Свойства твердых горючих ископаемых

Классификация углей

Первая генетическая классификация углей была предложена немец- ким палеоботаником Потонье в 1910 году. В соответствии с этой классифи- кацией все твѐрдые горючие ископаемые подразделяются на три группы: 1) гумиты, образовавшиеся преимущественно из болотных и наземных высших многоклеточных растений; 2) сапропелиты, образовавшиеся из низших простейших растительных и живых организмов, населяющих за- стойные водоѐмы; 3) липтобиолиты, образовавшиеся из наиболее стойких частей высших многоклеточных растений: восков, смол, оболочек спор и др. Данная классификация, базирующаяся только на одном параметре (ха- рактере исходного растительного материала), не давала возможности сис- тематизировать угли, отличающиеся по условиям образования, степени хи- мической зрелости.

В соответствии с Единой классификацией ископаемые угли в зависи- мости от величины среднего показателя отражения витринита Ro,r, высшей теплоты сгорания на влажное беззольное состояние Qs af и выхода летучих веществ на сухое беззольное состояние V daf подразделяют на виды: бурые, каменные и антрациты в соответствии с таблицей 26.4

Марка углей – это условное обозначение разновидности углей, близких по генетическим признакам и основным энергетическим и технологическим характеристикам. Каждая марка имеет обозначение в виде первых букв этого наименования: Б – бурый; Д – длиннопламенный; ДГ – длиннопламенный га- зовый; Г – газовый; ГЖО – газовый жирный отощѐнный; ГЖ – газовый жир- ный; Ж – жирный; КЖ – коксовый жирный; КО – коксовый отощенный; КСН – коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный; КС – коксовый слабоспекающийся; ОС – отощѐнный спекающийся; ТС – тощий спекающий- ся; СС – слабоспекающийся; Т – тощий; А – антрацит. Марки углей подразделены на технологические группы с более узким диапазоном свойств. Наименование группы состоит из наименования марки, перед которой помещѐн порядковый номер группы в данной марке (напри- мер, 1Б – первый бурый). Разделение на подгруппы внутри групп или марок проводится на осно- вании различий по петрографическому составу. Угли категорий 0, 1, 2, 3. отнесены к витринитовым подгруппам, а 4-й категории и выше – к фюзинитовым. Наименование и обозначение подгруппы указывает- ся после наименования и обозначения группы или марки (например, ДВ – длиннопламенный витринитовый, 1ГФ – первый газовый фюзинитовый). Марку, группу, подгруппу устанавливают для каждого пласта. Пласто- вые пробы отбирают в каждом забое неокисленной зоны пласта, определяют по каждой пробе показатели, указанные в табл. 26.5-26.9, и по результатам анализа определяют кодовый номер. Марку, группу, подгруппу устанавлива- ют по табл. 26.10. В тех случаях, когда угли одного пласта на отдельных горизонтах, крыльях месторождения, участках шахты или разреза относятся к разным маркам, группам, подгруппам, кодовый номер, марку, группу, подгруппу ус- танавливают для каждого горизонта, крыла, шахтного поля (участка). При выявлении углей, имеющих сочетание класса, категории, типа и подтипа, не предусмотренное в табл. 26.10, отнесение к марке, группе и под- группе производят в соответствии только с их классом и подтипом. При смеси углей различных марок в процессе добычи и выдачи марку, группу, подгруппу и код смеси устанавливают расчѐтом средних значений классификационных параметров на основе планового участия шахтопластов. Марочная принадлежность продуктов обогащения, предназначенных для энергетических целей, может устанавливаться и по средним взвешенным показателям рядовых углей, планируемых к переработке

Состав и мицералы углей

Мацералы угля редко встречаются в чистом виде. В основном они ассо- циированы с мацералами других групп и минеральными включениями, образуя литотипы. Литотипы – составные части угля, различимые невооруженным глазом, отличающиеся по блеску, цвету, излому, структуре, текстуре и трещи- новатости. Витрен – литотип угля, встречающийся в пластах угля в виде линз и про- слоев, блестящий, однородный, с раковистым изломом. Цвет – чѐрный. Линзы витрена обладают хорошо выраженной эндогенной трещиноватостью, перпен- дикулярной наслоению. Поэтому витрен легко крошится и при разработке угольного пласта накапливается в тонких фракциях. Витрен состоит только из мацералов группы витринита. Кларен – литотип угля, образующий прослои и пачки в пластах угля, по блеску близкий к витрену, с угловатонеровным изломом, относительно хруп- кий, однородный и полосчатый. В составе кларена более 75% мацералов груп- пы витринита

