ЧАСТИНА 2. Об’єднані енергосистеми та енергоутворення

Періоди накопичення та активного використання викопного вугілля непорівнянні з періодом існування людства. Вік вугільних родовищ, що накопичувалися протягом мільйонів років, становить десятки та сотні мільйонів років; активне використання вугілля почалося менш ніж 270 років тому. За теперішніх темпів вуглевидобутку розвіданих запасів вугілля вистачить приблизно на 500 років.

Горюче каміння – викопне кам'яне вугілля – було відоме ще в давнину. Примитивний видобуток вугілля здійснювався в стародавньому Китаї та античній Греції, де його використовували як паливо. Давньоримські вілли опалювались вугіллям родовищ Греції та Італії. Хоча старогрецький філософ Арістотель порівнював деякі властивості деревного та викопного вугілля, багато віків існувала думка про мінеральне походження викопного вугілля. Так, у 315 році до нашої ери учень Арістотеля Теофраст називав його «камінням, що горить», – «антраксом» (звідки і з'явилася назва «антрацит»). У ХVI столітті нашої ери лікар і алхімік Парацельс розглядав природне вугілля як «каміння, яке змінене дією вулканічного вогню», а природознавець Агрікола (мал. 7.1) говорив, що кам'яне вугілля – це нафта, що затверділа.

Російський вчений М.В. Ломоносов у своєму трактаті «Про шари земні» (1763) висунув гіпотезу про походження викопного вугілля з торфу, а торфу – зі скупчень залишків рослин на дні боліт. Органічне походження викопного вугілля було остаточно доведене лише у ХIХ столітті шляхом мікроскопічних досліджень, що виявили у структурі вугільної речовини обвуглені чи частково розкладені залишки рослинних тканин, зерняток смоли, насіння, спор.

На всіх континентах Землі та більшості островів Світового океану існують родовища вугілля. Відкриття кожного з них має свою історію.

Про видобування та використання кам'яного вугілля в Україні існують різні відомості. Так, при геологічних дослідженнях були виявлені відвали старовинної розробки вугілля в районі м. Бахмут (зараз м. Артемівськ), які свідчать, що вже у IX–X ст. місцеве населення видобувало і використовувало його як паливо при виробництві різних предметів побуту.

У Західній Європі вугілля почало використовуватись пізніше. До XVII ст. для виплавки металу застосовувалося винятково деревне вугілля. Бурхливий розвиток металургії в XVIII ст. вимагав більшої кількості палива, тому запаси промислової деревини різко скорочувались. Заміною деревному вугіллю могло стати викопне вугілля.

Мал. 7.1. Георг АгріколаГеорг Агрікола (Agricola) (1494–1555), справжнє прізвище Бауер (Bauer), – німецький вчений в області геології, гірничої справи та металургії, природознавець. У 1527–1530 рр. він працював в Санкт-Іоахімсталі (Богемія) лікарем та аптекарем. Там він ознайомився з гірничим пробірним аналізом і технікою плавки, набув широких знань з мінералогії, геології, гірничої справи та металургії. У 1530 р. Г. Агрікола опублікував свою першу написану латинською мовою книгу «Берманнус. Розмова про гірничу справу», в якій мова йшла переважно про гірниче добування срібла та «досвід роботи з мінералами». У наступній науковій праці Агріколи розповідається в основному про розробку рудних родовищ, виплавку металу, видобуток солі та гірничі машини. Ця монографія, яка складається з 12 книг, вийшла в світ у 1556 р., через декілька місяців після його смерті, під назвою «Про гірничу справу та металургію» (De re metallica, libri XII). Більш двохсот років цей труд з гірничої справи, багато ілюстрований чудовими малюнками (див., наприклад, мал. 7.2) – майже три сотні гравюр на дереві, – був основним підручником для гірників і металургів.

 

Мал. 7.2. Шахти та штольні старовинного рудника

Початок розвитку Донбасу пов'язаний з прозорливістю Петра І, який звернув увагу на зразки місцевого вугілля під час Азовського походу в 1696 р. За переказами Петро I вимовив: «Сей минерал, если не нам, то нашим потомкам зело полезен будет». У 1722 р. він підписав указ про заснування Донецького вугільного басейну. Цікаво, що до кінця XVII століття вугілля в європейській промисловості практично ще не застосовувалося, а в усьому англійському вуглевидобутку було зайнято не більше 150 людей, тому рішення Петра було геніальною здогадкою.

