience alkalmazása Ausztrália legfontosabb kihívásaira

Bevezetés

a szén üledékes kőzetnek minősül. Ez egy közös, nem megújuló üzemanyag, amelyet elsősorban a villamosenergia-termelésben használnak. Ez egy fosszilis tüzelőanyag, mert halott növényi anyagból származik. A szén minősége attól függ, hogyan alakult ki; mivel a szerves anyag nagyobb hőnek és nyomásnak van kitéve, a széntartalom növekszik.

tulajdonságok

a szén egy éghető kőzet, amely főként szénből áll, változó mennyiségű egyéb elem mellett, többnyire hidrogén, kén, oxigén és nitrogén. A szén rétegek, úgynevezett szénágyak vagy szénvarrások formájában fordul elő, amelyek más üledékes kőzetek között találhatók. A szén valamivel sűrűbb, mint a víz, de kevésbé sűrű, mint a földkéreg legtöbb kőzete. A sűrűség attól függ, hogy mennyire porózus (lyukakkal teli) a szén. Néha a pórusok metánnak nevezett gázt tartalmaznak.

a szén tulajdonságai attól függően változnak, hogy mennyi szén van a szénben (szén rangsor). A fekete szenet a színe miatt nevezik; a fényes, fényes csillogástól a nagyon unalmasig, a viszonylag keménytől a lágyig változik. A “feketeszén” kifejezést Ausztráliában antracitra, valamint bitumenes és szubbitumenes szenekre használják. A barnaszént lignitnek is nevezik; kevesebb szenet tartalmaz, így kevesebb kémiai potenciállal rendelkezik, mint a fekete szén, és több nedvesség van benne.

szén / anyag típusa		egyéb nevek	tulajdonságok	hozzávetőleges széntartalom (száraz hamumentes alap)
tőzeg				szerves üledék. A szén előfutára.	kevesebb, mint 60%
barnaszén	lignit	általában sárga-sötétbarna színű, és fás megjelenésű vagy felismerhető növényi szerkezetű lehet benne.	60-70%
fekete szén	Sub-bitumenes szén	Fekete lignit		sötétbarna-fekete színű. Nem fás megjelenésű, gyakran váltakozó sávok tompa, fényes anyagból.	70-76%
	bitumenes szén	Lágyszén, gőzszén vagy kőszén.	sűrű, általában fekete, de néha sötétbarna szikla, gyakran jól definiált, világos és tompa anyagú sávokkal. A tompa sávok üledékes ásványi szemeket tartalmazhatnak.	76-86%
	antracit	kőszén	a keményebb, fényes fekete szén. Ez a szén legmagasabb rangja, ami azt jelenti, hogy a széntartalom a legmagasabb.	több mint 86%

a barnaszén és a feketeszén főleg az erőművek üzemanyagforrásaként használatos. A szén égetése hőt termel, amelyet gőz előállítására használnak, így a szenet néha termikus vagy gőzszénnek nevezik. A gőz forog turbinák villamos energiát. Ausztráliában 2017-ben szén előállításához használt mintegy 60% – át a nemzet villamosenergia-követelményeknek. A barnaszén használata az energiatermeléshez problémás a magas víztartalom miatt. Könnyen összeomlik a levegőnek való kitettség esetén, ami csökkenti üzemanyagként való értékét, és speciális tárolást igényel. Azt is ismert, hogy spontán combust. Az 1970-es évek óta a villamos energia előállításához felhasznált földgáz mennyisége nőtt, és fokozatosan csökkent a szén energiafelhasználása. Az üvegházhatást okozó gázok mennyisége, amelyet az energia égése okoz, sokkal kisebb, mint a szén égetésével előállított térfogat.

bizonyos típusú bitumenes szenet használnak az acél — koksz előállításához szükséges alapanyag előállításához. Az ilyen típusú szenet kohászati (acélgyártás) szénnek is nevezik, és koksz előállítására dolgozzák fel. A koksz egy kemény porózus anyag, amely körülbelül 90% szénből áll, létfontosságú az acél előállításához, amelyet több millió termékben használnak, mint például autók, teherautók, tűzoltóautók, hűtőszekrények és hidak.

