ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Петрографический состав углей

При петрографических исследованиях углей изучают микро- и макро-компоненты /ингредиенты/.

Микрокомпоненты угля - выделяемые под микроскопом составные части со сходными физическими и химическими свойствами - различаются между собой по исходному составу /высшие и низшие растения/ и характеру химического преобразования разложившегося под влиянием биохимических процессов исходного растительного вещества.

Основные виды химического преобразования - гумификация, гелификация, фюзенизация и битумизация органической массы. Гумификация /of лат. humus- почва и facio- делаю/ - превращение лигнино-целлюлозных тканей высших растений в темноокрашенные гумусовые вещества во влажной среде при ограниченном доступе кислорода. Гелификация - превращение лигнино-целлюлозных тканей высших растений в условиях обводненности без доступа кислорода в аморфную однородную коллоидную массу /гель/.

Фюзенизация /от франц. fusain- вытянутый, волокнистый/ - окисление продуктов гелификации и остатков лигнино-целлюлозных тканей высших растений при свободном доступе кислорода, сопровождающееся почернением и обуглероживанием, с образованием твердого коллоида, в котором сохраняются детали исходного строения /фюзен/.

Битумизация - превращение белково-углеродо-жирового комплекса /воски и жиры/ низших растений и морских микроорганизмов в водной среде в восстановительной обстановке в битумы, обогащенные водородом и углеродом.

В углях под микроокопом выделяются группы микрокомпонентов витринита /гуминита/, семивитринита, инертинита, липтинита и альгинита /рис .6/.

Рис.6

Группы витринита /плотные бурые угли и каменные угли/ и гуминита /мягкие бурые угли/ образуются в результате гелификации в различной степени лигнино-целлюлозных частей растений. Отражательная способность принята за эталонную.

Группа инертинита представлена фюзенизированными лигнито-целлюлозными частями растений, в различной степени сохранивших клеточное строение. Отражательная способность наиболее высокая.

Микрокомпоненты группы семивитринита занимают промежуточное положение-между группами вигринита и инертинита.

Группа липтинита - сохранившиеся в углях и не подвергшиеся биохимическому разложению стойкие форменные части растений /оболочки спор, пыльца, кутикула, включения смол, жиров, воска и коровых тканей/. Отражательная способность наиболее низкая.

Группа альгинита - продукты преобразования низших растений и планктона, представленные водорослями или бесструктурной сапропелевой массой.

Макрокомпоненты /ингредиенты или литотипы/ различаются в углях невооруженным глазом - по блеску, цвету, излому, структуре и трещиноватости; сложены одним или несколькими микрокомпонентами. В гумитах выделяют витрен, кларен, дюрен и фюзен.

Витрен /or лат.vitrum - стекло/ сложен микрокомпонентами группы витринита, образует в пластах угля узкие линзообразные прослои мощностью до 3 мм, отличается черным цветом, сильным блеском, раковистым изломом, хорошо выраженной эндогенной вертикальной трещиноватостью.

Кларен /от лат. clarus - ясный, блестящий/ состоит в основном из микрокомпонентов группы витринита /более 75 %/ с примесью микрокомпонентов групп липтинита и инертинита, образует мощные слои и пласты угля, внешне напоминает витрен.

Дюрен /англ. durain, от лат. durus- твердый/ представлен различным сочетанием микрокомпонентов групп липтинита и инертинита, в котором доля гелифицированного вещества составляет 10-25 %. Он характеризуется плотным однородным строением, матовым и матово-жирным блеском, высокой твердостью, вязкостью, способностью раскалываться на крупные куски. Слагает угольные пласты.

Фюзен сложен микрокомпонентами группы инертинита, сцементированными небольшим количеством витринита. По внешнему виду напоминает древесный уголь - черный или серо-черный матовый волокнистого /реже - однородного/ строения с шелковистым блеском и низкой механической прочностью /легко растирается пальцами в порошок/. Фюзен обычно образует в пластах угля линзы и примазки мощностью до 1 ом.

Самостоятельные угольные пласты слагают макрокомпоненты кларен и дюрен, а витрен и фюзен образуют в них маломощные прослойки. В зависимости от преобладания того или иного ингредиента различают угли дюреновые /матовые/, клареновые /блестящие/ и дюрено-клареновые или кларено-дюреновые /полосчатые/.

Собственно сапропелиты /богхеды/ состоят из альгинита и микринита /бесструктурное фюзенизированное вещество/, характеризуются бурой окраской, отсутствием слоистости и высокой прочностью.

Свойства углей

К свойствам углей относятся: цвет, цвет в порошке, блеск, отражательная способность, твердость, плотность, излом, хрупкость, упругость, прочность, отдельность, трещиноватость, кливаж, пористость, структура, текстура, электрическая проводимость, тепловые и акустические особенности.

