Кам’я­не вугі­л­ля в Укра­ї­ні

Кам’яне вугі­л­ля — най­більш роз­по­всю­дже­ний вид пали­ва, який вияв­ле­но на всіх кон­ти­нен­тах зем­ної кулі. До вияв­ле­н­ня вугі­л­ля, люд­ство вико­ри­сто­ву­ва­ло лише дро­ва, тому ця зна­хід­ка дозво­ли­ла від­чу­тно про­су­ну­ти впе­ред про­ми­сло­вість зав­дя­ки біль­шої енер­го­ефе­ктив­но­сті вугі­л­ля, в порів­нян­ні з дере­ви­ною. Вугі­л­ля скла­дає до 87,5 % вико­пно­го пали­ва Зем­лі.

Кам’я­не вугі­л­ля вхо­дить до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як твер­ді горю­чі кори­сні копа­ли­ни.

Загальні відомості

Зараз сві­то­ва роль вико­ри­ста­н­ня вугі­л­ля ста­ла дещо мен­шою через те, що бага­то роз­ви­не­них кра­їн вже від­мо­ви­ли­ся від ньо­го через низь­ку ефе­ктив­ність і забру­дне­н­ня нав­ко­ли­шньо­го сере­до­ви­ща вна­слі­док його вико­ри­ста­н­ня. З пли­ном часу роль вугі­л­ля для забез­пе­че­н­ня енер­ге­ти­чних потреб люд­ства посту­по­во падає. Так, у 1860 році кам’я­не вугі­л­ля забез­пе­чу­ва­ло близь­ко 50 % потреб люд­ства в еле­ктро­енер­гії, у 1930 році – близь­ко 33 %, нині – лише 25 %, і ця цифра посту­по­во падає й нада­лі. Однак, вра­хо­ву­ю­чи сві­то­ву кіль­кість вугіль­них запа­сів, що в бага­то разів пере­ви­щує запа­си нафти і газу, в май­бу­тньо­му вони можуть віді­гра­ти зна­чу­щу роль у роз­в’я­зан­ні про­бле­ми зро­ста­ю­чих потреб в енер­ге­ти­чних ресур­сах.

Генезис вугілля

Всі відо­мі вугіль­ні покла­ди утво­ри­лись вна­слі­док впли­ву висо­ких тем­пе­ра­тур і тиску гли­бо­ко під зем­лею. Най­дав­ні­шим з вугіль­них покла­дів налі­чу­є­ться близь­ко 400 млн років. Най­актив­ні­ше вугле­утво­ре­н­ня від­бу­ва­ло­ся у Кам’я­но­ву­гіль­ний пері­од, який дату­є­ться понад 380 млн років тому і три­ва­ло 65–70 млн років.
Утво­ре­н­ня вико­пно­го вугі­л­ля в надрах зем­лі – це дово­лі дов­го­три­ва­лий про­цес, який має бага­то спіль­но­го з фор­му­ва­н­ням покла­дів вугле­во­днів. Але до від­кри­т­тя мето­дів отри­ма­н­ня горю­чих рідин, саме вугі­л­ля слу­гу­ва­ло голов­ним дже­ре­лом тепла й енер­гії.

Вико­пне кам’я­не вугі­л­ля утво­рю­є­ться в умо­вах, коли зали­шки рослин, що гни­ють нако­пи­чу­є­ться швид­ше, ніж про­хо­дить про­цес роз­кла­ду бакте­рі­я­ми. Опти­маль­ні умо­ви для цьо­го в боло­ти­стих регіо­нах, де низь­кий вміст О2 та кислот у воді, зава­жа­ють актив­но­му роз­мно­жен­ню мікро­ор­га­ні­змів і тим самим захи­щає рослин­ні зали­шки від при­швид­ше­но­го роз­кла­да­н­ня. Так утво­рю­є­ться торф — пер­вин­ний про­дукт для гене­зи­су вугі­л­ля. Якщо зго­дом торф опи­ня­є­ться під нано­са­ми, то під дією ряду факто­рів у ньо­му зни­жу­є­ться пори­стість та воло­гість і від­бу­ва­є­ться посту­по­ве пере­тво­ре­н­ня на вугі­л­ля.