a szén és a tőzeg a világ egyes részein (például Írországban és Finnországban) továbbra is lakossági és kereskedelmi fűtésre szolgál. Dehidratált formában a tőzeg rendkívül hatékony abszorbens a szárazföldön és a vízen kiömlő üzemanyag és olaj számára. Azt is használják, mint egy kondicionáló a talaj, hogy jobban képes megtartani, majd lassan engedje el a vizet.

a szén szintén fontos forrása a könnyű aromás szénhidrogéneknek a kémiai szintézis ipar számára. Szén melegítése esetén a keletkező gázok és maradékok felhasználhatók műanyag, robbanóanyagok, festékek, szurok, ammónia, gyógyszerek, aszpirin, szappan, fertőtlenítőszer, mosószerek, nejlonok, kozmetikumok, sampon, fogkrém, szintetikus gumi, műtrágyák, cement, tégla és csempe gyártásához. Ez egy fontos összetevő, amelyet a víz-és légtisztító szűrőkben, valamint a vese-dialízis gépekben használnak. Emellett szénből szénszálat, nagyon erős, könnyű anyagot használnak az építőiparban, hegyikerékpárokat és teniszütőket.

Jet, egy kompakt formája barnaszén, néha polírozott, és már használják, mint egy díszkő. A grafit, amelyet gyakran szénnel társítanak, szinte teljes egészében szénből készül; többnyire ceruzákban, porítva, kenőanyagként használják.

történelem

a szén legkorábbi elismert felhasználása Kína Shenyang területéről származik ie 4000 körül, ahol a fekete lignitet díszekké faragták. Az északkelet-kínai Fushun bányából származó szenet már I.E. 1000-ben rézszagra használták. Marco Polo, az olasz, aki a 13. században Kínába utazott, a szenet “fekete köveknek” írta le … ami éget, mint a rönk”, és azt mondta, hogy a szén olyan bőséges, hogy az emberek hetente három forró fürdőt vehetnek igénybe.

a szenet Nagy-Britanniában használták a bronzkorban (I.E. 3000-2000) temetési máglyákon (faszerkezet, amelyet egy test égetésére használtak).A rómaiak szenet bányásztak Angliában és Walesben a második század végére. A szén kereskedelmének bizonyítékai (körülbelül AD 200-ra datálva) a Chester melletti Római településen és Kelet-Angliában találhatók. Rajna-vidéken a bitumenes szén lerakódásait a rómaiak vasérc olvasztására használták. 1257-59-ben a Newcastle upon Tyne-i szenet Londonba szállították a Westminster apátságot építő kovácsok és mészégetők számára.

a könnyen hozzáférhető szénforrások nagyrészt kimerültek (vagy nem tudták kielégíteni a növekvő keresletet) a 13.században, amikor a tengelybányászat földalatti kitermelését fejlesztették ki. Az alternatív név “pitcoal” volt, mert bányákból származik. Ahogy az ipari forradalom idején a gőzmozdonyok átvették a vízkerekeket, úgy nőtt a szénbányászat és-felhasználás is. 1700-ban a világ szénének öt-hatodát bányászták Nagy-Britanniában.

Ausztráliában a feketekőszenet először 1791-ben fedezték fel Newcastle-ban, a szénbányászat és az export pedig 1799-ben kezdődött. Ezek a korai szénbányászati tevékenységek jelentősen hozzájárultak az ausztráliai európai település fejlődéséhez. A telepesek elterjedése Ausztrália más helyszíneire további felfedezésekhez vezet. A feketeszén bányászata Ipswich Queensland közelében történt 1825-ben; Cape Paterson-ban, Victoria-ban 1826-ban; Irwin folyó, Nyugat-Ausztrália 1846-ban. A barnaszén létezésének ismerete Victoria-ban 1857-ben nyúlik vissza, a Yallourn North open-cut pedig 1889-ben kezdte meg a termelést. 1878-ban a Taronga Állatkert egy földalatti szénbánya helyszíne volt, amíg a bányászati társaságot a parlament meg nem állította. Ehelyett a szenet 1931-ig balmainban bányászták.

