|
|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
ENERGETICKÉ SUROVINY
kaustobiolity uhelné řady - rašelina, lignit, hnědé uhlí, černé uhlí, antracit kaustobiolity živičné řady - ropa, velmi těžká ropa, roponosné písky, roponosné břidlice, zemní plyn, hydráty metanu, ozokerit, minerální vosky, asfalt radioaktivní kovy - uran, thorium, radium
Kliknutím na názvy nerostů v textu zobrazíte jejich obrazové galerie.
Klasifikace kaustobiolitů uhelné řady není sjednocena. Existují klasifikace, které jsou součástí norem (např. u nás ČSN, nověji ČSN ISO, v USA pak ASTM). Kromě nich existují rovněž klasifikace vypracované různými institucemi. Jako příklad lze uvést tzv. „Mezinárodní klasifikaci uhlí ve slojích“, kterou vypracovala pracovní skupina pro uhlí (Working Party on Coal) v Ekonomické komisi Spojených národů pro Evropu (Economic Commission for Europe UN). Některé klasifikace vypracovaly soukromé osoby (např. klasifikace V. Havleny, která se dosud v ČR používá). Podrobnosti lze nalézt v textu citovaných publikacích Thomase (2002), Hoňka (2005) a Dopity, Havleny, Peška (1985). V tomto textu se přidržujeme u nás používané klasifikace dostupné v poslední uvedené publikaci.
Pozn.: Honěk, J.: Hodnocení uhlí a uhelných zásob v České republice podle mezinárodních klasifikací. In Sborník věd. prací VŠB-TU Ostrava, řada hornicko-geologická, monografie 15, roč. 51, 2005, s. 373 - 380.
Rašelina je organická hydrofilní koloidní substance vytvořená rašeliněním, obsahující kolísavý podíl těl a částí vyšších rostlin do různého stupně rozložených rašeliněním, dále minerální příměs a více než 75 % vody. Prvkové složení rašeliny kolísá: C 50 - 60 %, O 33 - 40 %, H 4,5 - 6 %, N 0,9 - 3,5 %, S 0,1 - 2 %. Poměr H/C kolísá kolem 0,9. Rašelina může mít až 20 % bitumenu, až 40 % huminových látek, až 40 % ligninu a až 40 % látek kerogenové příslušnosti (Dopita, Havlena, Pešek 1985).
Použití: rašelina se využívá v zemědělství a v zahradnictví, v menších množstvích v lázeňství a jako filtrační materiál. Některé státy ji využívají jako palivo.
Recyklace: rašelina se nerecykluje.
Možnosti náhrady: využití rašeliny pro výrobu tepla je vzhledem k nízké výhřevnosti málo efektivní a je proto nahrazována jinými palivy.
Použitá literatura: Dopita, M., Havlena, V., Pešek, J.: Ložiska fosilních paliv. Praha: SNTL, 1985. 264 s.
Hnědé uhlí je jedním z produktů prouhelňování a bituminace sedimentů bohatých na organickou hmotu (rašelinného původu). Hnědé uhlí má proti rašelině obsah vody nižší než 75 % a obsah uhlíku vyšší než 60 %. V našich klasifikacích se podle stupně prouhelnění dělí hnědouhelné stadium na hemifázi, ortofázi a metafázi. Hranice mezi hnědým a černým uhlím je kladena do hodnoty střední odraznosti vitrinitu R 0,5 %,
Pozn.: v některých klasifikacích se nesetkáváme s termínem hnědé uhlí, ale s termíny subbituminous coal a lignit (např. v klasifikaci ASTM, podrobnosti Thomas 2002). Jejich hranice nejsou totožné s hranicemi u nás používaných termínů hnědé uhlí a lignit.
V některých zemích (i u nás) se pod pojmem hnědé uhlí rozumí nejen jeho tvrdá forma (angl. subbituminuous coal) o výhřevnosti 4165 - 5700 kcal/kg, ale i měkká xylitická forma, známá pod tradičním názvem lignit (výhřevnost menší než 4165 kcal/kg, tj. 17 MJ/kg).