При петрографическом анализе мацералы углей объединяют по близким химико-технологическим свойствам в группы: группу витринита (или гуминита для бурых углей), группу липтинита, группу инертинита. В плотных блестящих бурых углях и каменных углях выделяют четвертую группу мацералов – семи- витринит, при содержании его в угле более 3% (табл. 9.1). Каждая группа включает ряд мацералов, которые объединяются или по сходству происхожде- ния (липтинит), или по характеру исходного материала и консервации (витри- нит, инертинит)

Витриниты – это про- дукты гелефикации гуминовых кислот, которые образовались из лигнино- целлюлозных комплексов стенок клеток растений. Отмершие растения, попадая в водную среду, в анаэробных условиях постепенно переходят в коллоидный раствор через стадию «студня» и превращаются в гидрозоль

Группа липтинита представляет собой растительные остатки с повы- шенным содержанием водорода (липиды и липоиды) устойчивые к микроби- альному воздействию. Мацералы этой группы различаются между собой по морфологическим признакам, обусловленным их происхождением

Группа инертинита включает шесть мацералов – фюзинит, микринит, макринит, склеротинит, семифюзинит, инертодетринит. Мацералы этой группы образуются в процессе фюзенизации, который идет в окислительных условиях

Группа семивитринита по физическим и химико-технологическим свойствам занимает промежуточное положение между группой витринита и инертинита, но ближе к витриниту. Мацералы этой группы не имеют рельефа, они серого или беловато-серого цвета, но всегда светлее, чем мацералы группы витринита.

Группа гуминита – группа мацералов бурого угля, характеризующаяся серым цветом различных оттенков в отраженном свете, хорошо различимой структурой растительных тканей и являющаяся предшественником группы витринит

Минеральные примеси в углях

Минеральные включения в углях и антрацитах представлены глинистыми минералами, сульфидами железа, карбонатами, оксидами кремния и прочими минералами. Под термином минеральное вещество в данном случае принято понимать неорганическое вещество, присутствующее в углях при их добыче и образовавшееся при генезисе в ходе последующей геологической истории. Глинистые минералы характеризуются тѐмно-серым цветом с коричне- вым оттенком, имеют тонкозернистое или чешуйчатое строение. Они на 50% и более сложены из частиц размером от 2 до 100 мкм. Сульфиды железа в углях обычно представлены пиритом, марказитом, мельниковитом и характеризуются высоким микрорельефом и ярко-жѐлтым цветом. Встречаются в виде отдельных зерен, розеток, часто заполняют клеточ- ные полости растительных тканей. Карбонаты в углях обычно представлены кальцитом, сидеритом, доломи- том, анкеритом и другими минералами. Цвет этих минералов серый, немного темнее, чем витринита. В углях карбонаты встречаются в трещинах или обра- зуют отдельные прослойки. Оксиды кремния представлены в углях кварцем, халцедоном, опалом и другими минералами. Цвет тѐмно-серый, микрорельеф высокий.

 Мацералы угля редко встречаются в чистом виде. В основном они ассо- циированы с мацералами других групп и минеральными включениями, образуя литотипы. Литотипы – составные части угля, различимые невооруженным глазом, отличающиеся по блеску, цвету, излому, структуре, текстуре и трещи- новатости. Витрен – литотип угля, встречающийся в пластах угля в виде линз и про- слоев, блестящий, однородный, с раковистым изломом. Цвет – чѐрный. Линзы витрена обладают хорошо выраженной эндогенной трещиноватостью, перпен- дикулярной наслоению. Поэтому витрен легко крошится и при разработке угольного пласта накапливается в тонких фракциях. Витрен состоит только из мацералов группы витринита. Кларен – литотип угля, образующий прослои и пачки в пластах угля, по блеску близкий к витрену, с угловатонеровным изломом, относительно хруп- кий, однородный и полосчатый. В составе кларена более 75% мацералов груп- пы витринита

Метаморфизм углей

Метаморфизм Углей — необратимый процесс последовательного повышения содержания углерода в результате изменения хим. состава, физических свойств и внутреннего строения ископаемых углей, гл. обр. под действием температуры и давления, развивающихся в результате геол. процессов.

