Регистрация компании на PromPortal.su Корзина0
380635958551
ApexTorg Ltd
»
» Угли ископаемые
ApexTorg Ltd
Город:Киев
Адрес:Украина, Киев
Телефон:380635958551
E-mail:ibb@li.ru
Сайт:http://apextorg.blogspot.com

Угли ископаемые

  • 11.05.2012 в 13:21
  • Просмотров: 79
  • ID: 3601

Угли ископаемые

Угли ископаемые - твердые горючие полезные ископаемые осадочного происхождения. В состав Угли ископаемые входят: органическое вещество - продукт преобразования высших и низших растений с участием микроорганизмов планктона, минеральные примеси (условно не более 50%) и влага.

  Угли ископаемые залегают в земной коре в виде пластов, пластообразных и линзовидных залежей, имеют землистую, массивную, слоистую или зернистую текстуру; цвет от коричневого до черного.

  . Общие сведения

  Угли ископаемые - один из основных видов энергетического сырья; доля их участия в мировом топливно-энергетическом балансе 30-35%. С 1950 по 1974 мировая добыча Угли ископаемые увеличилась в 1,7 раза, превысив 3 млрд, т.

  Угли ископаемые составляют основную часть (87,5%) прогнозных ресурсов ископаемого топлива Земли, оцениваемых величиной 12,8 триллиона т топлива условного (тут). СССР обладает крупнейшими ресурсами Угли ископаемые; разведанные и прогнозные геологические запасы Угли ископаемые, отвечающие современным требованиям по качеству и мощности разрабатываемых пластов, составляют 5,7 триллиона т (1968), или 4,6 триллиона тут.

  Основные направления промышленного использования Угли ископаемые: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление Угли ископаемые для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путем гидрогенизации, высокоазотистых гуминовых кислот для удобрений. Из Угли ископаемыеизвлекаются галий (см. Рассеянных элементов руды). Перспективно извлечение серы из Угли ископаемые, использование высокоглиноземистых зол и отходов обогащения для производства в качестве керамического и огнеупорного сырья, строительных материалов, средства очистки промышленных сточных вод. Возможное использование Угли ископаемые в промышленности определяется их составом и свойствами, характеризующимися большим разнообразием - следствием различий в исходном материале и условиях его преобразования.

  . Происхождение, состав и свойства

  По составу основного компонента - органического вещества - Угли ископаемые подразделяются на 3 генетические группы: гумолиты (гумусовые угли), сапропелиты и сапрогумолиты. Преобладают гумолиты, исходным материалом которых явились остатки высших наземных растений. Отложение их происходило преимущественно в болотах, занимавших низменные побережья морей, заливов, лагун, пресноводных бассейнов (озер и рек) - автохтонное накопление; более ограниченным было отложение при сносе с прилегающих участков суши в застойные водные бассейны растительного материала и продуктов его преобразования - аллохтонное накопление. Накапливавшийся растительный материал в результате биохимического разложения перерабатывался в торф; при этом значительное влияние оказывали обводненность и состав водной среды. Анаэробные (в водной среде) условия приводили к органического материала - основы образования блестящих - витринитовых, или углей; аэробные условия и окислительная среда способствовали фюзенизации тканей - образованию волокнистых и сажистых фюзинитовых углей. Элювиация - вымывание проточными водами продуктов окисления лигнино-целлюлозных тканей - сопровождалась обогащением органической массы остатками наиболее устойчивых частей растений (оболочками спор, кутикулой, смоляными тельцами, пробковой тканью коры и т.п.), характерных для матовых лейптинитовых углей. Угли, сложенные почти полностью стойкими форменными элементами (растительными остатками, сохранившими свое строение и очертания), выделяются в особую группу - липтобиолиты (см. Каустобиолиты).

  Сапропелиты (сапропелевые угли) - продукт преобразования низших растений и микроорганизмов планктона, накапливавшихся в органогенном иле озер и морских лагун. На равных стадиях преобразования органического вещества сапропелиты отличаются от гумолитов более высоким выходом летучих веществ (60-80%) и содержанием (8- 12%).

  Сапрогумолиты - переходная разность Угли ископаемые, продукт преобразования высших, а также низших растений. Сапропелиты и сапрогумолиты обычно залегают в виде прослоев и линз среди гумусовых углей. Высокозольные разности сапропелитов называют горючими сланцами; они нередко образуют самостоятельные бассейны (например, Прибалтийский сланцевый бассейн) и месторождения.

  Минеральные примеси находятся либо в тонкодисперсном состоянии в органической массе, либо в виде тончайших прослоек и линз, а также и конкреций. Источником минеральных примесей в Угли ископаемые могут быть: неорганические составные части растений-углеобразователей; терригенный материал, приносимый в области торфообразования водой и ветром, а также минеральные новообразования, выпадающие из растворов вод, циркулирующих в торфяниках. Состав минеральных примесей - кварц, глинистые минералы (главным образом каолиниты), полевые шпаты, пирит, марказит, карбонаты и др. соединения, содержащие , , , , , К, , , редкие и рассеянные элементы (, , , и др.). Содержание минеральных примесей изменяется в широких пределах; большая часть из них при сжигании Угли ископаемые превращается в золу.

