UHLÍ Autor: Mgr. Stanislava Bubíková Datum (období) tvorby: 14. 5. 2012 Ročník: devátý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Organické sloučeniny; chemie a společnost 1
Anotace: Žáci se seznámí s druhy uhlí. V rámci tohoto modulu žáci rozdělí uhlí podle kvality. Popíší vznik a použití uhlí, vyjmenují nejznámější naleziště v ČR. Posoudí dopad těžby na ŽP. 2
Uhlí černá nebo černohnědá hořlavá usazená hornina vzniklo z rostlinných zbytků v prostředí bez kyslíku cyklickou sedimentací proces vzniku: rašelina lignit hnědé uhlí černé uhlí antracit Obr. č. 1: Rašelina [2] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Huvenhoops_Moorschichtung.jpg Obr. č. 2: Antracit [3] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki /File:Anthrazit.jpg 3
Vznik uhlí vzniklo z rostlinných (i živočišných) zbytků černé uhlí v mladších prvohorách a druhohorách (po křídu) ze stromovitých plavuní, přesliček a kapradin hnědé v druhohorách (křída) a v třetihorách z jehličnatých stromů (cykasy, jinany) podmínky: anaerobní vodní prostředí (bažiny) nízká hladina kyslíku teplé podnebí (tropy) nedošlo k rozkladu a oxidaci (hnití) zbytky uhelnatěly tlak nadloží (písek, jíl) Obr. č. 4: Cykas [5] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file: Cycas_revoluta.D%C3%BCsseldorf.jpg Obr. č. 3: Stromovité kapradiny [4] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:tree_fern_ Durban_Botanic_Gardens_12_09_2010.JPG 4
Historie využití objev vlastností uhlí Číňané v době kamenné na zemském povrchu nebo na březích řek vykopávali uhlí a hloubili tunely do uhelných slojí důležitá energetická surovina od 19. století (průmyslová revoluce) Obr. č. 5: Opuštěný kamenouhelný důl [6] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file: Coal_mine_gruve2_longyearbyen_2.jpg Obr. č. 6: Povrchová těžba [7] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file: Coal_mine_in_Dhanbad,_India.jpg 5
Druhy uhlí lignit hnědé uhlí černé uhlí antracit nejméně kvalitní hnědé uhlí obsahuje méně než 75 % uhlíku obsahuje 75 90 % uhlíku nejkvalitnější černé uhlí Obr. č. 7, 8, 10, 12: Typy uhlí 6
Lignit obsahuje úlomky dřev, zachované kmeny použití: energetika, topení lignit v ČR: výskyt: jižní Morava (Kyjov, Dubňany) obsah vody skoro 50 % využití: elektrárna Hodonín Obr. č. 7: Desetitunový lignit, Japonsko [8] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:sanbongi_brown_coal_ Memorial_Hall,_10_ton_brown_coal,_in_2010-03-06.jpg 7
Hnědé uhlí mladší než černé (třetihory) obsahuje méně než 75 % uhlíku těží se v povrchových dolech ČR: podhůří Krušných hor Sokolovská pánev Lom Jiří a Lom Družba po těžbě vzniká jezero Medard Mostecká pánev mocnost slojí 25 45 m Lom ČSA, Lom Jan Šverma, Lom Vršany, Lom Nástup Tušimice, Lom Bílina po těžbě vzniká jezero Most a rekultivované výsypky použití: palivo tepelných elektráren Obr. č. 8: Brikety hnědého uhlí [9] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:kohlenhaufen.jpg Obr. č. 9: Tepelná elektrárna, Polsko [10] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:be%c5%82chat%c3%b3w_elektrownia.jpg 8
Černé uhlí starší než hnědé (prvohory) obsahuje 75 90 % uhlíku těží se v hlubinných dolech naleziště v ČR: Ostravsko-karvinská pánev mocnost slojí 2 4 m Důl Darkov, Důl ČSM, Důl Jan Karel, Důl Karviná (ČSA a Lazy) Plzeňsko-manětínská pánev Kladensko-slánská pánev Žacléřsko-svatoňovická pánev Rosicko-oslavanská pánev použití: palivo tepelných elektráren, vytápění, výroba koksu Obr. č. 10: Černé uhlí [11] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/ wiki/file:handv oll_gold.jpg Obr. č. 11: Důl Darkov [12] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:darkov_celkovy_pohled.jpg 9