Главными, протекающими в одном направления, хим. процессами являются: дегидратация, декарбоксилирование и деметанизация. По отношению к термину углефикация термин М. у. является частным, т. к. он не охватывает процессы превращения торфа в бурый уголь. В диаграмме “углерод — свойства” зависимость свойств выражается в виде прямой (по Сарбеевой, — гиперболической) линии или инверсионной кривой, близкой к параболе всегда с перегибом в области гр. жирных (Ж, К, ОС), преимущественно коксовых углей. Изменения свойств в первом случае наблюдаются в прямой и обратной зависимости. Прямая зависимость — повышение величины параметра при повышении содер. углерода, т. е. от длиннопламенных углей к антрацитам наблюдается для следующих свойств: уд. в. орг. массы, 6л., пок. прел. гелифицированного вещества, опт. анизотропии, отр. спос. витренов. Обратная зависимость — уменьшение величины параметров характерно для: содер. влаги, кислорода, выхода летучих веществ н продуктов полукоксования, прозрачности в шлифах, интенсивности окраски и степени различимости липоидных и др. компонентов угля. При инверсионной кривой изменения параметров представлены также двумя видами: 1) с повышением величины данного параметра в области гр. жирных углей, т. е. при вершине параболы, обращенной вверх; 2) с понижением величины параметра, т. е. вершиной параболы, обращенной вниз. К первому виду свойств относятся: коксуемость, теплота сгорания, величина внутренней поверхности, теплота смачивания, люминесценция; к свойствам второго вида: микротвердость, скорость ультразвука, гидрофильность, размеры отдельностей эндокливажа, теплопроводность. Проявления метаморфизма углей в природных условиях, происходящие под воздействием повышений температуры и давления, классифицируются по разл., часто смешанным признакам. 1. По продолжительности воздействия этих факторов и величине площадного распространения изменения угля выделяют: региональный, термальный и контактовый виды метаморфизма углей. 2. По отношению к процессу складкообразования — доинверсионный, инверсионный, доорогеновыи, орогеновый и послеорогеновый, палеометаморфизм и неометаморфизм углей. 3. По др. факторам: динамометаморфизм, радиоактивный, статический метаморфизм углей. Некоторые виды метаморфизма углей (термальный, контактовый, динамометаморфизм, радиоактивный) могут быть воспроизведены экспериментально.

Тунгусский угольный бассейн

наиболее крупный из угольных бассейнов России, занимает часть территории Красноярского края, Якутии и Иркутской области. Географически бассейн занимает большую часть Восточной Сибири, простирается на 1800.01 километров с севера на юг от реки Хатанги до Транссибирской железной дороги и на 1150 километров с запада на восток в междуречье рек Енисея и Лены. Общая площадь составляет свыше одного миллиона квадратных километров. Добыча угля ведётся подземным и открытым способами. В основном добывается каменный уголь (коксующийся), есть и антрациты, встречается бурый уголь.

По состоянию на 2010 год, недостаточно изучен из-за плохой доступности и сурового климата. Балансовые запасы (А + В + С1) 1742 и С2 3597 миллиардов тонн (1986). В геологическом плане территория занимает обширную часть Среднесибирского плоскогорья.  Мощность пластов весьма разнообразна и составляет от 15–20 метров в Норильском районе до 60–65 метров на Кокуйском месторождении. Состав углей: низко- и среднезольные угли, малосернистые широкого диапазона по марочному составу – бурые, антрациты и графиты. Запас углей, пригодных для коксования, несколько ограничен. Глубина добычи угля составляет около 600 метров.

Кузнецкий угольный бассейн

Кузнецкий угольный бассейн находится на территории, где расположено самое крупное в России угольное месторождение.

 

Впервые упомянуто было о нем в 18 веке, еще через 100 лет запасы угля были оценены и это месторождение было названо Кузнецким угольным бассейном. Расположен в южной части Западной Сибири в небольшой по глубине котловине. С нескольких сторон его обрамляют горные массивы: средневысокое нагорье Кузнецкий Алатау, горно-таежный регион Горная Шория, официально входящий в состав горной системы Алтая, небольшая возвышенность Салаирский Кряж. Значительная часть данного бассейна расположена на территории Кемеровской области, славящейся наличием разнообразных полезных ископаемых, в том числе каменных и бурых углей.

