Каменный уголь

Каменный уголь, твёрдое горючее полезное ископаемое растительного происхождения; разновидность углей ископаемых с более высоким содержанием углерода и большей плотностью, чем у бурого угля. Представляет собой плотную породу чёрного, иногда серо-чёрного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью. Содержит 75-97% и более углерода; 1,5-5,7% водорода; 1,5-15% кислорода; 0,5-4% серы; до 1,5% азота; 45-2% летучих веществ; количество влаги колеблется от 4 до 14%; золы - обычно от 2-4% до 45%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу К. у., не менее 23,8 Мдж/кг (5700 ккал/кг).

К. у. образуются из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе К. у. последовательно увеличивается содержание углерода и одновременно уменьшается количество кислорода, водорода, летучих веществ; изменяются также теплота сгорания, способность спекаться (см. Кокс) а др. свойства. На изменении этих качеств, определяемых по результатам термического разложения угля (выход летучих веществ, характеристика нелетучего остатка), строится принятая в СССР промышленная классификация К. у. по маркам: длиннопламенные (Д), газовые (Г), газовые жирные (ГЖ), жирные (Ж), коксовые жирные (КЖ), коксовые (К), отощенные спекающиеся (ОС), тощие (Т), слабоспекающиеся (СС), полуантрациты (ПА) и антрациты (А). Иногда антрациты выделяются в отдельную группу. Для коксования используются в основном К. у. марок Г, Ж, К и ОС, частично Д и Т. По мере перехода К. у. от марки Д к маркам Т-А происходит уменьшение влаги в рабочем топливе от 14% у К. у. марки Д до 4,5-5,0% у марок Т-А; уменьшение содержания (в горючей массе) кислорода от 15% до 1,5%; водорода - от 5,7% до 1,5%; содержание серы, азота и золы не зависит от принадлежности к той или иной марке. Теплота сгорания горючей массы К. у. последовательно возрастает от 32,4 Мдж/кг (7750 ккал/кг) у марки Д до 36,2-36,6 Мдж/кг (8650-8750 ккал/кг) у марки К и снижается до 35,4-33,5 Мдж/кг (8450-8000 ккал/кг) у марок ПА и А.

По размеру получаемых при добыче кусков К. у. классифицируется на: плитный (П) - более 100 мм, крупный (К) - 50-100 мм, орех (О) - 26-50 мм, мелкий (М) - 13-25 мм, семечко (С) - 6-13 мм, штыб (Ш) - менее 6 мм, рядовой (Р) - не ограниченный размерами. Принадлежность к марке и крупность кусков К. у. обозначаются буквенными сочетаниями - ДК и пр.

Примерно на таких же принципах, как в СССР, построены классификации К. у. в ряде стран Западной Европы. В США наиболее распространена классификация К. у., основанная на выходе летучих веществ и теплоте сгорания, по которой они делятся на суббитуминозные с большим выходом летучих веществ (отвечает сов. маркам Д и Г), битуминозные со средним выходом летучих веществ (соответствует маркам ПЖ и К), битуминозные с малым выходом летучих веществ (ОС и Т) и антрацитовые угли, разделяемые на семиантрациты (частично Т и А), собственно антрациты и метаантрациты (А). Кроме того, существует международная классификация К. у., основанная на содержании летучих веществ, спекаемости, коксуемости и отображающая технологических свойства углей.
Образование К. у. характерно для всех геологических систем начиная от силура и девона, очень широко К. у. распространены в отложениях каменноугольной, пермской и юрской систем. Залегают К. у. в виде пластов различной мощности (от долей м и до нескольких десятков и более м). Глубина залегания углей различна - от выхода на поверхность до 2000-2500 м и глубже. При современном уровне горной техники добыча К. у. может производиться открытым способом до глубины 350 м. Общегеологические запасы К. у, в СССР около 4700 млрд. т (по подсчётам 1968), в том числе по маркам (в млрд. т): Д - 1719; Д-Г - 331; Г - 475; ГЖ - 69,4; Ж - 156; КЖ - 21,5; К - 105; ОС - 88,2; СС - 634; Т - 205; Т-А - 540; ПА, А - 139. Наибольшие запасы К. у. в СССР находятся в Тунгусском бассейне. Самыми крупными разрабатываемыми бассейнами К. у. в СССР являются Донецкий, Кузнецкий, Печорский, Карагандинский; в США - Аппалачский и Пенсильванский, в Польше - Верхнесилезский и его продолжение в Чехословакии - Остравско-Карвинский, в ФРГ - Рурский, в Китае - Большой Хуанхэбасс, в Великобритании - Южно-Уэльсский, во Франции - Валансьеннский и в Бельгии - Брабантский. Применение К. у. многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырьё для металлургической и химической промышленности (см. Коксование), а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. См. также Угольная промышленность, Топливо.
Лит.: Гапеев А. А., Твердые горючие ископаемые, М., 1949; Жемчужников Ю. А., Гинзбург А. И., Основы петрологии углей, М., 1960; Энергетическое топливо СССР. Справочник, под ред. Т. А. Зикеева, М., 1968.
? А. К. Матвеев.