| 8695912 9216 5224 943 1ется в золу.
Различия в исходном материале, степени обводнённости торфяников, хим. составе среды и фациальных обстановках осадко- и торфонакопления, обусловливающие направленность и интенсивность протекания окислительных и восстановительных микробиологич. процессов, создали в торфяной стадии основу для образования различных генетич. типов У. и. (см. Углепетрография). Торфо-образование и торфонакопление завершались перекрытием торфяника осадками, образующими породы кровли. Происходившие при относительно невысоких температурах и давлении диагенетиче-ские (уплотнение, дегидратация осадков, газовыделение) и биохимич. процессы восстановительного характера приводили к превращению торфа в бурый уголь. У. и., включающие слабо разложившиеся древесные остатки, сцементированные землистым углём, наз. лигнитами.
Бурые угли - одна из разновидностей У. и.- имеют широкое распространение. Доля запасов бурых углей и лигнитов в мировых запасах У. и.- 42%. Неглубокое залегание и большая мощность угольных пластов позволяют широко применять открытый способ разработки, экономич. и технич. преимущества к-рого во многом компенсируют относительно низкое качество сырья.
В результате длительного воздействия повышенных темп-р и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние - в антрациты. Необратимый процесс постепенного изменения химич. состава (прежде всего в направлении обуглероживания), физич. и технологич. свойств органич. вещества в преобразованиях от торфа до антрацита наз. углефикацией. Углефикация на стадиях превращения бурых углей в каменные и последних в антрациты, обусловленная происходящими в земной коре процессами, носит назв. метаморфизма углей. Выделяют 3 осн. вида метаморфизма углей: р е-г и овальный , вызванный воздействием внутренней теплоты Земли и давления перекрывающей толщи пород при погружении У. и. в глубь земной коры; термальный - под влиянием тепла, выделяемого магматич. телами, перекрывшими или внедрившимися в угленосную толщу, либо в подстилающие её отложения; контактовый - под воздействием тепла изверженных пород, внедрившихся в угольные пласты или пересекших их непосредственно; проблематично признаётся возможным метаморфизм углей за счёт повышения темп-р в областях проявления тектонич. (сжимающих искалывающих) усилий-динамометаморфизма.
Структурно-молекулярная перестройка органич. вещества при метаморфизме углей сопровождается последовательным повышением в них относительного содержания углерода, снижением содержания кислорода, выхода летучих веществ; в определённых закономерностях с экстремальными значениями на средних стадиях углефикации изменяются содержание водорода, теплота сгорания, твёрдость, плотность, хрупкость, оптич., электрич. и др. физ. свойства У. и. (рис. 1).
[2625-1.jpg]
Рис. 1. Изменение рабочей влажности (WP), теплоты сгорания (QГб), содержания углерода (СГ), выхода летучих веществ (VГ) и отражательной способности витринита (R) с повышением степени углефикации углей (по И. В. Ерёмину, Э. М. Паху).
Для определения этих стадий используются: выход летучих веществ V, содержание углерода, микротвёрдость и др. особенности хим. состава н физ. свойств углей. Наиболее эффективен метод определения стадии углефикации по отражательной способности витринита (К).
Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства - способность гелифицированных и липоидных компонентов органич. вещества переходить при нагревании в определённых условиях в пластич. состояние и образовывать пористый монолит - кокс. Относительное количество запасов У. и. с высокой спекающейся способностью составляет 10-15% от общих запасов каменных углей, что связано с более высокой интенсивностью преобразования органич. вещества на средних стадиях метаморфизма. Спекающиеся угли возникают при темп-pax примерно от 130 до 160-180 0С при общем диапазоне темп-р, обусловливающих протекание метаморфизма У. и., 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 темп-р и невысоким. давлением преобразование органич. вещества протекает неравномерно и качество углей отличается невыдержанностью технологич. свойств. Породы угленосных формаций наряду с метаморфизмом углей испытывают катагенетич. преобразования (см. Катагенез).