Použití: hnědé uhlí i lignit jsou využívány jako zdroje energie, hnědé uhlí je i vstupní surovinou pro chemický průmysl - detaily viz kapitola Využití uhlí.
Recyklace: lignit ani hnědé uhlí se nerecyklují.
Možnosti náhrady: v energetice jsou jednotlivá fosilní paliva, radioaktivní suroviny a obnovitelné zdroje vzájemně zástupné. V chemickém průmyslu jsou navzájem zástupné všechny kaustobiolity.
Použitá literatura: Dopita, M., Havlena, V., Pešek, J.: Ložiska fosilních paliv. Praha: SNTL, 1985. 264 s. Thomas, L.: Coal Geology. Chichester: John Wiley & Sons, 2002. 385 s.
ČERNÉ UHLÍ A ANTRACIT
Černé uhlí je jedním z produktů prouhelňování a bituminace sedimentů bohatých na organickou hmotu (rašelinného původu), následuje v uhelné řadě po hnědém uhlí. V našich klasifikacích se podle stupně prouhelnění dělí černouhelné stadium na černouhelnou hemifázi, ortofázi a metafázi. Spodní hranice mezi hnědým a černým uhlím je kladena do hodnoty R 0,5 % střední odraznost vitrinitu. Za hranicí mezi černým uhlím a antracitem je považována hodnota střední odraznosti vitrinitu R 2,4 %. Antracit je nejvyšší prouhelňovací stádium uhelné hmoty. Hmota je lesklá a homogenizovaná, je patrná silná aniztropie. Obsah uhlíku Cdaf je větší než 91 % a stoupá až na 97 %. Obsah prchavé hořlaviny klesá až na Vdaf 3 %. Hodnota odraznosti Rmax 6 % je hranicí mezi antracitem a metaantracitem, Rmax 10 % je hranicí mezi metaantracitem a grafitem.
Použití: černé uhlí se podle své kvality (chemicko-technologických vlastností) používá pro výrobu koksu a výrobu elektrické energie. Je možné využívat ho i v chemickém průmyslu - detaily viz kapitola Využití uhlí. Antracit je možné použít pouze pro výrobu energie.
Recyklace: černé uhlí ani antracit se nerecyklují.
Možnosti náhrady: v energetice jsou jednotlivá fosilní paliva, radioaktivní suroviny a obnovitelné zdroje vzájemně zástupné. Pro výrobu hutnického koksu je černé uhlí nenahraditelné, použití jiných paliv a redukčních činidel při výrobě některých kovů by bylo velmi nákladné. V chemickém průmyslu jsou navzájem zástupné všechny kaustobiolity.
Použitá literatura: Dopita, M., Havlena, V., Pešek, J.: Ložiska fosilních paliv. Praha: SNTL, 1985. 264 s. Thomas, L.: Coal Geology. Chichester: John Wiley & Sons, 2002. 385 s.
Ropa je kapalina tvořená směsí plynných, těkavých a rozpuštěných tuhých uhlovodíků s příměsí neuhlovodíkových organických sloučenin a písku. Podle měrné hmotnosti (hustoty) rozeznáváme velmi lehké ropy (pod 0,85 g/cm-3), lehké ropy (okolo 0,88 g/cm-3) a těžké ropy (nad 0,9 g/cm-3). Podle obsahu základních typů uhlovodíků se rozlišuje ropa alkalická neboli parafinická, ropa naftenická a vzácná ropa aromatická.
Použití: téměř celá produkce surové ropy je zpracovávána v rafineriích a v chemickém průmyslu. Destilací se z ní získává lehký a těžký benzín, nafta, olej a zbylý mazut se dále zpracovává na několik frakcí oleje. Z produktů zpracování ropy se vyrábí polymery, barvy, laky, léčiva, výbušiny atd. Detailní popis zpracování a využití ropy viz kapitola Využití ropy.
Recyklace: ropa se nerecykluje.
Možnosti náhrady: v energetice jsou jednotlivá fosilní paliva, radioaktivní suroviny a obnovitelné zdroje vzájemně zástupné. Pro výrobu pohonných hmot a v chemickém průmyslu jsou navzájem zástupné všechny kaustobiolity, i když využití ropy je v současnosti nejběžnější.