До цього часу відносяться посилені пошуки родовищ викопного вугілля в різних країнах. Цікава історія початку використання кам'яного вугілля у Великобританії. Як писала одна з англійських газет сто років тому: «Справа була на початку XIV сторіччя. Лондонські пивовари, ковалі та слюсарі, які бачили все більш зростаючу дорожнечу дров, спробували замість них палити кам'яне вугілля, що виявилось і дуже зручним, і дуже вигідним. Але марновірні городяни вважали спалювання кам'яного вугілля справою нечестивою. Була направлена особлива петиція королю, і використання кам'яного вугілля було заборонено законом. Однак через дорожнечу дров багато хто таємно продовжував порушувати закон, через що городяни почали вимагати драконівських заходів. Достовірно відомо, що  одного порушника закону в Лондоні було страчено, але кажуть, що таких випадків було багато. Потім суворі закони скасували, але ще довго проти кам'яного вугілля було сильне упередження через «смердючість цього виду палива».

Проти кам'яного вугілля особливо повстали дами; багато лондонських дам відмовилось робити візити в ті дома, які опалювались не дровами, і не доторкались до жодної страви, якщо вона готувалась на кам'яному вугіллі, вважаючи таку їжу нечестивою.

А тепер кам'яне вугілля складає силу та багатство Англії, неминучу умову самої теперішньої цивілізації».

Змінилися часи і змінилося ставлення англійців до вугілля, в наслідок чого з'явилась наступна традиція. У англійців (особливо у шотландців) в новорічну ніч першим, хто переступить поріг дому, повинен бути високий чорнявий чоловік зі срібною монетою і шматочком вугілля. І тоді в оселі в новому році ніколи не буде нестачі в їжі, завжди буде тепло і затишно.

У Росії промислове застосування кам'яного вугілля замість деревного виникло на початку XVIII століття. Перші достовірні відомості про пошуки та розвідування викопного вугілля в Росії відносяться також до початку XVIII ст.

У роки Петра I, який приділяв багато уваги розвитку гірничої справи, були організовані спеціальні експедиції у різні райони країни.

У Донецькому басейні поклади кам'яного вугілля були відкриті у 1721 г. в районах Бахмута, Лисичанська, Шахт.

Між істориками йде суперечка про перших відкривачів вугілля у Донбасі. Довгий час вважалось, що першим, хто відкрив кам'яне вугілля в Донецькому басейні, був Григорій Капустін (мал. 7.3), який у 1721 р. знайшов родовища в районі річок Дону, Кундрючої та Осереді.

Мал. 7.3. Пам'ятник Г.Г. Капустіну в Донбасі та карта маршруту, яким він пройшовГригорій Григорович Капустін – піддячий села Даниловського, колишнього Костромського повіту. Дослідивши райони Верхнього та Середнього Дону, Капустін провів потім розвідку вугілля у прибережній смузі Сіверського Дінця (мал. 7.4). Місцеві поселяни, переважно із запорізьких козаків, розповіли йому, що вони вже давно використовують горюче каміння у кузнях, та показали свої вугільні копальні.

На початку січня 1722 року Григорій Капустін доповідав про підсумки експедиції: «Доносить Вам рудних справ піддячий Григорій Капустін, що мною вийнято з Донецької землі вугілля поблизу річки Кундрюча. Прошу прийняти та випробувати його у лабораторії».

Берг-колегія, в складі якої були в основному іноземці і за завданням якої і здійснювалась експедиція, не віднесла відкриття Капустіна до числа тих, що мають промислове значення.

Але у січні 1724 року Петро І отримує донос Бахмутського управителя Микити Вепрейського та капітана Семена Чиркова, в якому вони повідомляли, що на вугіллі, добутому поблизу Лисичої балки, бахмутські ремісничі люди варять сіль і роблять різні ковальські вироби, а мешканці найближчих поселень використовують горючий камінь для опалення помешкань.

Ось тоді навздогін Григорію Капустіну Берг-колегія і надіслала термінову депешу, в якій змінювався черговий маршрут експедиції та наказувалося побувати йому на берегах річок Сіверський Донець та Верхня Біленька.

Зазнаючи нестачі їжі та грошей, експедиція Григорія Капустіна восени 1724 року, долаючи усі труднощі, вивчила біля річки Біленька, у Лисичій балці небачений до того пласт вугілля висотою 1,14 м. Це була «еврика» у вугільних розкопках, яка здивувала іноземних гірничих інженерів.