В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли У. и. подвергаются окислению. По своему воздействию на хим. состав и физ. свойства У. и. окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом: У. и. утрачивают прочностные свойства (до превращения их в сажистое вещество) и спекаемость; в них возрастает относительное содержание кислорода, снижается кол-во углерода, увеличиваются влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания. Глубина окисления У. и. в зависимости от совр. и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатич. условий, вещественного состава и метаморфизма углей колеблется от 0 до 100 м по вертикали.
Различия в вещественном составе и степени метаморфизма обусловили большую дифференциацию технологич. свойств У. и. Для установления рационального направления пром. использования У. и. подразделяются на марки и технологич. группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение У. и. в процессе термич. 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 У. и. в энергетич. целях - низшая теплота сгорания - в пересчёте на рабочее топливо (ОPН) 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.
ГЛАВНЫЕ УГОЛЬНЫЕ БАССЕЙНЫ И МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Пониженная величина этого показателя у бурых углей объясняется низкой степенью углефикации органич. вещества, слабой уплотнённостью материала и, соответственно, высокой их естеств. влажностью, изменяющейся в пределах 15-58%. По содержанию рабочей влаги (WP) бурые угли подразделяются на технологич. группы: Б1 с WP > 40%, Б2 с WP 30-40% и БЗ с WP < 30%.
В основу пром. маркировки каменных углей положены показатели, характеризующие результаты их высокотемпературной сухой перегонки (коксования): выход летучих веществ, образующихся при разложении органич. массы (частично неорганич. материала - сульфидов, карбонатов, гидратированных минералов), и характеристика беззольного горючего остатка - кокса по спекаемости. Весовой выход летучих веществ (Vr) из У. и. последовательно снижается с повышением степени углефикации от 45 до 8% у каменных углей и до 8-2% у антрацитов.
В СССР спекаемость У. и. определяется в лабораторном аппарате пласто-метрич. методом, предложенным в 1932 сов. учёными Л. М. Сапожниковым и Л. П. Базилевич, по толщине образующегося при нагревании пластич. слоя (у) с учётом усадки (x), выраженных в мм. Наибольшей спекающей способностью характеризуются каменные угли средних стадий углефикации с толщиной пластич. слоя 10-35 мм (марок К и Ж). С понижением и увеличением степени метаморфизма спекаемость У. и. снижается. Угли марок Д и Т характеризуются слабоспекшимся порошкообразным нелетучим остатком. В табл. приведены величины осн. показателей качества углей на различных стадиях углефикации применительно к маркам, употребляемым в СССР.
Кроме указанных в таблице, в некоторых бассейнах выделяются промежуточные марки: газовые жирные (ГЖ), коксовые жирные (КЖ), коксовые вторые (К2), слабоспекающиеся (СС). Угли марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К и ОС подразделяются на технологич. группы по спекающей способности; для указания технологич. группы к буквенному обозначению марки прибавляется цифра, указывающая низшее значение толщины пластич. слоя (у) в данных углях, напр. Г6, Г17, КЖ14 и т. п. Для углей конкретных бассейнов величины классификационных показателей (V и у) регламентируются ГОСТом. Для получения металлургич. кокса используется смесь различных марок углей - шихта, основным компонентом к-рой являются угли с высокими спекающими свойствами.
Подразделение У. и. на бурые, каменные и антрациты принято в большинсве стран Европы (в нек-рых - с выделением дополнительно лигнитов). В основу принятой в 1956 Европейской эко-номич. комиссией ООН Междунар. системы классификации каменных углей также положены выход летучих веществ (VГ) для углей с VГ > 33% - высшая теплота сгорания влажной беззольной массы (QВбезз), спекающая способность и коксуемость. Тип угля обозначается кодовым трёхзначным номером, первая цифра к-poro указывает класс угля (по V или QВбезз), вторая - группу (по спекающей способности, определённой методом Рога или индексом вспучивания в тигле), третья - подгруппу (по коксуемости, определённой методами Одибер-Арну или Грей-Кинга). В США и нек-рых |