Formation

a szén üledékes medencékben képződik. Az üledékes medencék olyan régiók, ahol a Föld lecsökkent vagy elsüllyedt. A víz és az üledékek ezután a medencébe áramlanak, és réteg üledékekkel töltik meg őket. Ausztrália feketekőszén-erőforrásai Perm-től Jurassicig terjednek (299-145 millió éves), bár a legtöbb korban Permian. Ez idő alatt az éghajlat meleg volt Ausztráliában, Kelet-Ausztráliában, beleértve a Sydney-medencét is, nagy, kanyargós folyók, mocsarak, mocsarak és mocsarak borították. Az ilyen környezetben lerakódott üledékek végül olyan kőzeteket képeztek, mint a pala, a homokkő és a szén. Az ausztráliai barnaszén a közelmúltban alakult ki, mint a fekete szén. Ezek többnyire Paleogén korúak (66-23 millió évesek).

a szén üledékes kőzet, amely akkor keletkezik, amikor a bőséges növényi anyagot üledékek borítják, és az anyag gyorsabban halmozódik fel, mint amennyit képes bomlani. A felszín alatti üledékek tömege tömöríti a szerves rétegeket, növelve a hőmérsékletet és a nyomást, ami fizikai és kémiai változásokhoz vezet a növényi anyagban. Vizet, szén-dioxidot és metánt állítanak elő és bocsátanak ki, így az anyag fokozatosan szénnel dúsítódik. Egyre idő, valamint a magasabb hő, nyomás, a növényi anyag első formái a tőzeg, akkor alakul át, barnaszén, akkor al-bitumenes kőszén, bitumenes kőszén, végül antracit.

források

Ausztrália a világ negyedik legnagyobb széntartalékával rendelkezik. Az 1700-as évek vége óta mintegy 9100 millió tonna feketeszén és mintegy 2300 millió tonna barnaszén bányászott Ausztráliában, és az ipar továbbra is jelentős foglalkoztatási, tőkebefektetési, valamint belföldi és exportbevételeket biztosít a nemzetgazdaságnak.

a feketeszénforrások Új-Dél-Walesben, Queenslandben, Dél-Ausztráliában, Tasmániában és Nyugat-Ausztráliában fordulnak elő, de Új-Dél-Wales és Queensland rendelkezik Ausztrália összes azonosított erőforrásának legnagyobb részével. Ez a két állam a legnagyobb széntermelő is. Ausztrália fő feketeszéntermelő medencéi a Bowen-medence (Queensland) és a Sydney-medence (Új-Dél-Wales). A helyileg fontos feketekőszén-kitermelési műveletek közé tartozik a nyugat-ausztráliai Collie, valamint a tasmániai Fingal és Kimbolton is.

barnaszén Dél-Ausztráliában, Nyugat-Ausztráliában, Tasmániában, Queenslandben és Victoria államban fordul elő. A Victoria-I Gippsland-medence jelentős világszínvonalú betétet tartalmaz, ahol a varratok akár 330 m vastagok is lehetnek. Az Otway-medence (Victoria), a Murray-medence (Victoria és Dél-Ausztrália), az Észak-St Vincents-medence (Dél-Ausztrália) és az Eucla-medence (Nyugat-Ausztrália) szintén jelentős barnaszén-erőforrásokat tartalmaz. Kisebb források fordulnak elő Tasmania Longford-medencéjében. Jelenleg a barnaszén csak Victoria államban bányászik, ahol a Loy Yang és Yallourn nyílt bányái szenet szolgáltatnak a közeli erőműveknek. Barnaszén is bányásznak Maddingley termelni talaj klímaberendezések és műtrágyák. A viktoriánus barnaszénből származó egyéb termékek ipari és háztartási felhasználásra szánt Brikettek, valamint alacsony hamu-és alacsony szulfidtartalmú char termékek.

