Tartalom
Bitumenes szén: A bitumenes szén általában sávos üledékes kőzet. Ezen a képen fényes és tompa szénanyag-sávok láthatók, amelyek vízszintesen vannak orientálva a mintán. A fényes sávok jól megőrzött fás anyag, például ágak vagy szárok. Az unalmas sávok tartalmazhatnak ásványi anyagokat, amelyek patakok által mostak be, a mocsaras tüzek által termelt faszénet vagy lebontott növényi anyagokat. Ez a minta körülbelül három hüvelyk (7,5 centiméter) átmérőjű. Fotó: Nyugat-Virginia földtani és gazdasági felmérése.
Mi a szén?
A szén egy szerves üledékes kőzet, amely a növényi anyagok felhalmozódásából és megőrzéséből származik, általában egy mocsaras környezetben. A szén éghető kőzet, és az olajjal és a földgázzal együtt a három legfontosabb fosszilis üzemanyag egyike. A szén széles körű felhasználással rendelkezik; a legfontosabb felhasználás az áramtermelés.
Szénképző környezetek: Egy mocsár általános diagramja, amely megmutatja, hogy a víz mélysége, megőrzési körülményei, növénytípusok és növényi termelékenység változhat a mocsár különböző részein. Ezek a variációk különféle típusú szénhez vezetnek. Illusztráció: Nyugat-Virginia földtani és gazdasági felmérése.
Tőzeg: A nemrégiben felhalmozódott részlegesen karbonizált növényi törmelék. Ez az anyag úton van a szénré válás felé, de növényi törmelék-forrása még mindig könnyen felismerhető.
Rock és ásványi készletek: Szerezzen egy szikla-, ásványi- vagy fosszilis készletet, hogy többet megtudjon a Föld anyagairól. A sziklák megismerésének legjobb módja az, ha a minták rendelkezésre állnak a teszteléshez és a vizsgálathoz.
Hogyan formálódik a szén?
A szén képződik a növényi hulladékok felhalmozódásából, általában egy mocsaras környezetben. Amikor egy növény meghal és beleesik a mocsárba, a mocsaras álló víz megvédi a bomlástól. A mocsaras vizekben általában hiányzik az oxigén, ami reakcióba lép a növényi törmelékkel, és bomláshoz vezethet. Ez az oxigénhiány lehetővé teszi a növényi törmelék fennmaradását. Ezenkívül a rovarok és más szervezetek, amelyek a növényi törmeléket el tudják fogyasztani a földön, nem maradnak túl jól víz alatt oxigénhiányos környezetben.
A szénvarrás előállításához szükséges növényi törmelék vastag rétegének kialakításához a növényi törmelék felhalmozódásának nagyobbnak kell lennie, mint a pusztulási sebességnek. Ha vastag réteg növényi törmelék képződik, azt üledékekkel, például sárral vagy homokkal kell eltemetni. Ezeket általában egy áradó folyó mossa a mocsárba. Ezen anyagok súlya tömöríti a növényi törmeléket és elősegíti a szénré történő átalakulást. Körülbelül tíz lábnyi növényi törmelék csak egy lábnyi szénré tömörül.
A növényi törmelék nagyon lassan halmozódik fel. Tehát a tíz lábnyi növényi törmelék felhalmozása sokáig tart. Az öt láb vastag szénvarrás elkészítéséhez szükséges ötven lábnyi növényi törmelék több ezer évig felhalmozódna. E hosszú idő alatt a mocsár vízszintjének stabilnak kell maradnia. Ha a víz túl mély, a mocsár növényei elsüllyednek, és ha a vízborítást nem tartják fenn, a növényi törmelék romlik. Szénvarrás kialakításához nagyon hosszú ideig fenn kell tartani a tökéletes vízmélység ideális feltételeit.
Ha szigorú olvasó vagy, akkor valószínűleg azon gondolkodik: "Hogyan tud ötven láb növényi törmelék felhalmozódni néhány méter mély vízben?" A kérdésre adott válasz elsősorban annak oka, hogy a szénvarrás kialakulása rendkívül szokatlan esemény. Csak két feltétel egyikén fordulhat elő: 1) egy emelkedő vízszint, amely tökéletesen lépést tart a növényi törmelék felhalmozódásának sebességével; vagy 2) egy csökkenő táj, amely tökéletesen lépést tart a növényi törmelék felhalmozódásának sebességével. Úgy gondolják, hogy a legtöbb szénvarrás kialakulása a 2. feltétel mellett delta környezetben alakul ki. Delta esetében nagy mennyiségű folyami üledék rakódik le a földkéreg egy kis részére, és ezen üledékek súlya okozza a süllyedést.