Угленосная толща вмещает примерно 350 угольных пластов различных видов и мощности. Они неравномерно распределены по всему разрезу. Кольчугинская и Балахонская свиты содержат 237 пластов. Тарбаганская свита – только 19, поэтому намного отстает от предыдущих. Барзасская – всего 3. Их максимальная мощность составляет 370 м. В среднем распространены пласты угля с мощностью от 1,3, максимум – примерно 4,0 м. Существуют угольные пласты намного большей мощности.

Петрографический состав различается по сериям угля. В балахонской серии превалируют гумусовые, каменные угли, которые содержат витринит в количестве 30–60 %. В кольчугинской серии также присутствуют гумусовые, каменные угли, однако содержание витринита увеличивается до 60–90 %. В тарбаганской серии добывают и бурые, и каменные угли. Качество угля разнообразно, однако большую часть специалисты относят к числу лучших. В глубоких горизонтах их состав становится средним, оптимальным.

Печорский угольный бассейн

Печорский угольный бассейн второй в России по запасам угля после Кузбасса и на сегодняшний день является крупнейшей на территории Северо-Западного автономного округа сырьевой базой для развития металлургии и энергетики, а в перспективе – углехимии.

Бассейн площадью 90 тыс кв. км расположен на территории северной части Республики Коми и Ненецкого автономного округа.

Он насчитывает порядка тридцати месторождений, часть которых находится за пределами полярного круга.

Состав углей Печорского угольного бассейна разнообразен: бурые угли, антрациты и полуантрациты, тощие угли.

Качество углей высокое:

Основная часть запасов угля сосредоточена на Интинском (энергетические угли), Воркутинском(коксующиеся и энергетические угли), Воргашорском и Юньягинском (коксующиеся угли) месторождениях. Основная масса добываемого угля подвергается обогащению. Разработка месторождений Печорского бассейна ведется с 1930 года.

Разработка месторождений ведется в сложных условиях мерзлоты, нарушенности залегания пластов, опасности горных ударов, взрывов газа и пыли. Эти условия залегания определяют высокую себестоимость добычи и переработки сырья.

Иркутский угольный бассейн

расположен в южной части Иркутской области. Протягивается на 500 км вдоль северо-восточного склона Восточного Саяна от г. Нижнеудинск до озера Байкал. Средняя ширина 80 км, площадь 42,7 тыс. км2. Общие геологические запасы углей 76,3 млрд. т (1969), в том числе балансовых 20,5 млрд. т. В районе Иркутска бассейн разделяется на две ветви: северо-восточную Прибайкальскую и юго-восточную.

 Промышленное освоение И. у. б. особенно интенсивно происходило в годы Великой Отечественной войны и послевоенные годы. И. у. б. — наиболее крупная энергетическая база Восточной Сибири, обеспечивающая топливом ж.-д. транспорт, электростанции, коммунальные и промышленные предприятия. Главные месторождения: Черемховское, Азейское, Мугунское, Новометёлкинское, Каранцайское.

Угленосная толща И. у. б. сложена нижне- и среднеюрскими осадками континентального типа, которые подстилаются докембрийскими и нижнепалеозойскими метаморфическими изверженными и осадочными породами.       

Насчитывается до 65 пластов и прослоев угля, неравномерно распределённых по разрезу (из них мощностью свыше 1 м не более 25). Мощные пласты от 9 м до 18 м имеются на Черемховском, Каранцайском и Азейском месторождениях. Будучи изменчивыми, пласты угля, однако, сохраняют свою рабочую мощность на площадях от десятков до 250 км2 и более. По генетическим признакам 87% запасов углей принадлежит к гумусовой группе, остальная часть относится к гумитово-сапропелитовым и сапропелевым; последняя группа в северо-западной части бассейна может иметь самостоятельное значение (Хахарейское месторождение).

    Угли относятся к среднезольным, с содержанием золы 7—15%, редко до 23%, легкообогатимым по золе, но на некоторых месторождениях имеют высокое содержание серы (в среднем 5—6%). В западной части И. у. б. содержит бурые угли, к востоку сменяющиеся каменными с последовательным повышением в этом направлении степени их метаморфизма (каменные слабоспекающиеся — в центральной части и газовые умеренно спекающиеся — в юго-восточной части бассейна). Аналогичное повышение степени метаморфизма углей установлено и по направлению к Восточному Саяну. Помимо площадного, наблюдается и вертикальное изменение качества углей

    Кроме углей, на площади И. у. б. известны залежи каменной соли (Усолье-Сибирское месторождение), гипса (Заларинское месторождение), сухарных каолиновых глин, стекольных и формовочных песков.