a szén Ausztrália egyik legnagyobb nyersanyagexportja, éves exportjával. 2016-ban az Ausztráliából származó szénexport főként Japánba, Indiába, az Európai Unióba, a Koreai Köztársaságba és Tajvanra irányult; ezek értéke mintegy 40 milliárd dollár volt.

további szénforrások és termelési információk, valamint Ausztrália azonosított ásványkincsei.

bányászat

Ausztráliában a szén közel 80%-át nyílt vágású bányákból állítják elő, ellentétben a világ többi részével, ahol a nyílt vágású bányászat csak a széntermelés 40%-át teszi ki. A nyílt vágású bányászat azért lehetséges, mert a szénvarrások közel vannak a felülethez. Az ilyen bányászat olcsóbb, mint a föld alatti bányászat, és lehetővé teszi az erőforrás akár 90% – os helyreállítását. Sok barnaszénágy a felszín közelében fekszik, több száz méter vastag is lehet, így könnyen és olcsón kitermelhető. Először a termőtalajt távolítják el, majd később tárolják a zavart föld helyreállításához. A szenet lefedő felszíni kőzetet (úgynevezett túlterhelt) ezután robbanóanyagokkal felrobbantják, majd a kotrógépek eltávolítják. A fedetlen szenet ezután szétverik, hogy a rétegeket lebontsák, és nagy teherautókba rakják, amelyek akár 300 tonna anyagot is képesek tárolni. A szenet a feldolgozó üzembe szállítják, ahol a szennyeződéseket eltávolítják.

a felszín alatt néhány száz méternél mélyebb szenet túl földalatti bányászati módszerekkel kell kitermelni. A szén egy részét a Bord és pillér módszerrel bányásszák. Ez az, ahol egy gép folyamatosan vágja a szén. Ez alagutak keresztül a szén varratok hagyva oszlopok által támogatott tető csavarokat, hogy tartsa fel a tetőt. Alternatív megoldás a longwall bányászat, amely egy nagy vágópengét használ a szénréteg szeletelésére a szénvarrás eltávolításához. A szenet ezután szállítószalagon szállítják a felszínre. A szénbányászat után a gépet lebontják, majd áthelyezik a bánya egy másik szakaszába, amely lehetővé teszi a tető összeomlását.

a technológia fejlődése automatizált longwall bányászati rendszerek bevezetéséhez vezetett. Emellett néhány bányavállalat sofőr nélküli teherautókat, vonatokat és drónokat használ a biztonság javítása és az információk gyűjtése érdekében.

feldolgozás

a feketeszén feldolgozás nélkül is használható, de általában összetörik, átvizsgálják és az ügyfél igényei szerint válogatják. Néha azt is mossák, hogy eltávolítsák a hulladék ásványi anyagokat,amelyek nem égnek. Ez javítja a minőséget és csökkenti a hamutermelést a szén elégetésekor. A szén mosásához folyadékokkal és vegyszerekkel ellátott tartályokba helyezik, amelyek segítik a szén több részének visszanyerését, miközben a felszínre úszik. A szenet ezután hagyjuk kiszáradni. A méret szerint tárolható, keverhető, ismét az ügyfél specifikációi szerint. Innen raktározott vagy tárolható tartályokban, amelyek közúti vagy vasúti szállításra készen állnak.

Az alacsonyabb minőségű szén, például a bitumenes vagy barnaszén finomítható a nedvesség és más szennyeződések eltávolítására. Ez növeli a szén mint üzemanyag hatékonyságát, és csökkenti az üvegházhatást okozó gázok és egyéb szennyező anyagok kibocsátását, amikor a szén elég. Victoria-ban a barna szenet a Coldry folyamat korszerűsíti. Mechanikus nyírást használnak a szén apró részecskékké történő összetörésére, felszabadítva a szén pórusaiban (lyukakban) tartott vizet. A folyamat sűrűbb szenet termel pellet formában.