Цвет бурых углей варьируется от светло-коричневого до черного; каменные угли, как правило, черного цвета, иногда с сероватым оттенком, антрациты - серовато-черные, реже - серые с металлическим оттенком. Часто цвет угля искажается за счет минеральных примесей, неодинакового блеска и неровной поверхности скола. Поэтому распространение получило определение цвета порошка угля /цвет черты на неглазурованной фарфоровой пластинке/: у бурых углей - коричневый и желтовато-коричневый, у каменных углей низких степеней метаморфизма - коричневый и темно-коричневый, высоких степеней метаморфизма - черный и темно-серый, у антрацитов - интенсивно- и бархатисто-черный.

Блеск определяет способность угля отражать падающий свет. Визуально можно выделить блестящий, полублестящий, полуматовый и матовый уголь. Иногда применяют дополнительные определения, отражающие интенсивность блеска в углях разных стадий углефикации: жирный, смолистый, стеклянный, алмазный и др. В углях блеск увеличивается при преобладании микрокомпонентов группы витринита и при повышении стадий углефикации, но понижается с увеливением доли микрокомпонентов групп инертинита и липтинита с возрастанием зольности.

Отражательная способность углей (R) характеризует степень отражения света, падающего на полированную поверхность. Эта величина измеряется под микроскопом с помощью фотометров и эталонов в отраженном естественном или поляризованном свете в воздушной (Ra) либо иммерсионной (R0) среде, выражаатоя показателем отражения, представляющим собой отношение /в процентах/ интенсивности света, отраженного полированной поверхностью, к интенсивности падающего света. Максимальная отражательная способность отмечена у микрокомпонентов группы инертинита, минимальная - липтинита.

Двуотражение /анизотропия отражения/ AR - разность между большим и меньшим показателями отражения при одной призме Николя, проявляющаяся при повороте столика микроскопа в изменении интенсивности отражения и обусловленная векториальной абсорбционной способностью. Анизотропия отражения витринита в антраците изменяется от 30 до 70%.

Твердость по шкале Мооса бурых углей равна 2, каменных - 2,5-3, антрацитов - 3,5-4.

Плотность бурых углей составляет 0,8-1,35 г/см3 каменных - 1,08-1,35 г/см3 и антрацитов - 1,37-1,78 г/см3.

Излом характеризует характер поверхности, получаемой в результате раскалывания угля вне плоскости напластования. У бурых углей отмечается землистый и неровный излом, у каменных углей и антрацитов - зернистый и раковистый.

Прочность /хрупкость/ определяет степень сопротивления углей раздавливанию, истиранию и удару. Наиболее прочны длиннопламенные угли и антрацит, наименее - гумусовые угли средней степени метаморфизма. По возрастанию прочности и снижению хрупкости петрографические микрокомпоненты располагаются в такой последовательности: фюзен, витрен, кларен и дюрен. Полосчатые угли менее прочные, нежели однородные.

Трещиноватость углуй по происхождению подразделяется на эндогенную /первичную/, экзогенную /вторичную/ и гипергенную /выветривания/.

Часто в углях наблюдается система параллельных трещин, пересекающих слоистость или согласных с ней, - так называемый кливаж /от франц. clivage- расслаивание/. Эндогенная трещиноватость образуется под влиянием внутренних причин, обусловлена сокращением угольной массы в пласте в результате углефикации, характеризуется двумя взаимно перпендикулярными системами - основной и торцевой, по которым происходит раскалывание угля. В прочных гумусовых углях /длиннопламанные и антрациты/ трещины расположены через 2-3 см, в хрупких /жирные, коксовые и отощенные спекающиеся/ - 2-5 мм. В бурых углях кливаж выражен слабо /трещины через 10-50 см/. Отмечена более интенсивная трещиноватосгь блестящих витреновых и клареновых углей по сравнению с полуматовыми и матовыми. Экзогенная трещиноватость вызвана наложенными /вторичными/ тектоническими процессами под влиянием внешних сил. Эта генетическая группа характеризуется расположением трещин чаще всего под углом 45° по отношению к слоистости, наличием на поверхности следов перемещений /зеркальный.блеск, ребристость, струйчатость и др./, одинаковой ориентировкой простирания с крупными рвзрывными нарушениями. Экзогенный кливаж в большей степени проявляется в хрупких углях /блестящие угли средней степени метаморфизма/, в крутопадающих пластах и в сводах антиклинальных складок. Гипергенные трещины образуются при выветривании углей. Их форма, количество и интенсивность проявления зависят от характера процесса выветривания.