Уральский угольный бассейн

Ю́жно-ура́льский у́гольный бассе́йн — комплекс угольных месторождений в Российской Федерации, в южной части Башкирии и Оренбургской области. Освоение бассейна ведется с 1950 года. Балансовые запасы до глубины 300 м — 1,08 млрд. т. Теплота сгорания на рабочее топливо составляет 8,8 МДж/кг. В Южно-Уральском бассейне выделяются месторождения угля: Бабаевское, Маячное, Куюргазинское, Тюльганское, Южно-Куюргазинское, Кривлевское, Яман-Юшатырское, Реньевское, Хабаровское, Семеновское, Наумкинское. Бассейн характеризуется высокой степенью угленасыщенности. Мощность угольных залежей олигоцена-миоцена достигает 100 м и более. Угольные залежи имеют неправильную форму. Максимальная мощность залежей приходится на центральную часть месторождений, а к периферии происходит расщепление на ряд тонких пластов. Вмещающие породы представлены песчаными и глинистыми разностями. Угли Южно-Уральского бассейна специфичные — землистые торфовидные листоватые лигнитовые. По степени углефикации они бурые (техническая группа Б1) с рабочей влагой 40-50 %, зольностью 19-30 %, содержанием серы от 0,6 до 3,8 %. Особенностью состава углей является присутствие битумов, что делает их ценным сырьем для химической промышленности. Месторождения разрабатываются открытым способом.

Таймыский угольный бассейн

Таймы́рский у́гольный бассе́йн

на одноимённом полуострове. Пл. 80 тыс. км². Известен с 1843 г. Не разрабатывается. Угленосные отложения перми мощностью до 6000 м слагают серию синклинальных структур, нередко осложнённых дополнительной складчатостью, разрывными нарушениями и интрузиями. Количество угольных пластов мощностью 1–12 м достигает несколько десятков. Строение пластов обычно сложное. Угли гумусовые, каменные, среднезольные, малосернистые. Часть их пригодна для коксования и технологического использования (антрациты), остальные энергетические. Прогнозные ресурсы – 185 млрд. т. Перспективы освоения бас. ограничены из-за его значительной удалённости от потребителей.

Ленский уголный бассейн

хватывает северную и восточную части Сибирской платформы и западную периферическую часть Верхоянского мегантиклинория. Основные структурные элементы: Предверхоянский и Предтаймырский прогибы, Вилюйская синеклиза. Юрские, меловые и неогеновые отложения, слагающие бассейн, залегают с перерывом на более древних породах вплоть до архея, представлены континентальными и морскими, в основном терригенными отложениями. Угленосность известна во всём разрезе; устойчивое угленакопление выявлено в отложениях чечумской, батылыхской, хатырыкской, тандинской и других свит, сопоставление которых в целом по бассейну недостаточно обосновано. Известно более 150 угольных пластов, из которых не менее 50 имеют мощность более 1 м. Угли бассейна от бурых (Б1) до отощённо-спекающихся. Их метаморфизм возрастает с запада на восток и вниз по стратиграфическому разрезу. Неогеновые угли относятся к технологической группе Б1. Юрские и меловые угли на большей части бассейна относятся к технологическим группам Б2 и БЗ. Каменные угли развиты преимущественно на правобережье реки Лены в Приверхоянской части бассейна (карта).

Угли преимущественно гумусовые низкозольные (Ad 5-25%), низкосернистые (Sfd 0,2- 0,5%), на отдельных месторождениях установлен высокий выход смол полукоксования. Качество углей основных разрабатываемых месторождений различное: удельная теплота сгорания Qdaf от 27,9 до 33,5 МДж/кг; Qir от 14,5 до 24,2 МДж/кг.

Разработка углей осуществляется на 5 месторождениях 2 шахтами мощностью 800 тысяч т в год ("Джебарики-Хайская" и "Сангарская") и 3 разрезами мощностью 508 тысяч т в год ("Кангаласский", "Харбалахский", "Кировский"). Добыча в 1984 — 1,6 млн. т. Угли используются для местных нужд.