Повідомлення Григорія Капустіна про знайдені ним поклади кам'яного вугілля у Донбасі в умовах дворянськокріпосної Росії не одразу стало основою для промислової розробки багатих покладів на півдні країни, хоч він настирливо боровся за скоріше використання своїх відкриттів.

Лише через сімдесят років у Лисичій балці була закладена перша шахта з видобутку вугілля у Донбасі. Тут, у Лисичанську, вперше почалася промислова розробка вугілля.

Мал. 7.4. Карта маршруту, яким пройшов Г.Г. Капустін

Однак, як свідчать архівні матеріали, у тому ж 1721 р. бахмутські солевари Микита Векрейський та Семен Чирков знайшли в балці Скелеватій у 25 км від Бахмуту кам'яне вугілля і почали використовувати його в кузнях. А в Лисичій балці, де потім у 1796 р. увійшла в дію перша в Донбасі шахта, відкрив вугільне родовище у грудні 1722 р. Микола Аврамов – один із керівників чорноморської гірничої експедиції.

Експедиції, які були направлені в інші райони Росії, також зробили ряд відкриттів. У 1721 р. було виявлено вугільне родовище на річці Томь (Кузбас). До цього ж року відноситься відкриття Підмосковного басейну, а також родовища в районі м. Кизел на Уралі. У 1722–1723 рр. до Петербурзької Берг-колегії надійшло багато повідомлень про вугільні пласти в районах річок Дон та Дніпро.

Величезний вплив на інтенсивний пошук та освоєння вугільних родовищ мав розвиток металургійної промисловості в багатьох країнах. Зокрема, освоєння Донецького басейну тісно пов'язане з будівництвом Луганського чавуноливарного заводу, який переробляв місцеві руди і був введений у дію в 1799 р. Одночасно з початком спорудження заводу були закладені кам'яновугільні розробки первинно поблизу села Білє, а потім на більш багатому родовищі на правому березі Сіверського Донця у Лисичій балці (м. Лисичанськ). Лисичанський рудник залишався основним вуглевидобувним підприємством в Донбасі до кінця 60-х років XIX століття, тобто до початку будівництва більш великих шахт в його центральних районах.

Зберігся указ Петра І від 7 грудня 1722 р.: «Для копання кам'яного вугілля та руд, які оголосив піддячий Капустін, з Берг-колегії надіслати нарочного, і у тих місцях того кам'яного вугілля та руд в глибину копати сажні на три і більше, і, набравши пудів до п'яти, привезти до Берг-колегії та випробувати».

Аналогічно починали освоювати вугільні родовища в інших вуглевидобувних країнах.

Стародавні природознавці вважали основною розпізнавальною ознакою викопного вугілля його здатність горіти. Тому хронологія відкриття вугілля людством пов'язана з хронологією розвитку технологічних процесів, в яких вугілля використовується насамперед як паливо. Певно, першими вугілля, як паливо, використовували давні китайці: за деякими відомостями, в одному із найбільших вугільних районів Китаю Фуншуй його застосовували для виплавки міді 3 тисячі років тому. Відомі китайські трактати II століття до н.е., де згадується про використання вугілля у виробництві фарфору, для випарки соляних розчинів тощо. За повідомленнями знаменитого мандрівника Марко Поло, який побував у Китаї у 1310 р., вугілля широко використовувалося в промисловості та для опалення. Приблизно до цього часу відносяться згадки про використання вугілля як палива в Англії та Німеччині та про закладання перших вугільних шахт в Англії.

Однак ще наприкінці XVII століття  розміри видобутку та використання вугілля в Європі були незначними. Так, у вуглевидобувному районі Англії (Брістоль) на 70 шахтах працювало всього 123 людини. Це було пов'язане з тим, що вугілля, значно перевищуючи дрова за теплотою спалювання та розвинутою температурою, все ж таки поступається їм за деякими технологічними характеристиками – температурою запалювання, вмістом сірки – і, на відміну від сухих дров, димить. Тому, доки лісів в Європі було удосталь, а густота населення та рівень розвитку промисловості були невеликі, вважали за краще використовувати дрова для опалювання, деревний дьоготь і смолу як зв'язувальні речовини та деревне вугілля як паливо і відновник руди в металургії.