Antracit nejkvalitnější černé uhlí nejstarší (karbon) obsahuje 90 96 % uhlíku těží se v hlubinných dolech naleziště v ČR: Ostravsko-karvinská pánev použití: vytápění, výroba vápna nevhodný pro výrobu koksu Obr. č. 12: Antracit [13] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:ibbenbueren_anthracite.jpg 10
Těžba hnědého uhlí povrchová skrývka zeminy odtěžení nadloží (jíly a písky) těžba sloje velkostroji přemístění materiálu na výsypku rekultivace po ukončení těžby rekultivace výsypek vznik jezer (Medard, Most) Obr. č. 13: Lom Družba [14] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:lom_dru%c5%beba11.jpg Obr. č. 14: Povrchová těžba [15] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:gr%c3%b6%c3 %9Fenvergleich_Schaufelradbagger_Mobilbagger.JPG 11
Těžba černého uhlí hlubinná chodby směřující ke sloji šachta vertikální, větrací štola horizontální nebo se sklonem kopíruje tvar sloje dobývání komorováním starší metoda, využívána v USA řada komor s podpůrnými pilíři, které se ponechají pro udržení stropu štoly neumožňuje vytěžení celého ložiska stěnování modernější metoda, v Evropě ražba dvou paralelních tunelů vzdálených 20 až 200 metrů dobývací stroj (kombajn) odebírá uhlí dlouhou porubní stěnou strop sloje se za důlní výztuží s horníky postupně hroutí mnohem vyšší účinnost a umožňuje vytěžit okolo 90 % uhlí ze sloje 12 Obr. č. 15: Důlní těžba [16] dostupné z: http://commons.wiki media.org/wiki/file:sl 500_01.jpg
Těžba uhlí historická současná Obr. č. 16: Manuální těžba [17] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:coalmine.hvalba.2.jpg Obr. č. 17: Důlní kombajn, Důl Alexejevskaja [18] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:%d0%9f%d0%be%d0%b4%d0%b3 %D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0_%D0%BB%D0%B0%D0 %B2%D1%8B_101_%D0%BF%D0%BE_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%81%D 1%82%D1%83_%D0%9A%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B3 %D0%BE%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%9E%D0%90%D0 %9E_%D0%A8%D0%B0%D1%85%D1%82%D0%B0_%D0%90%D0%BB%D0%B5 %D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1% 8F.jpg 13
Rekultivace souhrn opatření, které mají zahladit nežádoucí antropogenní zásahy do krajiny výsypky, haldy lesoparky, golfová hřiště tvorba jezer ve vytěžené krajině Obr. č. 18: Budování jezera Medard [19] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:v%c3%bdst avba_b%c5%99ehov%c3%a9_linie.jpg Obr. č. 19: Halda [20] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:the_ Coal_Pile_-_geograph.org.uk_-_1412614.jpg Obr. č. 20: Srovnávání skládky [21] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:krup p_bridge_reclaimer_rtca_kestrel_mine.jpg 14
Výroba koksu karbonizace (proces výroby) ohřev černého uhlí nad mez termické stability přítomných organických sloučenin vede k jejich štěpení až na stálé nízkomolekulární produkty a tuhý zbytek probíhá v koksárenské peci teplota cca 1 000 C omezený přístup kyslíku produkty: koks černouhelný dehet čpavek svítiplyn Obr. č. 21: Antracit a koks (neleskne se) [22] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:2005-01-28- anthrazit_koks.jpg Obr. č. 22: Koksárna [23] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:monkton_coke_works.jpg 15
Produkty koksování koks tvrdý šedý pórovitý materiál bez lesku obsahuje více než 95 % uhlíku použití: palivo a redukční činidlo ve vysoké peci (výroba železa) a v teplárnách černouhelný dehet (tér) hnědočerná směs chemických látek hustá olejovitá kapalina použití: výroba arenů čpavek (amoniak) zásaditá žíravina koksárenský plyn (obdoba svítiplynu) směs 60 % vodíku (výbušný), 10 % oxidu uhelnatého (jedovatý), methanu použití: vytápění, zdroj vodíku Obr. č. 23: Výroba koksu [24] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:pushin g_the_coke_-_geograph.org.uk_-_1505250.jpg 16