Použitá literatura: Dopita, M., Havlena, V., Pešek, J.: Ložiska fosilních paliv. Praha: SNTL, 1985. 264 s.
a VELMI TĚŽKÁ ROPA
Roponosné písky jsou sedimentární horniny složené z jílu, písku a 1 až 20 % bitumenu, ze kterých je možné získávat ropné uhlovodíky. Bitumen má tak vysokou viskozitu, že se v ložisku nepohybuje. Na produkci 1 barelu ropy je potřeba 1,16 barelu bitumenu. Roponosné písky jsou produkty alterace ropy podzemní vodou nebo jejího rozkladu bakteriální činností. Tyto procesy snižují obsah vodíku a rozkladem nízkomolekulárních látek zvyšují obsah těžkých uhlovodíků.
Pozn.: Velmi těžké ropy - jde o materiál na hranici mezi ropou a roponosnými písky, na rozdíl od bitumenu v roponosných písků mají poněkud nižší viskozitu a v ložisku se pohybují.
Použití: jde o zdroj ropných uhlovodíků.
Recyklace: roponosné písky se nerecyklují.
Možnosti náhrady: v energetice jsou jednotlivá fosilní paliva, radioaktivní suroviny a obnovitelné zdroje vzájemně zástupné. Pro výrobu pohonných hmot a v chemickém průmyslu jsou navzájem zástupné všechny kaustobiolity. S ropnými písky a velmi těžkou ropou se počítá jako rezervou v případě, že růst cen ropy umožní jejich ekonomické získávání a zpracování.
Literatura: About Syncrude [online]. Canada: Syncrude, 2006 [cit. 2007-18-11]. ASP formát. Dostupný z www: <URL: http://www.syncrude.ca/users/folder.asp? FolderID=5617> Kesler, S. E.: Mineral Resources, Economics and Environment. New York: Macmillan College Publishing Company, Inc., 1994. s. 144 - 145. Oil Snads [online]. Canada: Canadian Association of Petroleum Producers, 2006 [cit. 2007-18-11]. ASP formát. Dostupný z www: <URL: http://www. capp.ca/default.asp?V_DOC_ID=688> World Energy Council: Survey of Energy Resources. Natural Bitumen and Extra Heavy Oil [online]. London: WEC, 2005 [cit. 2007-18-11]. ASP formát. Dostupný z www: <URL: http://www.worldenergy.org/wec-geis/publications/ reports/ser/bitumen/bitumen.asp>
Roponosné břidlice jsou sedimentární horniny (vápenaté jílovce) bohaté organickou hmotou - kerogenem, ze kterých je možné získávat ropu nebo plynné uhlovodíky. Nejčastěji jde o mořské sedimenty pocházející z krajových částí velkých sedimentárních pánví, které se nedostaly do větších hloubek do tzv. ropného okna.
Použití: počítá se s nimi jako se alternativním zdrojem ropných uhlovodíků.
Recyklace: roponosné břidlice se nerecyklují.
Možnosti náhrady: v energetice jsou jednotlivá fosilní paliva, radioaktivní suroviny a obnovitelné zdroje vzájemně zástupné. Pro výrobu pohonných hmot a v chemickém průmyslu jsou navzájem zástupné všechny kaustobiolity. S roponosnými břidlicemi se počítá jako rezervou v případě, že růst cen ropy umožní jejich ekonomické získávání a zpracování.
Literatura: Energy Information Administration: International Energy Outlook 2006. Washington: EIA, 2006. 192 s. Kesler, S. E.: Mineral Resources, Economics and Environment. New York: Macmillan College Publishing Company, Inc., 1994. s. 145 - 147. World Energy Council: Survey of Energy Resources. Oil Shale [online]. London: WEC, 2005 [cit. 2007-17-11]. ASP formát. Dostupný z www: <URL: http://www.worldenergy.org/wec-geis/publications/reports/ser/shale/ shale.asp>
Zemní plyn je směs plynných a těkavých n-alkanů CH4 - C4H10 (vzácně C7H16) s příměsí plynů (H2, N2, CO2, H2S, He aj.), ropy, vody a písku. Suchý zemní plyn je metan s obsahem etanu a dalších uhlovodíků pod 1 %. Vlhký (žírný) zemní plyn je metan s obsahem etanu a dalších uhlovodíků. Kyselý zemní plyn má zvýšený obsah H2S.
