ГРУППА ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ

Под ископаемыми углями понимают твердые каустобиолиты, являющиеся продуктами изменения (метаморфизма) остатков высших растений, в меньшей мере — простейших организмов и используемые в промышленности в качестве энергетического топлива, технологического и химического сырья.

По происхождению и составу растительных остатков ископаемые угли делятся на три подгруппы:гумусовые угли, липто-биолиты и сапропелиты (сапропелевые угли). Здесь описываются только наиболее практически важные и распространенные гумусовые угли и сапропелиты (см. ниже).

ПОДГРУППА ГУМУСОВЫХ УГЛЕЙ,ИЛИГУМИТОВ

Название от лат. humus — земля.

Подавляющая масса каменных и бурых углей, используемых в промышленности, представлена гумусовыми углями, которые поэтому называют также обычными углями.

Гумусовые угли состоят в основном из переработанных частей высших растений (стволов, стеблей и ветвей), т.е. из продуктов разложения лигнина, целлюлозы (растительной клетчатки) и отчасти растительного белка — веществ, из которых построены ткани высших растений.

Имеются два главных типа изменения растительных остатков:

а)фюзенизация (обугливание) происходит в сравнительно сухой среде в условиях некоторого доступа кислорода и заключается в окислении растительных тканей. Образующиеся при этом матовые фюзеновые угли сохраняют отчетливо видимое под микроскопом клеточное строение, а внешне похожи на обычный древесный уголь;

б)гелификация (остуднение) протекает в обстановке сильной обводненности без доступа воздуха (под слоем воды в стоячих болотах) и выражается в разбухании растительных тканей и превращении их в блестящую аморфную бесструктурную массу —твердый коллоид (гель).

Среди гумусовых углей выделяется несколько типов, различающихся по степени изменения растительных остатков или, как принято говорить, по степени метаморфизма (углефикации).

По мере увеличения последней в углях растет содержание углерода с одновременным уменьшением содержания кислорода, водорода, летучих составных частей (легких углеводородов, воды и т.д.).

Ряд метаморфизма гумусовых углей, в котором степень углефикации растет слева направо, выглядит следующим образом: торф —бурые угли — каменные угли — антрациты.

Обычно различают три стадии метаморфизма (углефикации) гумусового органического вещества: торфяную, буроугольную и каменноугольную.

Ископаемые угли служат главным видом твердых горючих ископаемых и широко применяются как энергетическое топливо в металлургической, химической и других отраслях промышленности.

ОРГАНОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

ГРУППА ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ
ПОДГРУППА ГУМУСОВЫХ УГЛЕЙ,ИЛИГУМИТОВ

Бурый уголь

Происхождение названия породы. Назван по цвету самого угля и его черты.

Морфологические признаки. Структура аморфная. Отличается хорошей сохранностью фрагментов растений, обычно очень мелких, различимых лишь под микроскопом, но иногда (лигнит) и невооруженным глазом.

Текстура однородная либо слоистая, полосчатая. Состоит главным образом из гуминовых кислот с примесью углеводородов и высокомолекулярных углеродистых веществ (карбоидов).

Содержание углерода — 67-75%, водорода — около 5%, суммы кислорода и азота — от 17 до 30%. Естественная влажность — 10-25% (иногда до 40% и более). Многие бурые угли сильно битуминозны; иногда они содержат до 40-50% легких углеводородов.

Бурый уголь рыхлый землистый, кусковатый (слабо, связанный) либо плотный, прочно связанный.

Цвет коричневый, от светлого (рыхлые разности) до весьма темного оттенка, также черный (плотные разности).

Черта светло-бурая до буровато-черной.

Блеск тусклый, полуматовый.

Твердость низкая или средняя; излом землистый, редко полураковистый.

Удельный вес 1,1-1,2.

Горит. Теплотворная способность 5-6 тыс, ккал/кг на горючую массу.

Разновидность лигнит — бурый уголь с четко выраженным древесным строением. Обычно состоит из остатков хвойных пород деревьев, причем размер этих фрагментов может варьировать от небольших частиц до целых стволов.

Происхождение и распространение. Залегает слоями, пластообразными залежами, линзами.

Происхождение биогенное. В ряду ископаемых углей бурый уголь представляет сравнительно низкую ступень метаморфизма растительных остатков, следующую за образованием торфа. Бурый уголь занимает переходное положение между торфом и каменным углем.

Черные плотные разности бурого угля близки по составу и свойствам к каменному, но еще сохраняют бурый оттенок черты и окрашивают раствор горячей щелочи и азотной кислоты, т.е. в отличие от каменного угля содержат гуминовые кислоты. Лигнит образуется при подводном разложении древесины. В ходе дальнейшей углефикации бурые угли превращаются в каменные угли.

