Сторінка
2

Походження твердих горючих копалин

Таблиця 2.1. Розходження між торфом і бурим вугіллям

Наявність різного вихідного матеріалу в минулі геологічні періоди, варіації умов його розкладання і перетворення в торф є однією з причин утворення вугілля з неоднаковими хімічними, фізичними і технологічними властивостями при однаковому ступені вуглефікації.

Наступною стадією перетворення торфу у вугілля є геохімічна вуглефікація, чи просто вуглефікація. Вона протікає в анаеробних умовах і в ній не беруть участь мікроорганізми.Маса органічної речовини (ОР) за період геохімічної історії від торфоутворення до графітизації постійно зменьшується, що супроводжується виділенням леткчих речовин. Зміни молекулярної структури, які відбуваються при цьому, уявляються лише загалом, а сутність і кількісна сторона відповідних процесів залишаються поки недостатньо конкретизованими. Зі зростанням ступеня вуглефікації внаслідок втрати води, кисню у формі СО2 і водню у формі метану в вугіллі збільшується вміст вуглецю і співвідношення його з воднем і киснем. Як показники ступеня вуглефікації використовуються відбивна здатність вітриніту (R0), вміст вуглецю, віднесений до сухої беззольної маси (Сdaf), вихід леткчих речовин (Vdaf), атомні співвідношення Н/С и О/С, технологічні властивості вугілля.

Різні компоненти торфу і типи вугілля мають різні властивості і по-різному змінюються при вуглефікації. Збільшення ступеня вуглефікації на стадії бурого вугілля характеризується зменшенням загального вмісту вологи, що зв'язано зі зменшенням пористості, руйнуванням гідрофільних функціональних груп, особливо гідроксильних, число яких помітно скорочується на ранній стадії бурого вугілля. Крім гідроксильних відщеплюються карбоксильні, метоксильні і карбонільні групи, у результаті чого росте вміст вуглецю.

На стадії бурого вугілля останні залишки лігніну і целюлози переходять у гумусові речовини, а гумінові кислоти, конденсуючись і втрачаючи кислотні властивості, утворюють нерозчинні в лугах вітриніти. Вихід леткчих речовин на стадії бурого вугілля змінюється слабко, а леткі продукти на цій стадії в основному представлені вуглекислим газом, водою і деякою кількістю метану. При геліфікації (вітринізації) гумусових речовин, відбуваються найбільш істотні зміни, вугілля стає чорним і глянсовим і дуже схожим на кам'яне вугілля.

У кам'яному вугіллі гумінові кислоти відсутні. Процес вуглефікації кам'яного вугілля протікає аналогічно процесу вуглефікації бурого вугілля; зменшується вміст вологи і росте теплота згоряння. На більш пізніх стадіях кам'яного вугілля вихід летких речовин, представлених в основному продуктами розкладання неароматичних складових вугілля, швидко зменшується і зростає ступінь ароматизації гумусових комплексів. На цій стадії вуглефікації відбивна здатність росте пропорційно зниженню виходу летких речовин, що зв'язано, мабуть, зі ступенем ароматизації структурних елементів вітриніту.

Антрацитова стадія характеризується різким падінням вмісту водню, атомного співвідношення Н/С, сильним збільшенням відбивної здатності й оптичної анізотропії.

Процес вуглефікації обумовлюється підвищенням температури, тиском і тривалістю їхнього впливу. Нормальне збільшення ступеня вуглефікації з глибиною відомо як правило Хілта і спостерігається в розрізах свердловин. З підвищенням температури з глибиною в залежності від геотермічного градієнта і теплопровідності порід росте ступінь вуглефікації. Розрахунок змін кількості і складу летких продуктів у ряді вуглефікації дозволяє одержати криві спаду компонентів у розрахунку на ОР початку ранньобуровугільної стадії (Сdaf = 60 %). Аналіз отриманих даних свідчить про нерівномірність процесу втрати кисню і його форм на різних стадіях вуглефікації і переходом кисню з однієї форми в іншу. Це свідчить про стадійність процесу вуглефікації, яка супроводжується стрибкоподібними переходами у властивостях вугілля. Аналогічні дані отримані і при розрахунку газовиділення при утворенні гумусового кларенового вугілля у ряді вуглефікації. На кривій, яка описує суму летких продуктів вуглефікації, є чотири максимуми, що відповідають стадіям вуглефікації, на яких спостерігається перехід від бурого до кам'яного вугілля, поява і втрата спікливих властивостей. Це свідчить про те, що процеси газовиділення і структурування вугілля протікали одночасно і вони обумовили основні властивості вугілля.

ЛІТЕРАТУРA

1. Саранчук В.И., Айруни А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства углей.- К.: Наукова думка.

2. Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция бурых углей.- К.: Наукова думка, 1984.

3. Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики горючих ископаемых.- К.: Вища шк., 1987.-359с.

4. Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева,-1999.-195с.