Хімічний та мінеральний склад

Кам’я­не угі­л­ля скла­да­є­ться пере­ва­жно з вугле­цю, але в його скла­ді також місти­ться ряд інших хімі­чних еле­мен­тів та міне­ра­лів. Зале­жно від типу вугі­л­ля, хімі­чний та міне­раль­ний склад може від­рі­зня­ти­ся. Основ­ні ком­по­нен­ти вугі­л­ля:

• Вуглець ©: Вуглець ста­но­вить основ­ну скла­до­ву части­ну вугі­л­ля і зазви­чай при­су­тній у ньо­му на рів­ні біль­ше 50%. Висо­кий вміст вугле­цю робить вугі­л­ля ефе­ктив­ним дже­ре­лом енер­гії при зго­рян­ні.
• Водень (H): Вугі­л­ля також містить пев­ну кіль­кість водню, який вхо­дить у реа­кції зго­ря­н­ня та впли­ває на кіль­кість виді­ле­ної енер­гії.
• Азот (N): Азот також може бути при­су­тнім у вугіл­лі, і його вміст може варі­ю­ва­ти­ся.
• Кисень (O): Кисень зазви­чай при­су­тній в вугіл­лі, але його кіль­кість обме­же­на.

Міне­раль­ний склад вугі­л­ля також різно­ма­ні­тний і вклю­чає різні міне­ра­ли та неор­га­ні­чні речо­ви­ни. Спіль­ні міне­ра­ли, які можуть бути при­су­тні в вугіл­лі, вклю­ча­ють кварц, гли­ну, пірит, сіде­рит і інші. Міне­раль­ний склад може впли­ва­ти на якість та вла­сти­во­сті вугі­л­ля, такі як вміст попе­ре­чних порід, золь­но­сті та золі.

Використання вугілля

Кам’я­не угі­л­ля має чима­ло напря­мів вико­ри­ста­н­ня, в тому числі та для виро­бни­цтва інших мате­рі­а­лів. Так, напри­клад, виро­бни­цтво пла­стмас, коксу, еле­ктри­чної енер­гії та агло­ме­ра­ція залі­зних руд були б неможливі.без засто­су­ва­н­ня вугі­л­ля. При зба­га­чен­ні отри­му­ють також: акти­во­ва­не вугі­л­ля, шту­чний гра­фіт; добу­ва­ю­ться вана­дій, ґер­ма­ній, сір­ку, ґалій, молі­бден, цинк, сви­нець та інші еле­мен­ти. Попри вище­за­зна­че­не голов­ни­ми спо­жи­ва­ча­ми вугі­л­ля зали­ша­ю­ться ТЕС (42 %), мета­лур­гія (20 %), та кому­наль­но-побу­то­вий сектор (16 %).
Одним з най­більш пер­спе­ктив­них напря­мів засто­су­ва­н­ня вугі­л­ля це його пере­гон­ка на рід­ке пали­во. Також існує декіль­ка шля­хів неенер­ге­ти­чно­го засто­су­ва­н­ня вугі­л­ля на осно­ві тер­мо­хі­мі­чної пере­роб­ки для його опти­маль­но­го вико­ри­ста­н­ня і забез­пе­че­н­ня охо­ро­ни при­ро­ди.

З наро­ще­н­ням видо­бу­тку зро­стає і час­тка вугі­л­ля, що бри­ке­ту­є­ться та зба­га­чу­є­ться. Зро­ста­н­ня зна­чу­що­сті цьо­го секто­ру обумов­ле­ний необ­хі­дні­стю під­ви­ще­н­ня його які­сних хара­кте­ри­стик, що визна­ча­ють доціль­ність його вико­ри­ста­н­ня. Крім того, вна­слі­док погір­ше­н­ня гір­ни­чих умов видо­бу­тку, а також меха­ні­за­ції виро­бни­цтва, його які­сні пока­зни­ки за гра­ну­ло­ме­три­чним скла­дом, вмі­стом воло­ги, сір­ки й золи зна­чно погіршується.Для забез­пе­че­н­ня потреб еко­но­мі­ки Укра­ї­на щорі­чно вико­ри­сто­вує близь­ко 100 млн т вугі­л­ля, з яких близь­ко 80 млн т видо­бу­ва­ють на вітчи­зня­них родо­ви­щах. Сьо­го­дні у сві­ті щорі­чно спо­жи­ва­є­ться 3772,1 млн тонн вугі­л­ля, в Укра­ї­ні цей пока­зник скла­дає 26,2 млн тонн.