Классификация углей

Первая генетическая классификация углей была предложена немец- ким палеоботаником Потонье в 1910 году. В соответствии с этой классифи- кацией все твѐрдые горючие ископаемые подразделяются на три группы: 1) гумиты, образовавшиеся преимущественно из болотных и наземных высших многоклеточных растений; 2) сапропелиты, образовавшиеся из низших простейших растительных и живых организмов, населяющих за- стойные водоѐмы; 3) липтобиолиты, образовавшиеся из наиболее стойких частей высших многоклеточных растений: восков, смол, оболочек спор и др. Данная классификация, базирующаяся только на одном параметре (ха- рактере исходного растительного материала), не давала возможности сис- тематизировать угли, отличающиеся по условиям образования, степени хи- мической зрелости.

В соответствии с Единой классификацией ископаемые угли в зависи- мости от величины среднего показателя отражения витринита Ro,r, высшей теплоты сгорания на влажное беззольное состояние Qs af и выхода летучих веществ на сухое беззольное состояние V daf подразделяют на виды: бурые, каменные и антрациты в соответствии с таблицей 26.4

Марка углей – это условное обозначение разновидности углей, близких по генетическим признакам и основным энергетическим и технологическим характеристикам. Каждая марка имеет обозначение в виде первых букв этого наименования: Б – бурый; Д – длиннопламенный; ДГ – длиннопламенный га- зовый; Г – газовый; ГЖО – газовый жирный отощѐнный; ГЖ – газовый жир- ный; Ж – жирный; КЖ – коксовый жирный; КО – коксовый отощенный; КСН – коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный; КС – коксовый слабоспекающийся; ОС – отощѐнный спекающийся; ТС – тощий спекающий- ся; СС – слабоспекающийся; Т – тощий; А – антрацит. Марки углей подразделены на технологические группы с более узким диапазоном свойств. Наименование группы состоит из наименования марки, перед которой помещѐн порядковый номер группы в данной марке (напри- мер, 1Б – первый бурый). Разделение на подгруппы внутри групп или марок проводится на осно- вании различий по петрографическому составу. Угли категорий 0, 1, 2, 3. отнесены к витринитовым подгруппам, а 4-й категории и выше – к фюзинитовым. Наименование и обозначение подгруппы указывает- ся после наименования и обозначения группы или марки (например, ДВ – длиннопламенный витринитовый, 1ГФ – первый газовый фюзинитовый). Марку, группу, подгруппу устанавливают для каждого пласта. Пласто- вые пробы отбирают в каждом забое неокисленной зоны пласта, определяют по каждой пробе показатели, указанные в табл. 26.5-26.9, и по результатам анализа определяют кодовый номер. Марку, группу, подгруппу устанавлива- ют по табл. 26.10. В тех случаях, когда угли одного пласта на отдельных горизонтах, крыльях месторождения, участках шахты или разреза относятся к разным маркам, группам, подгруппам, кодовый номер, марку, группу, подгруппу ус- танавливают для каждого горизонта, крыла, шахтного поля (участка). При выявлении углей, имеющих сочетание класса, категории, типа и подтипа, не предусмотренное в табл. 26.10, отнесение к марке, группе и под- группе производят в соответствии только с их классом и подтипом. При смеси углей различных марок в процессе добычи и выдачи марку, группу, подгруппу и код смеси устанавливают расчѐтом средних значений классификационных параметров на основе планового участия шахтопластов. Марочная принадлежность продуктов обогащения, предназначенных для энергетических целей, может устанавливаться и по средним взвешенным показателям рядовых углей, планируемых к переработке

Состав и мицералы углей

Мацералы угля редко встречаются в чистом виде. В основном они ассо- циированы с мацералами других групп и минеральными включениями, образуя литотипы. Литотипы – составные части угля, различимые невооруженным глазом, отличающиеся по блеску, цвету, излому, структуре, текстуре и трещи- новатости. Витрен – литотип угля, встречающийся в пластах угля в виде линз и про- слоев, блестящий, однородный, с раковистым изломом. Цвет – чѐрный. Линзы витрена обладают хорошо выраженной эндогенной трещиноватостью, перпен- дикулярной наслоению. Поэтому витрен легко крошится и при разработке угольного пласта накапливается в тонких фракциях. Витрен состоит только из мацералов группы витринита. Кларен – литотип угля, образующий прослои и пачки в пластах угля, по блеску близкий к витрену, с угловатонеровным изломом, относительно хруп- кий, однородный и полосчатый. В составе кларена более 75% мацералов груп- пы витринита