Вважається, що початок використання кам'яного вугілля в хімічно-технологічному напрямку поклали роботи хіміка І. Бехера, який в 1681 р. отримав патент на «новий метод виготовлення коксу і смоли з торфу та кам'яного вугілля, який ніким ніколи раніше не був відкритий і не застосовувався«. Це була термообробка вугілля без доступу повітря з відгоном летких та сірки, в результаті чого утворювався кокс. І. Бехер описує свій винахід так: «У Голландії є торф, в Англії – кам'яне вугілля, але і той, і те майже не застосовуються для спалювання в доменних печах і для плавки. Я знайшов шлях, який дозволяє перетворити і той, і те в добре паливо, яке не тільки не димить і не смердить, але й дає такий же сильний вогонь, який необхідний для плавки, як і деревне вугілля… При цьому варто уваги: як шведи одержують свою смолу із соснового дерева, так і я одержав свою смолу в Англії з кам'яного вугілля, котра однакова зі шведською за якістю, і навіть у деякого вугілля вища її. Я робив проби як на дереві, так і на канатах, і смола показала себе цілком доброю…» У тому ж XVII столітті англієць Д. Додлей проводив експериментальні доменні плавки на викопному вугіллі, але подробиці здійснення процесу він тримав у таємниці й забрав з собою в могилу.

Перші достовірні відомості про організовані пошуки та розвідку корисних копалин, зокрема вугілля, в Росії відносяться до періоду царювання Петра І. Указом Петра І у 1719 р. була організована Берг-колегія (Берг-привілей), якій доручалися керівництво гірничою промисловістю та розвідка корисних копалин. Берг-колегія залучала населення «як на власних, так і на чужих землях шукати, копати, плавити, варити та чистити всякі метали ... і всякі руди землі та каміння».

Перші статистичні дані про видобуток вугілля за 1796–1801 рр. свідчать, що у ці роки було видобуто 2,4 тис.т., у 1810 р. – 2,5 і у 1820 р. – 4,1 тис.т вугілля.

Ще у 1757 р. М.В. Ломоносов у своєму «Слові про народження металів» висловив гіпотезу про рослинне походження вугілля та перший висунув ідею про те, що кам'яне вугілля утворилося з торфу. Ця думка пізніше лягла в основу загальноприйнятої зараз «теорії перетворень». Перша робота з вивчення кам'яного вугілля під мікроскопом належить гірничому інженер-капітану Іваницькому (1842 р.), який писав: «Рослинне походження кам'яного вугілля безперечне і майже можна вважати доведеним. Воно базується на поступовостях переходу від торфу і бурого вугілля до найбільш кристалічних видів кам'яного вугілля та антрациту».

Відкриття І. Бехера та Д. Додлея за їх життя не одержали розповсюдження. А тим часом для забезпечення доменних печей та кузень деревним вугіллям по-хижацьки винищувались ліси. З метою їх збереження англійський парламент ще в 1558–1584 рр. видав ряд указів, що обмежували зростання і розміщення металургійних підприємств. Проте потреба в металі швидко зростала, і на початок XVII століття безліч лісів в Європі було повністю знищено. У більш промислово розвинутих країнах – Англії, Німеччині, Голландії, Франції – дрова і деревне вугілля стали майже на вагу золота, що різко гальмувало розвиток промисловості та примусило інтенсивно шукати альтернативне паливо.

Початок промислової революції в Європі цілком справедливо пов'язують з «відкриттям« викопного вугілля для використання в промисловості, яке відбулося через 50–80 років після відкриттів І. Бехера. У 1735 р. в Англії А. Дербі застосовує вугілля, а точніше, кокс, отриманий випалюванням кам'яного вугілля в так званих «кучах», де приблизно третина вугілля спалювалась і дві третини перетворювались на кокс, як паливо і відновник для виплавки металу в доменних печах. У 1763 р. Дж. Уатт в Англії, та І. Ползунов в Росії винайшли парову машину, де викопне вугілля використовується як паливо.

У тому ж 1763 р. французькі металурги Жара в Люттіху (Бельгія) і Жанзен в Саарській області будують перші коксові батареї з виробництвом металургійного коксу та уловлюванням смоли коксування. Нарешті, у 1792 р. англієць В. Мердок не тільки повторив 180-річної давнини досліди голландського природознавця Я.Б. ван Гальмонта з одержання горючого газу з кам'яного вугілля, але й обладнав газовим освітленням свій дім в Редруті. Так визначились основні напрямки використання викопного вугілля: паливо (для парових котлів і побутових потреб); паливо та відновник (кокс для виплавки металу); сировина для одержання рідких та газоподібних продуктів, які в свою чергу застосовуються як паливо чи хімічна сировина.