Použití: celosvětově se největší část zemního plynu používá na výrobu elektrické a tepelné energie. V poslední době je také využíván jako palivo automobilů a jiných dopravních prostředků. Jde o důležitou surovinu v chemickém průmyslu. Detailní popis zpracování a využití ropy viz kapitola Využití ropy a zemního plynu.
Recyklace: zemní plyn se nerecykluje.
Možnosti náhrady: v energetice jsou jednotlivá fosilní paliva, radioaktivní suroviny a obnovitelné zdroje vzájemně zástupné. Pro výrobu pohonných hmot a v chemickém průmyslu jsou navzájem zástupné všechny kaustobiolity. Zemní plyn má ovšem výhodu ve vysoké výhřevnosti, snadné dopravě a nejmenší produkci emisí vznikajících spalováním.
Použitá literatura: Dopita, M., Havlena, V., Pešek, J.: Ložiska fosilních paliv. Praha: SNTL, 1985. 264 s.
Hydráty metanu (též klatráty metanu) je vodní led obsahující značné množství metanu vázaného ve formě klatrátu - v dutinách krystalické mřížky. Jde o pevné sloučeniny podobné ledu, jejichž existence na Zemi je známa od 50. let 20. století. 1 m3 pevného hydrátu obsahuje v průměru asi 164 m3 metanu v plynné formě. Hustota hydrátu kolísá okolo 0,90 g/cm-3 a při pokojové teplotě a tlaku je nestabilní. Hydráty metanu vznikají pravděpodobně bakteriálním rozkladem nekromasy v nedokonale oxidačních podmínkách a existují většinou nad podmínkami ropného okna a produkční zónou metanu. Někdy lze jejich vznik alespoň částečně připisovat i termálnímu rozkladu organické hmoty, nejčastěji ropy.
Použití: počítá se s nimi jako se zdrojem metanu - viz zemní plyn.
Recyklace: nepřipadá jako u ostatních kaustobiolitů v úvahu.
Možnosti náhrady: zatím jsou hydráty samotné jen uvažovanou náhradou. Jinak pro ně platí to samé, co pro ostatní kaustobiolity živičné řady.
Literatura: Depowski, S.: Surowce energetyczne (Rozdział 10). In Kotliński, Szamałek (red.): Surovce minerálne mórz i oceanów. Warszawa: Scholár, 1998. s. 28 - 38.
Ozokerit je tuhý až mazlavý bitumen s obsahem 84 - 86 % C, 13 - 15 % H o hustotě 0,90 - 0,95 g/cm-3. Ozokerit vzniká zvětráváním alkalické ropy a náleží ke kaustobiolitům živičné řady. Vlastnosti podobné ozokeritu mají minerální vosky. Získávají se z rašeliny, hnědého uhlí a sapropelového uhlí extrakcí organickými rozpouštědly při teplotách do 100 ºC.
Použití: ozokerit a minerální vosky se používají při výrobě svíček, leštidel na podlahy, voskového papíru a izolačních materiálů.
Recyklace: nerecyklují se.
Možnosti náhrady: vzhledem k omezené produkci jsou odpovídající náhrady vyráběny při zpracování kaustobiolitů živičné řady.
Použitá literatura: Neya, R., Smakowski, T. (red.): Bilans Gospodarki Surowcami Mineralnymi Polski i Świata 1999-2003. Krakow: Pracownia Polityki Surowcowej, 2005. 1023 s.
Asfalt je tuhý plastický bitumen s obsahem 84 - 88 % C a 11 - 12 % H. Obvykle se vyskytuje s příměsí písku a úlomků hornin. Běžná je jeho výroba z ropy - tzv. petrolejový asfalt. V přírodě asfalt vzniká zvětrávání asfaltické a aromatické ropy a náleží ke kaustobiolitům živičné řady.