Zdroje 1. BENEŠ, Pavel, Václav PUMPR a Jiří BANÝR. Základy chemie pro 2. stupeň základní školy, nižší ročníky víceletých gymnázií a střední školy. Vyd. 3. Praha: Fortuna, 2001, 96 s. ISBN 80-716-8748-0. 2. Huvenhoops_Moorschichtung.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:huvenhoops_moorschichtung.jpg 3. Anthrazit.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14 3-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:anthrazit.jpg 4. Tree_Fern_Durban_Botanic_Gardens_12_09_2010.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:tree_fern_durban_botanic_gardens_12_09_2010.jpg 5. Cycas_revoluta.D%C3%BCsseldorf.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:cycas_revoluta.d%c3%bcsseldorf.jpg 6. Coal_mine_gruve2_longyearbyen_2.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14 ]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:coal_mine_gruve2_longyearbyen_2.jpg 7. Coal_mine_in_Dhanbad,_India.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14 ]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:coal_mine_in_dhanbad,_india.jpg 8. Sanbongi_Brown_Coal_Memorial_Hall,_10_ton_brown_coal,_in_2010-03-06.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:sanbongi_brown_coal_memorial_hall,_10_ton_brown_coal,_in_2010-03-06.jpg 9. Kohlenhaufen.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:kohlenhaufen.jpg 10. Be%C5%82chat%C3%B3w_Elektrownia.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:be%c5%82chat%c3%b3w_elektrownia.jpg 11. Handvoll_Gold.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:handvoll_gold.jpg 12. Darkov_celkovy_pohled.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:darkov_celkovy_pohled.jpg 13. Ibbenbueren_Anthracite.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:ibbenbueren_anthracite.jpg 14. Lom_Dru%C5%BEba11.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:lom_dru%c5%beba11.jpg 15. Gr%C3%B6%C3%9Fenvergleich_Schaufelradbagger_Mobilbagger.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:gr%c3%b6%c3%9fenvergleich_schaufelradbagger_mobilbagger.jpg 16. SL500_01.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:sl500_01.jpg 17. Coalmine.Hvalba.2.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:coalmine.hvalba.2.jpg 18. %D0%9F%D0%BE%D0%B4%D0%B3%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0_%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D1%8B_101_%D0%BF%D0%BE_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D 1%81%D1%82%D1%83_%D0%9A%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%9E%D0%90%D0%9E_%D0%A8%D 0%B0%D1%85%D1%82%D0%B0_%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file: %D0%9F%D0%BE%D0%B4%D0%B3%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0_%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D1%8B_101_%D0%BF%D0%BE_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D 1%81%D1%82%D1%83_%D0%9A%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%9E%D0%90%D0%9E_%D0%A8%D 0%B0%D1%85%D1%82%D0%B0_%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F.jpg 19. V%C3%BDstavba_b%C5%99ehov%C3%A9_linie.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:v%c3%bdstavba_b%c5%99ehov%c3%a9_linie.jpg 20. The_Coal_Pile_-_geograph.org.uk_-_1412614.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:the_coal_pile_- _geograph.org.uk_-_1412614.jpg 21. Krupp_bridge_reclaimer_rtca_kestrel_mine.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:krupp_bridge_reclaimer_rtca_kestrel_mine.jpg 22. 2005-01-28-anthrazit_koks.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:2005-01-28-anthrazit_koks.jpg 23. Monkton_coke_works.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:monkton_coke_works.jpg 24. Pushing_the_coke_-_geograph.org.uk_-_1505250.jpg Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:pushing_the_coke_-_geograph.org.uk_-_1505250.jpg 17