Провідну роль у справі впровадження газового освітлення в містах відіграв на початку XIX століття англієць Ф.-А. Ванзор. Мабуть, йому легше було вирішувати технічні питання, ніж переборювати забобони суспільства. Так, відомий англійський письменник В. Скотт писав про Ванзора:

«Один божевільний пропонує освітити Лондон, – чим би ви думали? Уявіть собі – димом…« Газети майоріли заявами, що штучне освітлення порушує божественні закони, за якими вночі повинна бути темрява; що освітлення вулиць сприятиме зросту пияцтва, розбещеності населення та застудних захворювань (малися на увазі нічні гуляки); що при новому освітленні будуть лякатися коні та знахабніють злодії… Незважаючи на це, в 1812 р. англійський парламент затвердив заснування першої в світі «Лондонської та Вестмінстерської компанії для газового освітлення та виробництва коксу», в 1816 р. було відкрито перший газовий завод у США, в 1820 р. – у Франції, в 1835 р. – в Росії. У 1885 р. в Англії споживалось близько 2,5 млрд. м3 світильного газу та ненабагато менше кам'яновугільного газу як домашнього палива для приготування їжі.

На початок XIX століття розвиток виробництва коксу для металургії, з одного боку, і світильного газу, з другого, ще дужче збільшив кількість одержуваної кам'яновугільної смоли та посилив роботи з дослідження можливостей її використання. У 1815 р. англійський хімік Аккум почав отримувати із смоли легкі масла – есенції, які знайшли застосування як розчинники і замінники деревного скипидару. У 1822 р. в Англії перший смолоперегінний завод почав виробляти легку кам'яновугільну смолу – нафту – для просочення непромокних тканин та плащів. У 1825 р. великий англійський фізик і хімік М. Фарадей виділив з продуктів переробки вугілля бензол, чим заклав основу хімії ароматичних сполук. У 1842 р. російський хімік М.М. Зінін відкрив методи промислового одержання кам'яновугільного аніліну – важливого проміжного продукту у синтезі штучних барвників. Це відкриття було практично використане лише в 1856 р., коли англійський студент В. Перкін при обробці аніліну одержав перший штучний органічний барвник – мовеїн – і швидко організував у себе на батьківщині виробництво цілого ряду штучних барвників.

Здавалось би, який вплив на вуглехімію може мати винахід сітки розжарювання в газових світильниках? Але справа в тому, що до цього бензол із сирого газу не видобували: тільки його присутність забезпечувала задовільну яскравість освітлення. А після цього винаходу, який дозволив використовувати для освітлення і «збіднений» бензолом газ, з'явилась можливість промислового видобування сирого бензолу з кам'яновугільного газу. «Батьком» промислового сирого бензолу вважають німця Брунка. Багато в чому завдяки йому за останнє десятиліття XIX століття Німеччина збільшила виробництво сирого бензолу при вуглепереробці у 50 разів.

Зараз світова потреба в сирому бензолі та інших рідких продуктах вуглехімії не перекривається їх виробництвом з вугілля коксування та напівкоксування. Тому ряд країн (Австрія, Естонія, Ізраїль тощо) одержують їх із своїх горючих сланців. Вартість продуктів вуглехімії, які одержують з горючого сланцю, в декілька разів перевищує вартість первинної сировини. Сланцеве масло містить більшу частку бензино-гасової фракції, ніж кам'яновугільна смола, у зв'язку з чим, наприклад, Австралія планує в перспективі повністю замінити місцевим горючим сланцем нафту, що завозиться.

Як паливо для енергетичних установок вугілля неподільно панувало аж до винаходу двигунів внутрішнього згоряння, що використовують продукти нафтопереробки і значно більш зручні для мобільної експлуатації. На кінець першої третини XX століття вугілля було не тільки повністю витіснене нафтопродуктами з автота авіатранспорту, але й помітно втратило свої позиції на водному та залізничному транспорті. Однак у умовах нафтової блокади, якій була піддана у роки другої світової війни Німеччина, а в післявоєнні роки – ПАР, вугілля виявилося сировиною, здатною замінити рідке моторне паливо. Синтетичні рідкі палива були одержані з вугілля шляхом гідрогенізації (прямого зрідження), піролізу, газифікації вугілля з наступним каталітичним синтезом Фішера–Тропша. Хоч за економічними показниками синтетичні палива були дорожчі нафтових і після зняття блокади їх виробництво, як правило, припинялось, поступове вичерпання нафтових запасів і стале зростання цін на нафтопродукти змушують продовжувати розробки в даному напрямку. Зокрема, в Україні найбільш прийнятними для виробництва синтез-палив є дніпровське буре вугілля, львівсько-волинські сапропеліти та болтиські горючі сланці.