При петрографическом анализе мацералы углей объединяют по близким химико-технологическим свойствам в группы: группу витринита (или гуминита для бурых углей), группу липтинита, группу инертинита. В плотных блестящих бурых углях и каменных углях выделяют четвертую группу мацералов – семи- витринит, при содержании его в угле более 3% (табл. 9.1). Каждая группа включает ряд мацералов, которые объединяются или по сходству происхожде- ния (липтинит), или по характеру исходного материала и консервации (витри- нит, инертинит)

Витриниты – это про- дукты гелефикации гуминовых кислот, которые образовались из лигнино- целлюлозных комплексов стенок клеток растений. Отмершие растения, попадая в водную среду, в анаэробных условиях постепенно переходят в коллоидный раствор через стадию «студня» и превращаются в гидрозоль

Группа липтинита представляет собой растительные остатки с повы- шенным содержанием водорода (липиды и липоиды) устойчивые к микроби- альному воздействию. Мацералы этой группы различаются между собой по морфологическим признакам, обусловленным их происхождением

Группа инертинита включает шесть мацералов – фюзинит, микринит, макринит, склеротинит, семифюзинит, инертодетринит. Мацералы этой группы образуются в процессе фюзенизации, который идет в окислительных условиях

Группа семивитринита по физическим и химико-технологическим свойствам занимает промежуточное положение между группой витринита и инертинита, но ближе к витриниту. Мацералы этой группы не имеют рельефа, они серого или беловато-серого цвета, но всегда светлее, чем мацералы группы витринита.

Группа гуминита – группа мацералов бурого угля, характеризующаяся серым цветом различных оттенков в отраженном свете, хорошо различимой структурой растительных тканей и являющаяся предшественником группы витринит

Минеральные примеси в углях

Минеральные включения в углях и антрацитах представлены глинистыми минералами, сульфидами железа, карбонатами, оксидами кремния и прочими минералами. Под термином минеральное вещество в данном случае принято понимать неорганическое вещество, присутствующее в углях при их добыче и образовавшееся при генезисе в ходе последующей геологической истории. Глинистые минералы характеризуются тѐмно-серым цветом с коричне- вым оттенком, имеют тонкозернистое или чешуйчатое строение. Они на 50% и более сложены из частиц размером от 2 до 100 мкм. Сульфиды железа в углях обычно представлены пиритом, марказитом, мельниковитом и характеризуются высоким микрорельефом и ярко-жѐлтым цветом. Встречаются в виде отдельных зерен, розеток, часто заполняют клеточ- ные полости растительных тканей. Карбонаты в углях обычно представлены кальцитом, сидеритом, доломи- том, анкеритом и другими минералами. Цвет этих минералов серый, немного темнее, чем витринита. В углях карбонаты встречаются в трещинах или обра- зуют отдельные прослойки. Оксиды кремния представлены в углях кварцем, халцедоном, опалом и другими минералами. Цвет тѐмно-серый, микрорельеф высокий.

 Мацералы угля редко встречаются в чистом виде. В основном они ассо- циированы с мацералами других групп и минеральными включениями, образуя литотипы. Литотипы – составные части угля, различимые невооруженным глазом, отличающиеся по блеску, цвету, излому, структуре, текстуре и трещи- новатости. Витрен – литотип угля, встречающийся в пластах угля в виде линз и про- слоев, блестящий, однородный, с раковистым изломом. Цвет – чѐрный. Линзы витрена обладают хорошо выраженной эндогенной трещиноватостью, перпен- дикулярной наслоению. Поэтому витрен легко крошится и при разработке угольного пласта накапливается в тонких фракциях. Витрен состоит только из мацералов группы витринита. Кларен – литотип угля, образующий прослои и пачки в пластах угля, по блеску близкий к витрену, с угловатонеровным изломом, относительно хруп- кий, однородный и полосчатый. В составе кларена более 75% мацералов груп- пы витринита

Свойства твердых горючих ископаемых

Плотность является одной из важнейших физических характеристик твѐрдых горючих ископаемых.

Различают действительную, кажущуюся и на- сыпную плотности. Под действительной плотностью ТГИ (dr) понимают массу единицы его объѐма за вычетом объѐма пор и трещин. Под кажущейся плотностью ТГИ понимают массу единицы его объѐма, включая поры и трещины. Кажущуюся плотность обозначают символом da

Пористость ТГИ, структура пористой системы и еѐ удельная поверхность определяют фильтрационные, диффузионные и сорбционные процессы в усло- виях естественного залегания ТГИ, при их хранении и превращениях под дей- ствием различных физических и физико-химических факторов.

