1. Характеристика мирового рынка каменного угля

1. Краткая характеристика каменного угля

Классификация в SITC

В структуре Международной стандартной торговой классификации каменный уголь входит в Раздел B «Горнодобывающая промышленность и разработка карьеров». Данный раздел охватывает добычу минералов, встречающихся в природе в виде твердых пород (уголь и руды), в жидком состоянии (нефть) или газообразном состоянии (природный газ). Добыча может производиться различными способами, такими как подземная или открытая разработка месторождений, эксплуатация скважин, добыча на морском дне и т. д.

Отрасли горнодобывающей промышленности разделены на подразделы, группы и подгруппы по основному виду добываемого минерального сырья.

Добыча угля и лигнита входит в подраздел 05. Данный подраздел охватывает добычу твердого минерального топлива подземным или открытым способом и включает операции, ведущие к получению товарного продукта (например, сортировку, очистку, прессование и другие необходимые для транспортировки операции и т. д.).

Данный подраздел не включает производство твердого топлива в коксовых печах (см. 1910), услуги, связанные с добычей угля или лигнита (см. 0990), или производство брикетов (см. 1920).

Добычу каменного угля выделяют в отдельную группу 051. Но описание включенных элементов дается в подгруппе 0510.

В данную подгруппу включены:

• добыча каменного угля подземным или открытым способом, включая добычу методом ожижения;

• очистка, калибровка, сортировка, размельчение, прессование и т. д. угля в целях разделения по сортам, повышения качества или облегчения транспортировки или хранения;

• извлечение угля из отвалов каменноугольной мелочи

В данную подгруппу не включены:

• добыча лигнита;

• добыча и агломерация торфа;

• пробное бурение для добычи угля;

• вспомогательные виды деятельности для добычи каменного угля;

• производство твердого топлива в коксовых печах;

• производство брикетов из каменного угля;

• вскрышные работы или подготовка участков к добыче угля. ²

Характеристика каменного угля

Каменный уголь – осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300-350 миллионов лет тому назад.

По химическому составу каменный уголь представляет собой смесь высокомолекулярных ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей. Таковые примеси при сжигании угля образуют золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода, накапливалось органическое вещество, из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения. Возраст самых древних углей оценивается примерно в 350 миллионов лет.

Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальная обстановка для этого создается в болотах, где стоячая вода, обделенная кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определенной стадии этого процесса, выделяемые кислоты предотвращают дальнейшую деятельность бактерий. Так возникает торф – исходный продукт для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь.

Под давлением толщи осадков мощностью в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.

Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.³

Потребление и использование каменного угля.

Многие века каменный уголь был и остается одним из основных видов технологического и энергетического топлива, а его значение как сырья для химической промышленности все более возрастает. Поэтому разведываются все новые месторождения угля, строятся карьеры и шахты для его добычи.⁴

Каменный уголь используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Угольная, коксохимическая промышленность, отрасли тяжелой промышленности осуществляют переработку каменного угля методом коксования. Коксование – промышленный метод переработки угля путем нагревания до 950-1050 С без доступа воздуха. Основными коксохимическими продуктами являются: коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы, аммиака.

Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах⁵ жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, как-то: бензол, толуол, ксилолы и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности. Перспективным сырьем является также циклопентадиен,⁶ который также получают из каменного угля. Каменный уголь – сырье для получения нафталина и других индивидуальных ароматических углеводородов. Важнейшими продуктами переработки являются пиридиновые основания и фенолы.

Каменный уголь был первым ископаемым материалом, который люди использовали как топливо. Использование угля для получения энергии позволило быстро продвигать промышленность, и в определенное время уголь составлял половину мирового производства энергии. Каменный уголь является осадочной породой, которая образовалась в результате естественного разложения древних растений. В месторождениях уголь залегает в виде пластов. В состав каменного угля входит большое количество углерода и летучих веществ с небольшой долей минеральных примесей.

Путем переработки в общей сложности можно получить более 400 различных продуктов, стоимость которых, по сравнению со стоимостью самого угля, возрастает в 20-25 раз, а побочные продукты, получаемые на коксохимических заводах, превосходят стоимость самого кокса.

Очень перспективным является сжигание (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства 1т нефти расходуется 2-3т каменного угля. Из каменных углей получают искусственный графит. Используются они в качестве неорганического сырья. При переработке каменного угля из него в промышленных масштабах извлекают ванадий, германий, серу, галлий, молибден, цинк, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).

Каменный уголь содержит до 97% углерода, можно сказать, лежит в основе всех углеводородов, т.е. в их основе лежат атомы углерода. Часто приходится встречаться с аморфным углеродом в виде угля. По строению аморфный углерод – это тот же графит, но в состоянии тончайшего измельчения. Практическое применение аморфных форм углерода разнообразно. Кокс и уголь – как восстановитель в металлургии при выплавке железа.

Примерно 13 % (около 717 млн. тонн) от всего производимого каменного угля используется в сталелитейной промышленности и практически 70 % мировой сталелитейной промышленности зависит от каменного угля.⁷

Разнообразнейшее применение практически во всех отраслях народного хозяйства каменного угля предполагает и дальнейшее его добычу и переработку.

Каменные угли имеют высокую теплоту сгорания, содержат в себе до 32 % летучих веществ, поэтому неплохо воспламеняются.

В Англии в17 веке стали использовать уголь, как кокс при выплавке чугуна. Позже в 19 веке уголь применяется для транспорта. В настоящее время уголь применяют в производстве электроэнергии, металлургического кокса, изготовлении разнообразных продуктов.

Таким образом, мы видим, что каменный уголь является неотъемлемой частью нашей жизнедеятельности. Применение каменного угля практически во всех отраслях народного хозяйства предполагает и в дальнейшем его добычу и переработку, которая, несомненно, таит в себе еще скрытые от нас перспективы.⁸

Каменный уголь используется практически во всех странах мира, но с разной степенью интенсивности. Больше всех уголь использует Китай (в 1990 году 529,9 млн. тонн нефтяного эквивалента, а в 2010 – 1646,7 млн. тонн). За Китаем следует США (483,1 млн. тонн в 1990 г. и 478,9 в 2010 г.). Тройку лидеров замыкает Россия с 180,6 млн. тонн в 1990 г. 80 млн. тонн в 2010 г.

Рассмотрим динамику потребления угля по экономическим регионам: EC, APEC и NAFTA (рис. 1.1). База данных euromonitor.com также предоставляет данные по таким экономическим регионам как развитые страны, ОЭСР, Еврозона и т.д. Но для исследования динамики мы их брать не будем, поскольку многие страны из EC, APEC и NAFTA также входят в эти экономические блоки.

Больше всего потребляют уголь страны APEC – больше всего производят и больше всего потребляют. В 1990 году эти страны потребили 1388,7 млн. тонн угля, а в 2010 г. – 2571,6 млн. тонн. Таким образом, удвоив потребление примерно в 2 раза. Вторыми по потреблению угля является NAFTA, потребив в 1990 г. 510,9 млн. тонн угля, а в 2010 г. – 510,3 млн. тонн. Следовательно, за двадцатилетний промежуток времени страны NAFTA не только не нарастили потребление угля, но и вовсе сократили его, хотя и не в большом количестве. Аналогичная ситуация происходит и со странами Европейского Союза. В 1990 году они потребляли 442 млн. тонн угля, а в 2010 г. – 248 млн. тонн. Иначе говоря, ЕС сократил потребление угля практически в 2 раза.

Рис. 1.1 Динамика потребления угля по экономическим регионам, 1990-2010 гг.⁹