Незважаючи на всю різноманітність напрямків використання викопного вугілля, основними його споживачами і досі є теплоенергетика, металургія, а в сільській місцевості та країнах, що розвиваються, – і житлово-побутовий сектор. І чим більше зростало споживання вугілля в указаних секторах, тим гострішим ставало протиріччя між співвідношенням марок вугілля, які вимагаються і які видобуваються, а також між виходом при добуванні та споживанні сортових фракцій і несортового вугільного дрібняку. Тому ще з кінця XIX століття інтенсивно здійснювався пошук методів усунення цих протиріч, і не без успіху.

Із вугілля були отримані отруйні гази, які так жахливо проявили себе на полях битв першої світової війни. Але на основі того ж вугілля, правда, спочатку деревного, було виготовлено засіб захисту від них. Лікарські якості деревного вугілля були описані ще Гіппократом за 400 років до н.е., але лише у 1785 р. видатний російський хімік та фармацевт академік Т.Є. Ловиць показав, що вони є наслідком його поглинальних, або адсорбційних, властивостей. Ловиць не тільки заклав основи вчення про адсорбцію, але й ефективно використав деревне вугілля для очистки та знебарвлення цукрових сиропів та патоки, питної води, сирої селітри і навіть алкоголю.

У роки першої світової війни російський професор М.Д. Зелінський винайшов способи активації деревного вугілля водяною парою і органічними речовинами та успішно використав активоване вугілля в протигазах. Зараз промисловість споживає багато тисяч тонн технічного активованого вугілля, головним чином для очистки стічних вод. Ці технічні адсорбенти одержують шляхом активації вже не деревного, а викопного вугілля.

Наприклад, з усіх марок вугілля коксівні властивості, тобто здатність при нагріванні без доступу повітря не тільки віддавати леткі речовини і сірку, але й спікатися в моноліт із заданою пористістю та механічними властивостями, має лише вугілля марок Ж (жирне) і К (коксівне), частка яких в загальному обсязі видобутку відносно невелика і не забезпечує потреби коксового виробництва. Дослідження характеру і природи пластифікації і наступного затвердіння вугілля, розпочаті в 20-х роках ХХ століття Ф. Фішером та згодом розвинуті Г.Л. Стадниковим, Д. ван Кревеленом, Н.С. Грязновим, дозволили не тільки створити струнку теорію пластифікації, але й встановити можливість отримання коксівних шихт (сумішей) із вугілля нижчого (газове, довгополуменеве газове) і вищого (спіснене спікливе) ступеня метаморфізму, що майже вдвічі розширило сировинну базу виробництва металургійного коксу.

Шаровий метод спалювання вугілля, який був єдиним для печей, камінів, парових машин і перших парових котлів, вимагав використання кускового вугілля (допускалася дуже незначна частка дрібняку). Це пов'язано з тим, що при природній тязі між частинками вугілля в шарі повинно залишатися достатньо простору для вільного доступу окислювача, а при форсуванні тяги (дуття) дрібні частинки не повинні виноситися із шару. У період, коли вугілля видобувалось вручну, необхідна частка кускового вугілля при видобуванні забезпечувалась шахтарями. При цьому пласт вибирався не повністю, а продуктивність праці шахтарів була низькою. Викликане ростом споживання збільшення видобутку, яке стало можливим тільки при механізації шахт, різко підвищило частку дрібняку в обсязі добутого вугілля. Але спалювання твердого палива, яке за своєю крупністю не відповідає оптимальним вимогам, знижує ефективність його використання на 15–20%, а у ряді випадків процес горіння взагалі припиняється. У зв'язку з цим виникла задача згрудкування (брикетування) вугільного дрібняку для технологій, основаних на споживанні кускового (сортового) вугілля, і паралельно – задача розвитку технологій, де можливе використання вугільного дрібняку і пилу без їх згрудкування.