ТГИ представляют собой пористые материалы с системой пор и трещин, различающихся по размерам, форме, взаимному расположению и доступности их для реагентов. Размеры пор в углях колеблются в пределах от 3·10-10 до 10-2 м.

Пористость углей играет важную роль при их взаимодействии с газами, жидкостями, в том числе химическими реагентами. Она определяет сорбцион- ную активность углей в процессах их использования и переработки.

13. Происхождение углей – торфяная стадия углеобразования

Происхождение торфа связано c ежегодным приростом растений на болотах, их отмиранием, накоплением и неполным распадом фитомассы в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа кислорода [12]. Oтмершая часть растений подвергается в основном биохимическому разложению. Значительная потеря их в весе на первых этапах деструкции происходит вследствие интенсивной деятельности микроорганизмов и выщелачивания. Процесс разложения растений заканчивается в верхнем (глубиной 0,2-0,9 м) торфогенном слое залежи под воздействием гетеротрофных почвенных организмов-деструкторов, среди которых выделяются беспозвоночные животные и микро-организмы (бактерии, грибы). Pазложение растительных остатков на поверхности и в торфогенном слое происходит преимущественно в тѐплый период года, при пониженных уровнях грунтовых вод. Oт 8 до 33% биомассы превращается в торф. Oстальная часть разлагается до полной минерализации, усваивается живыми растениями, улетучивается в атмосферу или вымывается фильтрационными потоком, в т. ч. часть органического веществ в виде гуминовых, фульвокислот и других соединений. Oбразовавшийся торф захороняется накапливающейся фитомассой, выводится из торфогенного слоя и изолируется от воздушной среды. Pазложение растительных остатков в нѐм почти прекращается, и он сохраняет свои свойства на протяжении тысячелетий. Процесс торфообразования зависит от многих факторов: природы исходного растительного материала, условий его накопления, водо- и воздухонасыщенности торфогенного слоя, состава и химических характеристик среды (еѐ окислительно-восстановительные свойства), в которой происходило преобразование растительных остатков. Особенности исходного растительного материала, гидрохимических и климатических условий оказывают влияние на интенсивность и характер деятельности микроорганизмов в торфообразующем слое Всѐ это определяет большое разнообразие состава и свойств различных видов торфа, а также образующихся из него ископаемых углей.

14. Происхождение углей – угольная стадия углеобразования

После покрытия торфа минеральной кровлей процессы гумификации в погребѐнном торфянике замедляются и затем вовсе прекращаются. Начинается очень медленное превращение торфа в бурый уголь, т. е. наступает фаза углефикации.

При погребении торфяники начинают постепенно обезвоживаться и уплотняться и обезвоживаться под давлением кровли. Параллельно плоскости напластования уменьшается пористость и увеличивается оптическая анизотропия. Уменьшение содержания влаги также связано с разрушением гидрофильных функциональных групп гуминовых кислот, особенное групп ОН, число которых значительно уменьшается на ранней стадии образования бурых углей. Кроме гидроксильных групп ОН происходит отщепление карбоксильных СО-ОН, метаксильных СН3О, карбонильных СО групп и кольцевого кислорода, что обусловливает постепенное увеличение содержания углерода. Это свидетельствует о том, что при диагенезе в основном происходят химические реакции восстановительного характера

Метаморфизм углей

Метаморфизм Углей — необратимый процесс последовательного повышения содержания углерода в результате изменения хим. состава, физических свойств и внутреннего строения ископаемых углей, гл. обр. под действием температуры и давления, развивающихся в результате геол. процессов.

Главными, протекающими в одном направления, хим. процессами являются: дегидратация, декарбоксилирование и деметанизация. По отношению к термину углефикация термин М. у. является частным, т. к. он не охватывает процессы превращения торфа в бурый уголь. В диаграмме “углерод — свойства” зависимость свойств выражается в виде прямой (по Сарбеевой, — гиперболической) линии или инверсионной кривой, близкой к параболе всегда с перегибом в области гр. жирных (Ж, К, ОС), преимущественно коксовых углей. Изменения свойств в первом случае наблюдаются в прямой и обратной зависимости. Прямая зависимость — повышение величины параметра при повышении содер. углерода, т. е. от длиннопламенных углей к антрацитам наблюдается для следующих свойств: уд. в. орг. массы, 6