Якість вугілля

Якість вугі­л­ля та вимо­ги до неї регу­лю­ю­ться різни­ми вида­ми нор­ма­тив­но-техні­чної доку­мен­та­ції та стан­дар­тів, які вста­нов­лю­ю­ться націо­наль­ни­ми та між­на­ро­дни­ми орга­ні­за­ці­я­ми. Основ­ні доку­мен­ти, які регу­лю­ють якість вугі­л­ля, вклю­ча­ють:

• Дер­жав­ні стан­дар­ти. Укра­ї­на має свої стан­дар­ти, які визна­ча­ють які­сні хара­кте­ри­сти­ки вугі­л­ля та вимо­ги до них. Напри­клад, ДСТУ 7146:2010 “ВУГІ­Л­ЛЯ КАМ’ЯНЕ ТА АНТРА­ЦИТ ДЛЯ ПОБУ­ТО­ВИХ ПОТРЕБ” вста­нов­лює загаль­ні техні­чні умо­ви для вугі­л­ля.
• Між­на­ро­дні стан­дар­ти Бага­то кра­їн вико­ри­сто­ву­ють між­на­ро­дні стан­дар­ти, роз­ро­бле­ні Між­на­ро­дною орга­ні­за­ці­єю з стан­дар­ти­за­ції (ISO), для оцін­ки яко­сті вугі­л­ля. Напри­клад, стан­дарт ISO 11760 вста­нов­лює мето­ди визна­че­н­ня основ­них пока­зни­ків яко­сті вугі­л­ля.
• Техні­чні умо­ви кон­тра­ктів. Якість вугі­л­ля також регу­лю­є­ться техні­чни­ми умо­ва­ми, які вклю­ча­ю­ться в уго­ди між поста­чаль­ни­ка­ми і спо­жи­ва­ча­ми. У таких уго­дах зазви­чай визна­ча­ю­ться пара­ме­три, такі як воло­гість, золь­ність, золь­ність від­но­сною та інші.

Видобуток в Україні

В Укра­ї­ні видо­бу­ва­ють кам’я­не вугі­л­ля на різних вугіль­них родо­ви­щах роз­та­шо­ва­них у різних регіо­нах кра­ї­ни. Основ­ні обла­сті, де від­бу­ва­є­ться видо­бу­ток вугі­л­ля в Укра­ї­ні, вклю­ча­ють:

• Доне­цький басейн роз­та­шо­ва­ний в схі­дній части­ні Укра­ї­ни та є одним із най­біль­ших вугіль­них басей­нів в Євро­пі. Тут видо­бу­ва­є­ться кам’я­не вугі­л­ля вели­ких родо­вищ, вклю­ча­ю­чи антра­цит, буре вугі­л­ля та інші види.
• Львів­ська область у захі­дній части­ні Укра­ї­ни де також видо­бу­ва­ють кам’я­не вугі­л­ля.
• Волин­ська область на пів­ні­чно­му захо­ді Укра­ї­ни також є зна­чні покла­ди кам’я­но­го та буро­го вугі­л­ля.

В Укра­ї­ні добу­ва­є­ться 17 марок вугі­л­ля, що дозво­ляє чітко кон­тро­лю­ва­ти якість про­ду­кту, а також обґрун­то­ва­но фор­му­ва­ти ціни і най­більш раціо­наль­но вико­ри­сто­ву­ва­ти пали­во. За які­сни­ми хара­кте­ри­сти­ка­ми най­більш роз­по­всю­дже­ни­ми мар­ка­ми вугі­л­ля є: «А» (антра­цит), «Б» (буре), «Г» (газо­ве), «Д» (дов­го­по­лу­ме­не­ве), «ДГ» (дов­го­по­лу­ме­не­ве-газо­ве), «Ж» (жир­не), «К» (коксо­ве), «ПС» (пісну­ва­то­спі­кли­ве) та «П» (пісне). Також зустрі­ча­ю­ться також інші ком­бі­но­ва­ні та про­мі­жні мар­ки кам’я­но­го вугі­л­ля.
За гра­ну­ло­ме­три­чни­ми пока­зни­ка­ми вугі­л­ля роз­по­ді­ля­є­ться на: пли­ту (від 100 мм), кулак (50–100 мм), кулак-горіх (25–100 мм), горіх (25–50 мм), насі­ни­на (6–13 мм) та штиб (0–6 мм).

Таким чином, наша кра­ї­на має зна­чні ресур­си для видо­бу­ва­н­ня всіх видів вугі­л­ля. Однак є і пев­ні ризи­ки, пов’я­за­ні зі скла­дною гео­ло­гі­чною будо­вою регіо­нів, неви­три­ма­ні­стю вугіль­них пла­стів, зна­чни­ми гли­би­на­ми заля­га­н­ня, погір­ше­н­ням які­сної хара­кте­ри­сти­ки вугі­л­ля вна­слі­док нега­тив­них змін гір­ни­чо-гео­ло­гі­чних умов видо­бу­тку й меха­ні­за­ції виро­бни­цтва. Тому видо­бу­ток і зба­га­че­н­ня цьо­го вико­пно­го пали­ва потре­бує техно­ло­гі­чно­го удо­ско­на­ле­н­ня та більш суча­сної техні­чної осна­ще­но­сті вугіль­них шахт та кар’єрів.