Звичайно брикетуванню піддають торф, буре вугілля, відсів кам'яного вугілля і антрацитів, дрібнозернистий напівкокс і кокс. Головними споживачами брикетів є комунально-побутовий сектор та коксова промисловість. Історично першими виникли два способи виробництва брикетів механічним шляхом: без зв'язувальних речовин (за рахунок власних зв'язувальних властивостей торфу та бурого вугілля) при температурі 40–80°С та тиску пресування 80 МПа і більше; з додатком зв'язувальної речовини (нафтобитумів чи кам'яновугільного пеку), необхідної для забезпечення зчеплення між частинками кам'яного вугілля, антрацитів, напівкоксового і коксового дрібняку, при температурі 80–100°С та тиску пресування 15–25 МПа.

Історія вітчизняного вуглебрикетного виробництва починається із середини XIX століття. У 1870 р. в Одесі була збудована перша фабрика, яка випускала антрацитові брикети для суден торгового флоту. У ХХ столітті вводяться в експлуатацію фабрики брикетування антрацитових штибів в Донбасі (Моспинська, Донецька тощо), а також великі буровугільні брикетні фабрики на Олександрійському родовищі бурого вугілля.

В останні десятиліття в світі активно розвивається напрямок брикетування з термообробкою вихідного вугільного дрібняку чи брикетів при температурах 400–500°С. Ці технології дозволяють отримувати так зване «бездимне» побутове паливо підвищеної екологічної чистоти (зі зниженим вмістом сірки та меншим коптінням при спалюванні), а також формований кокс, що ще більш розширює паливну базу коксової промисловості.

Використання викопного вугілля як палива незрівнянно зросло з появою парових машин і, особливо, з появою машин, здатних перетворювати теплову енергію спалювання вугілля в електричну (перші теплові електростанції –ТЕС). На теплових електростанціях теплова енергія вугілля використовується для виробітку в котлі пари, яка обертає ротор парової турбіни, з'єднаний з ротором генератора електричної енергії – найбільш зручної для споживача різновидності енергії. Перші ТЕС з'явились наприкінці XIX століття (в 1882 р. – в НьюЙорку, у 1883 р. – в Петербурзі, в 1884 р. – в Берліні, в 1895 р. – в Києві). Вони оснащалися шаровими топками, які тривалий час були основним обладнанням для спалювання великої кількості палива та широко застосовувались для котлів паропродуктивністю 20–30 т/год. Проте, крім обмеження масштабу і невисокого ККД, пов'язаного з відносно низькою температурою димових газів, їх основним недоліком була вимога до подачі вугілля у вигляді грудок і обмеження частки дрібняку, використання якого призводило до великого винесення вуглецю з топкового об'єму.

Становище змінилося наприкінці 20-х років ХХ століття, коли в ряді країн були розроблені та впроваджені топки для факельного спалювання пилоподібного твердого палива, що дозволило залучити до паливної бази ТЕС вугільний дрібняк, в тому числі підвищеної зольності (до 25–30% – для антрацитів і пісних, до 30–40% – для кам'яного вугілля), землисте буре вугілля, сланці, а також підвищити до 35–40% к.к.д. енергоблоків. Таким чином, зараз в енергетику спрямовуються переважно низькосортне вугілля і несортовий дрібняк, що вивільняє сортове вугілля для інших видів використання.

Хоч пиловугільні або камерні топки на сьогоднішній день є найбільш розповсюдженими в теплоенергетиці, вони все більше витісняються топками з циркулюючим киплячим шаром (ЦКШ), що були винайдені у 60-ті роки ХХ століття в Німеччині і також використовують вугільний дрібняк, проте мають низку технологічних і екологічних переваг. Котлоагрегати з циркулюючим киплячим шаром відзначаються низькими викидами оксидів азоту (за рахунок зниженої температури процесу та організації внутрішньотопкової відновлюваної зони) і сірки (за рахунок внутрішньотопкового зв'язування сірки вугілля вапняком), широким діапазоном регулювання навантаження, а головне – зниженими вимогами до зольності вугілля, що дозволяє використовувати для спалювання не тільки високозольне рядове вугілля, але й відходи вуглезбагачення. Перший в Україні енергоблок з циркулюючим киплячим шаром електричною потужністю 210 МВт, який використовує як паливо антрацитовий шлам, вводиться в експлуатацію на Старобешівській ТЕС.