Уголь – это не что иное, как отложение горючих углеводородов, способных быть источниками тепловой энергии. Он залегает слоями («пластами»), чаще под землей, реже – у самой поверхности земли под слоем почвы. Обычно уголь твердый, непрозрачный, черного цвета. До XVI в. его использовали слабо, но затем он стал основой гигантской топливной промышленности – сначала в Англии, затем повсеместно в Европе и во всем мире.

Происхождение угля

Уголь – продукт разложения болотистых лесных растений (их возраст от нескольких десятков млн. лет до 300 млн. лет). Растения отмирали, погружались в болото и были погребены под слоями песка и тины. Этот процесс повторялся многократно. Отложения подвергались воздействию давления, температуры и микроорганизмов; в результате они превратились в горючие ископаемые.
Этот процесс часто называют углефикацией; степень углефикации определяет сорт угля. Высший сорт каменного угля – антрацит. Сорт может меняться внутри одного пласта. В ненарушенных вертикальных срезах более глубокие пласты выше качеством, чем лежащие ближе к поверхности. Это правило, впрочем не свободное от исключений, известно, как закон Хилта.
Для упрощения контроля за качеством уголь часто оценивают по данным технического анализа, в котором указываются влажность и качество летучих веществ, связанного углерода и золы, определенные стандартными методами. Полным элементарным анализом определяются количество углерода, водорода, кислорода, азота и серы в угле. Теплотворная способность, или тепловой эквивалент угля, выражается в единицах теплоты, выделяемой при его сжигании, на единицу массы сжигаемого угля.
Угли описываются также в терминах их петрографических составляющих. Различают четыре физические структуры: кларен (гладкая, блестящая составляющая), дюрен (матовая, твердая, зернистая), витрен (блестящая, черная, с зеркальным блеском) и фюзенит (черная, хрупкая, волокнистая).
Рост угольной промышленности был одним из наиболее существенных последствий общего промышленного подъема в X VII-XX вв. Сейчас уголь используется не только как топливо, но и как сырье для производства самых разнообразных товаров потребления – например, духов, найлона, обезболивающих средств и красителей для тканей.

История угольной промышленности

До второй мировой войны угольная промышленность имела определяющее значение в экономике промышленно развитых стран. Еще в 1950 г. уголь обеспечивал 56% мирового потребления энергии; однако к 1974 г его доля уменьшилась до 29%; так как заметно возросла добыча нефти и природного газа. Когда цены на нефть непомерно возросли в 1973 г., а оценка запасов нефти и газа показала, что они ограниченны, производство угля вновь возросло даже в тех странах, где в середине 50-х гг. наблюдалось свертывание его добычи.
Вначале уголь просто подбирали с поверхности земли. Позднее его стали добывать из штреков (наклонных туннелей, следующих за пластом под землей), а еще позже – из шахт. Сейчас разведка угля производится геофизиками с помощью современных приборов, и лишь после этого осуществляется пробное бурение. Проходка шахты, занимающая 5-10 лет, требует многомиллионных затрат, так как глубина шахт нередко достигает нескольких сотен метров.
Первоначально уголь добывался киркой и лопатой и доставлялся на-гора в корзинах. Сегодня во всех промышленно развитых странах добыча угля полностью механизирована, и годовая добыча шахты может превышать 1 млн. т. Горняки располагают врубовыми машинами, уголь транспортируется либо с помощью конвейера, либо в подземных поездах. Развитие угольной промышленности идет к тому, чтобы управление основным оборудованием осуществлялось дистанционно; это позволит вывести людей из опасных зон добычи угля.
Согласно одному из проектов, врубовая машина перемещается автоматически, а измерение толщины слоя угля, оставляемого в штреке при резке пласта вдоль, производится посредством радиоактивного метода. Хотя добыча угля по-прежнему сопряжена с особой внимательностью и осторожностью, число несчастных случаев среди шахтеров в промышленно развитых странах неуклонно уменьшается.
В процессе разработки пласта иногда выделяется легковоспламеняемый газ – метан; поэтому все используемое в шахте оборудование должно быть невзрывоопасным.

Продукты сухой перегонки угля

Уголь – важный источник газа и химических продуктов, получаемых при его нагреве без доступа воздуха. К этому процессу, называемому сухой перегонкой, с середины 50-х гг. был резко утерян интерес, и сейчас ведутся широкие исследования, чтобы вернуть углю его роль в химической промышленности: изучаются новые процессы, в частности гидрогенизация, позволяющие превратить уголь в газ и жидкое топливо. Из всех горючих ископаемых уголь наиболее широко распространен: его запасов хватит, вероятно, на сотни лет, так что уголь «переживет» и газ, и нефть.
Нагревание угля без доступа воздуха дает кокс – неотъемлемый компонент выплавки чугуна и стали. Коксовый газ, получаемый из коксовых печей, горюч, имеет высокую теплотворную способность и может быть использован для нагрева коксовых печей.