На долю бурых углей приходится около 35% суммарных запасов ископаемых углей в России. Главные буроугольные бассейны: Ленский, Канско-Ачинский, Тунгусский, Кузнецкий, Тургайский, Таймырский, Подмосковный и др.

Диагностические признаки. Отличается от каменных углей бурым цветом самого угля и особенно его черты, а также бурым окрашиванием кипящего раствора едкой щелочи и интенсивно-желтым до красно-бурого (чайного) окрашиванием нагретого разбавленного раствора HNO3.

Практическое значение. Энергетическое топливо местного значения и ценное химическое сырье. При переработке бурых углей методом сухой перегонки получают полукокс, до 20% первичных смол (дегтя), горючий газ. Из буроугольной смолы вырабатывают горный воск.

Каменный уголь

Каменный уголь

Происхождение названия породы. Назван по каменистому облику и сравнительно высокой (для угля) твердости.

Морфологические признаки. Структура аморфная. Текстура полосчатая, слоистая, часто тонкослоистая, обусловленная многократным чередованием блестящих и матовых разновидностей. Иногда однородная.

Состав — сложное сочетание аморфной гелифицированной массы с так называемыми форменными элементами углей (спорами, пыльцой, смоляными телами, фрагментами лигнинно-целлюлозных растительных тканей, кутикулой ) в любых пропорциях — от доминирующей роли гелифицированной массы до заметного преобладания форменных элементов. В отличие от бурого угля не содержит гуминовых кислот, которые в каменном угле преобразуются в карбоиды — сильно уплотненные высокомолекулярные неуглеводородные соединения углерода.

Цвет черный, иногда с серовато-стальным оттенком либо темно-серый.

Черта черная.

Блеск матовый, шелковистый, смолистый (для углей более низкой степени углефикации) до стеклянного (для средней степени углефикации) и металлического (при высокой степени углефикации, у антрацита).

Плотный, прочно связанный.

Нередко хрупок, легко раскалывается по многочисленным трещинам отдельности на толстые плитки или прямоугольные бруски.

Удельный вес 1,2.

Теплота сгорания более 5700 ккал/кг на влажную беззольную массу.

Промышленно важные свойства углей — горючесть, калорийность (теплота сгорания), спекаемость, способность к коксованию и др. — в основном определяются степенью их углефикации.

Разновидности выделяются по степени углефикации. Такое подразделение часто (особенно для блестящих гелифицированных разностей) совпадает с торговой и технической классификацией углей, согласно которой каменные угли делятся на ряд марок. В основе этой классификации лежит схема, принятая для Донбасса (табл. 10).

Антрацит

Антрацит состоит из органического вещества высшей степени углефикации, в котором тонко рассеяны графитовые частицы. По внешнему облику отличается от других каменных углей.

Цвет черный со стально-серым, желтоватым (золотистым) или красноватым оттенками.

Блеск сильный металлический (золотистый), иногда с пёстрой побежалостью.

Излом раковистый, полураковистый или неровный.

Твердость средняя, максимальная — среди ископаемых углей.

Удельный вес 1,5-1,7.

Загорается с трудом, горит слабым бездымным пламенем вследствие малого выхода летучих веществ.

Обладает хорошей электропроводностью.

Происхождение и распространение. Каменные угли залегают слоями, пластообразными залежами, линзами, также как и бурый уголь.

Каменные угли образуются из бурых в результате дальнейшего преобразования (метаморфизма) растительных остатков. Дальнейшее изменение (карбонизация) углей ведет к образованию графита и представляет уже процесс метаморфизма в обычном (геологическом) понимании этого термина.

Главнейшие каменноугольные бассейны: Карагандинский, Экибастузское месторождение .

Диагностические признаки. По сравнению с бурым углем каменный более крепкий, твердый и тяжелый. Характерны черный цвет угля и особенно черты, для антрацита — сильный блеск. Раствор едкой щелочи или HNO3 каменными углями не окрашивается из-за отсутствия гуминовых кислот.

Практическое значение. По технологическому применению каменные угли делятся на химические, энергетические и металлургические.

К химическим относятся преимущественно блестящие угли низкой степени углефикации с высоким выходом летучих веществ — марка Д. Эти угли идут на полукоксование.

Энергетическими является большинство углей различной, преимущественно высокой, степени углефикации. Они используются для топок стационарных паровых котлов, паровозов, судов морского или речного флота. Наиболее ценные металлургические угли включают коксовые и близкие к ним марки. Угли почти всех марок применяются для газификации.

Из некоторых видов антрацитов путем обжига без доступа воздуха получают термоантрацит, применяемый в доменной плавке.

Кроме того, антрацит используется в электродной промышленности.

Поиск по сайту: