UHLÍ
Datum (období) tvorby: 14. 5. 2012
Ročník: devátý
Autor: Mgr. Stanislava Bubíková
Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Organické sloučeniny; chemie a společnost
1Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
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.
2Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Uhlí• černá nebo černohnědá hořlavá usazená hornina
• vzniklo z rostlinných zbytků v prostředí bez kyslíku cyklickou sedimentací
• proces vzniku:
Obr. č. 2: Antracit [3] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anthrazit.jpg 3
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 1: Rašelina [2] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Huvenhoops_Moorschichtung.jpg
rašelina lignit hnědé uhlí černé uhlí antracit
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. 3: Stromovité kapradiny [4] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tree_Fern_Durban_Botanic_Gardens_12_09_2010.JPG
4Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 4: Cykas [5] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cycas_revoluta.D%C3%BCsseldorf.jpg
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
5
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 6: Povrchová těžba [7] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coal_mine_in_Dhanbad,_India.jpg
Druhy uhlí
6Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
lignit
nejméně kvalitní
hnědé uhlí
hnědé uhlí
obsahuje méně než
75 % uhlíku
černé uhlí
obsahuje
75 – 90 % uhlíku
antracit
nejkvalitnější černé uhlí
Obr. č. 7, 8, 10, 12: Typy uhlí
Lignit
• obsahuje úlomky dřev, zachované kmeny
• použití: energetika, topení
• lignit v ČR:– výskyt: jižní Morava (Kyjov,
Dubňany)
– obsah vody skoro 50 %
– využití: elektrárna Hodonín
7Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
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
Hnědé uhlí
8Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 9: Tepelná elektrárna, Polsko [10] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Be%C5%82chat%C3%B3w_Elektrownia.jpg
• 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
Černé uhlí
9
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 10: Černé uhlí [11] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Handvoll_Gold.jpg
Obr. č. 11: Důl Darkov [12] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Darkov_celkovy_pohled.jpg
• 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
Antracit
10Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 12: Antracit [13] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ibbenbueren_Anthracite.JPG
• 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
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
11Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 14: Povrchová těžba [15] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gr%C3%B6%C3%9Fenvergleich_Schaufelradbagger_Mobilbagger.JPG
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 12Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 15: Důlní těžba [16] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SL500_01.jpg
Těžba uhlí• historická
Obr. č. 16: Manuální těžba [17] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coalmine.Hvalba.2.jpg
13Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
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%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%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
• současná
Rekultivace
• souhrn opatření, které mají zahladit nežádoucí antropogenní zásahy do krajiny
• výsypky, haldy – lesoparky, golfová hřiště
• tvorba jezer ve vytěžené krajině
14Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 18: Budování jezera Medard [19] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:V%C3%BDstavba_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:Krupp_bridge_reclaimer_rtca_kestrel_mine.jpg
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
15Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
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
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
16Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obr. č. 23: Výroba koksu [24] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pushing_the_coke_-_geograph.org.uk_-_1505250.jpg
Zdroje
17Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
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.jpg3. Anthrazit.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14 3-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anthrazit.jpg4. 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.JPG5. 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.jpg6. 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.jpg7. 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.jpg8. 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.jpg9. Kohlenhaufen.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kohlenhaufen.jpg10. 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.jpg11. Handvoll_Gold.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Handvoll_Gold.jpg12. Darkov_celkovy_pohled.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Darkov_celkovy_pohled.jpg13. Ibbenbueren_Anthracite.JPG. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ibbenbueren_Anthracite.JPG14. 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.jpg15. 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.JPG16. SL500_01.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SL500_01.jpg17. Coalmine.Hvalba.2.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coalmine.Hvalba.2.jpg18. %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%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. 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%D1%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%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
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.jpg23. Monkton_coke_works.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2012-05-14]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Monkton_coke_works.jpg24. 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