Použití: asfalty se používají (ve směsi s drceným kamenivem) na povrchy vozovek, výrobu izolačních materiálů odolných proti kyselinám i zásadám a v průmyslu barev a laků.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: přírodní asfalty jsou z velké části nahrazovány syntetickými asfalty - produktem zpracování ropy (tvoří přes 99 % spotřeby asfaltu na světě). Podobné využití jako asfalt má černouhelný dehet se získává v koksárenství.
Použitá literatura: Neya, R., Smakowski, T. (red.): Bilans Gospodarki Surowcami Mineralnymi Polski i Świata 1999-2003. Krakow: Pracownia Polityki Surowcowej, 2005. 1023 s.
Uran je černý kovový prášek, který se taví při teplotě 1330 ºC na bílý lesklý kov a jasně modrým nádechem. Je přirozeně radioaktivní.
Užitkové minerály:
Požití: uran je základem jaderných paliv na výrobu nukleární energie a pro vojenské využití. Význam má i pro přípravu umělých radioizotopů. V malém měřítku se již v 19. století používal při barvení skla a keramiky a později jako zdroj radia. Detaily zpracování a využití viz kapitola Využití radioaktivních surovin.
Recyklace: použité v jaderné palivo je možné přepracovávat a získat nevyhořený izotop 235U a nově vzniklé radioizotopy (např. 239Pu), jde ale o hygienicky (a tím pádem i finančně) náročnou operaci, navíc ostře sledovanou kvůli možnému vojenskému zneužití. Velká část použitého paliva proto zatím v meziskladech čeká na technické řešení, které bude vhodnější a zároveň surovinu nevyplýtvá jako v případě trvalých úložišť. Ochuzený uran se ve svých několika použitích nerecykluje vzhledem k jeho přebytku.
Možnosti náhrady: v energetice jsou jednotlivá fosilní paliva, radioaktivní suroviny a obnovitelné zdroje vzájemně zástupné. Nejaderné využití uran je z důvodu radioaktivity velice omezené. Ochuzený uran pro výrobu protipancéřové munice nahrazuje wolfram.
Použitá literatura: Uranium 2005: Resources, Production and Demand. Paris: OECD Nuclear Energy Agency & International Atomic Energy Agency, 2006. 388 s.
Thorium je stříbrolesklý, kujný a tažný kov, podobný platině. Je přirozeně radioaktivní.
Užitkové minerály:
brannerit, zirkon, loparit, mikrolit
Použití: radioaktivní thorium je výhodným palivem v jaderných reaktorech, zatím se ale v komerčních reaktorech nevyužívá - viz kapitola Využití radioaktivních surovin. Jeho nejaderné použití je v současnosti dost omezené z důvodu jeho vysoké ceny a radioaktivity. Okolo poloviny produkce připadá na výrobu vysoce žáruvzdorných materiálů, další použití má v žárových punčoškách plynových lamp, ve speciálních slitinách s Mg a Ni pro letecký průmysl a kosmonautiku, výrobě elektrod a chemických katalyzátorů, skel aj.
Recyklace: vzhledem k velmi malému množství v oběhu se nerecykluje. U použití v jaderné energetice je recyklace paliva možná (nejde už ale o thorium). V ostatních aplikacích jsou známé náhrady: v punčoškách plynových lamp sloučeniny yttria, ve slitinách s Mg pro letecký průmysl ho mohou zastoupit REE a Zr.
Možnosti náhrady: v energetice jsou jednotlivá fosilní paliva, radioaktivní suroviny a obnovitelné zdroje vzájemně zástupné.
Použitá literatura: Hedrick, J. B.: Mineral Commodity Summaries - Thorium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/thorium/th orimcs07.pdf>
Radium je velmi reaktivní stříbrolesklý kov, přirozeně radioaktivní, zářič α, β i γ.
Použití: soli rádia byly na počátku 20. století používané při terapii proti rakovině. Dnes nemá příliš velký význam, bylo nahrazeno uměle připravovanými radioizotopy - viz kapitola Využití radioaktivních surovin. Pro nedestruktivní zkoušení materiálů a výrobků (defektoskopii) je možno využít izotop 226Ra s poločasem rozpadu 1620 let.
Použitá literatura: Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2. upr. vydání, 2003. 516 s.
|
||||||||||||||||||||||||