A szénvarrás kialakulásához a növényi törmelék tökéletes felhalmozódásának és a tökéletes lesüllyedési feltételeknek meg kell jelenniük egy olyan tájon, amely ezt a tökéletes egyensúlyt fenntartja nagyon hosszú ideig. Könnyű megérteni, hogy a szénképződés feltételei miért csak ritkán fordultak elő a Föld története során. A szén képződéséhez valószínűtlen események egybeesése szükséges.
Antracit szén: Az antracit a legmagasabb szén. Világos fényű és félig conchoidalis töréssel törik.
Mi az a szén "rang"?
A növényi törmelék törékeny anyag, összehasonlítva az ásványi anyagokkal, amelyek más kőzeteket képeznek. Ahogy a növényi törmelék ki van téve az eltemetés hőjének és nyomásának, megváltozik annak összetétele és tulajdonságai. A szén "rangsorolása" azt mutatja, hogy mennyi változás történt. Időnként a "szerves metamorfizmus" kifejezést használják erre a változásra.
Az összetétel és a tulajdonságok alapján a szén besorolása egy olyan fokozatba kerül, amely megfelel a szerves metamorfizmus szintjének. Az alapvető rangsorolást az itt található táblázat foglalja össze.
Barnaszén: A szén legalacsonyabb szintje a "barnaszén". A tőzeget összenyomták, víztelenítették és lithig kőzetté alakították. Gyakran felismerhető növényszerkezeteket tartalmaz.
Melyek a szén felhasználási módjai?
Az Egyesült Államokban a szén elsődleges felhasználása a villamosenergia-termelés. Az Egyesült Államokban bányászott szén nagy részét egy erőműbe szállítják, nagyon kis részecskeméretre aprítják és égetik. Az égő szénből származó hő felhasználható gőz előállítására, amely generátort áramforrás előállításához fordít elő. Az Egyesült Államokban felhasznált villamos energia nagy része szén égetésével származik.
Szén-tüzelésű erőmű: Fotó egy erőműről, ahol szént égetnek villamos energia előállításához. A három nagy halom hűtőtorony, ahol az áramtermeléshez felhasznált vizet újrafelhasználás vagy a környezetbe jutás előtt hűtik. A legszélsőbb veremből származó kibocsátási mennyiség vízgőz. A szén égetéséből származó égési termékek a jobb oldalon lévő magas, vékony kötegbe kerülnek. Ezen a veremben számos kémiai szorbens van, amelyek az égési folyamat során keletkező szennyező gázok abszorbeálására szolgálnak. Kép szerzői jog iStockphoto / Michael Utech.
A szénnek sok más felhasználása is van. Hőforrásként használják a gyártási folyamatokhoz. Például a téglákat és a cementet kemencékben állítják elő, amelyek poros szénsugara égetődik fel. A szént a gyárak energiaforrásaként is használják. Itt a gőz melegítésére, a gőzt mechanikus eszközök vezetésére használják. Néhány évtizeddel ezelőtt a legtöbb szént felhasználták a helyiség fűtésére. Néhány szént továbbra is ilyen módon használnak, de helyette más üzemanyagokat és szénből előállított villamos energiát használnak.
A koksztermelés továbbra is a szén fontos felhasználása. A kokszt szén melegítésével, szabályozott körülmények között, levegő hiányában állítják elő. Ez eltávolítja az illékony anyagok egy részét és koncentrálja a széntartalmat. A kokszt ezután magas széntartalmú üzemanyagként használják fémfeldolgozáshoz és egyéb célokra, ahol különösen forró égésű lángra van szükség.
A szént a gyártásban is használják. Szén melegítésekor a keletkező gázok, kátrányok és maradványok számos gyártási folyamatban felhasználhatók. A műanyagok, a tetőfedő anyagok, a linóleum, a szintetikus gumi, a rovarirtó szerek, a festéktermékek, a gyógyszerek, az oldószerek és a szintetikus szálak mindegyike tartalmaz néhány szénből származó vegyületet. A szén folyékony és gáznemű üzemanyagokká is átalakítható; ezek a szénfelhasználások azonban elsősorban kísérleti jellegűek, és kisméretűek.