  Различия в исходном материале, степени обводненности торфяников, составе среды и фациальных обстановках осадко- и торфонакопления, обусловливающие направленность и интенсивность протекания окислительных и восстановительных микробиологических процессов, создали в торфяной стадии основу для образования различных генетических типов Угли ископаемые (см. Углепетрография). Торфообразование и торфонакопление завершались перекрытием торфяника осадками, образующими породы кровли. Происходившие при относительно невысоких температурах и давлении диагенетические (уплотнение, дегидратация осадков, газовыделение) и биохимические процессы восстановительного характера приводили к превращению торфа в бурый уголь. Угли ископаемые, включающие слабо разложившиеся древесные остатки, сцементированные землистым углем, называемые лигнитами.

  Бурые угли - одна из разновидностей Угли ископаемые - имеют широкое распространение. Доля запасов бурых углей и лигнитов в мировых запасах Угли ископаемые- 42%. Неглубокое залегание и большая мощность пластов позволяют широко применять открытый способ разработки, экономические и технические преимущества которого во многом компенсируют относительно низкое качество сырья.

  В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние - в антрациты. Необратимый процесс постепенного изменения состава (прежде всего в направлении обуглероживания), физических и технологических свойств органического вещества в преобразованиях от торфа до антрацита называются углефикацией. Углефикация на стадиях превращения бурых углей в каменные и последних в антрациты, обусловленная происходящими в земной коре процессами, носит название метаморфизма углей. Выделяют 3 основных вида метаморфизма углей: региональный, вызванный воздействием внутренней теплоты Земли и давления перекрывающей толщи пород при погружении Угли ископаемые в глубь земной коры; термальный - под влиянием тепла, выделяемого магматическими телами, перекрывшими или внедрившимися в угленосную толщу, либо в подстилающие ее отложения; контактовый - под воздействием тепла изверженных пород, внедрившихся в пласты или пересекших их непосредственно; проблематично признается возможным метаморфизм углей за счет повышения температур в областях проявления тектонических сжимающих и скалывающих) усилий - динамометаморфизма.

  Структурно-молекулярная перестройка органического вещества при метаморфизме углей сопровождается последовательным повышением в них относительного содержания снижением содержания выхода летучих веществ; в определенных закономерностях с экстремальными значениями на средних стадиях углефикации изменяются содержание теплота сгорания, твердость, плотность, хрупкость, оптические, электрические и др. физические свойства Угли ископаемые (рис. 1). Для определения этих стадий используются: выход летучих веществ Г, содержание микротвердость и др. особенности состава и физических свойств углей. Наиболее эффективен метод определения стадии углефикации по отражательной способности витринита ®.

  Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства - способность и липоидных компонентов органического вещества переходить при нагревании в определенных условиях в пластического состояние и образовывать пористый монолит - кокс. Относительное количество запасов Угли ископаемые с высокой спекающейся способностью составляет 10-15% от общих запасов каменных углей, что связано с более высокой интенсивностью преобразования органических вещества на средних стадиях метаморфизма. Спекающиеся угли возникают при температурах примерно от 130 до 160-180 °С при общем диапазоне температур, обусловливающих протекание метаморфизма Угли ископаемые, от 70-90 °С для длиннопламенных углей до 300-350 °С для антрацитов. Наиболее высококачественные спекающиеся угли формировались в бассейнах, испытавших региональный метаморфизм при глубоком погружении угленосной толщи. При термальном и контактовом метаморфизме в связи с резким изменением температур и невысоким давлением преобразование органического вещества протекает неравномерно и качество углей отличается невыдержанностью технологических свойств. Породы угленосных формаций наряду с метаморфизмом углей испытывают катагенетические преобразования (см. Катагенез).

  В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли Угли ископаемые подвергаются окислению. По своему воздействию на состав и физические свойства Угли ископаемые окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом: У. п. утрачивают прочностные свойства (до превращения их в сажистое вещество) и спекаемость; в них возрастает относительное содержание снижается количество увеличиваются влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания. Глубина окисления Угли ископаемые в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма углей колеблется от 0 до 100 м по вертикали.

  Различия в вещественном составе и степени метаморфизма обусловили большую дифференциацию технологических свойствУгли ископаемые Для установления рационального направления промышленного использования Угли ископаемыеподразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение Угли ископаемые в процессе термического воздействия на них (см. табл.). Границей между бурыми и каменными углями принята высшая теплота сгорания рабочей массы беззольного угля, равная 5700 ккал/кг (23,86 Мдж).

  Ведущий показатель при использовании Угли ископаемые в энергетических целях - низшая теплота сгорания - в пересчете на рабочее топливо (Qпн) колеблется в пределах (ккал/кг): 2000-5000 (8,372-20,930 Мдж) для бурых, 4100-6900 (17,162 - 28,893 Мдж) для каменных углей и 5700-6400 (23,86-26,79 Мдж) для антрацитов. Пониженная величина этого показателя у бурых углей объясняется низкой степенью углефикации органического вещества, слабой уплотненностью материала и, соответственно, высокой их естественной влажностью, изменяющейся в пределах 15-58%. По содержанию рабочей влаги ( p) бурые угли подразделяются на технологические группы: Б1 с p > 40%, Б2 с p 30-40% и Б3 с p < 30%.

  В основу промышленной маркировки каменных углей положены показатели, характеризующие результаты их высокотемпературной сухой перегонки (коксования): выход летучих веществ, образующихся при разложении органической массы (частично неорганического материала - сульфидов, карбонатов, гидратированных минералов), и характеристика беззольного горючего остатка - кокса по спекаемости. Весовой выход летучих веществ (Г) из У. и, последовательно снижается с повышением степени углефикации от 45 до 8% у каменных углей и до 8-2% у антрацитов.