Отдельность - свойство угля раскалываться по трещинам кливажа и плоскостям напластования с образованием блоков определенной геометрической формы. Форма блоков зависит от генетического типа кливажа. В результата проявления эндогенной трещиноватости в основном образуется пластинчатая отдельность /и как ее разновидность - кубическая, призматическая и параллелепидальная/, экзогенной - пластинчатая, гребенчатая, косопризматическая и ромбоэдрическая, гипергенной - неправильная.

Текстура /сложение/ угля определяет характер пространственного расположения и распределения в нем составных частей, отражает условия угленакопления. По состоянию твердые горючие ископаемые бывают плотными и рыхлыми. Плотные угли характеризуются массивным /состоят из одного макрокомпонента/, полосчатым /полоски углей разного состава/ и слоистым /в угле присутствуют породные прослои/ сложениям. Среди по-лосчатых текстур в зависимости от мощности и протяженности полосок угля иного состава различают штриховое /мощность до 1 мм, длина 10-15 мм/, а при значительной протяженности - тонкополосчатое /мощность 1-2 мм/, среднеполосчатое /мощность 2-7 мм/ и крупнополосчатое /мощность 10-15 мм/ сложение. Слоистые текстуры подразделяются по мощности слоев на тонко- /1-10 см/, средне- /25-50 см/ и крупнослоистые /50-100 см/, по типу-горизонтально-, волнисто- и косослоистые. Рыхлые угли могут иметь обломочное и землистое сложение.

Структура /строение/ определяется формой и размером углеобразующего компонента. Наиболее распространено зернистое /равномерно- и различнозернистое/ строение. Волнистая структура наблюдается в фюзеновых углях, обладающих волокнистым строением, лигнитовая - в бурых углях, сохранивших отчетливо видимое древесное строение, листоватая -в гумусовых липтобиолитовых углях, обогащенных кутикулами.

Электрические свойства зависят от степени метаморфизма, влажности, зольности и петрографического состава углей. Уголь низкой, средней и высокой степени метаморфизма проявляет себя соответственно как диэлектрик, полупроводник и проводник. В горючих ископаемых одинаковой степени метаморфизма отмечается большой разброс значений электрического сопротивления, обусловленный различной влажностью, зольностью, петрографическим составом, сложением и т.д.

Акустические свойства характеризуются скоростью прохождения ульразвука в трех направлениях /перпендикулярно наслоению - поперечные волны; по наслоению во взаимно перпендикулярных направлениях - продольные волны/ и акустической анизотропией, выражающейся отношением скоростей продольных и поперечных волн. В углях средней степени метаморфизма скорость распространения ультразвука и акустическая анизотропия минимальны.

Микроэлементы в углях

В углях /в органической массе и минеральных примесях/ установлено присутствие многочисленных микроэлементов. В органической массе концентрируются германий, галлий, серебро, цинк и др., в минеральных примесях /глинистые минералы, карбонаты, кварц, сульфиды и т.д./ -ртуть, кадмий, цинк, свинец, мышьяк и пр. Концентрация примесей, как правило, незначительна /не превышает средней концентрации в земной коре/. Микроэлементы с относительно высокими содержаниями подразделяются на две группы:

элементы, среднее содержаний которых в углях СНГ выше среднего содержания в земной коре /бор, скандий, галлий, германий, мышьяк, молибден, серебро, ртуть и свинец/;

элементы, среднее содержание которых в углях отдельных бассейнов страны выше среднего содержания в земной коре /бериллий, цинк и вольфрам/.

В углях Донбасса установлена весьма высокая концентрация мышьяка /кларк концентрации, представляющий отношение среднего содержания элемента в угле к среднему содержанию в земной коре, составил 44,4/, на Кавакском месторождении в Средней Азии - молибдена /27,3/, в Экибастузском бассейне - серебра /24,3/, в Северо-Сосьвенском бассейне на Урале - бора /16,0/ и германия /5,7/, в Подмосковном бассейне -галлия /11,3/, в Закавказье - скандия /7,6/ и др. Известны угли с повышенной концентрацией урана.

Повышенная концентрация примесей в углях представляет промышленный интерес, но закономерности их распределения в угленосных бассейнах и районах требуют дополнительного изучения. Необходима также разработка технологии их извлечения.

Многие микроэлементы в углях отнесены к токсичным /ртуть, свинец, мышьяк, ванадий, марганец, никель, хром, кобальт и бериллий/. Прежде всего опасность представляют те из них, концентрация которых в углях повышена /ртуть, свинец, мышьяк и бериллий/. В процессе массового сжигания или технологической переработки углей даже о низким содержанием токсичных элементов вокруг промышленных предприятий, потребляющих ежегодно сотни тысяч тонн угля /металлургические комбинаты, коксохимические заводы, теплоэлектростанции/, образуется загрязнение окружающей среды /атмосфера, гидросфера, почвенно-растительный слой/.

КАЧЕСТВО УГЛЕЙ

Качество углей определяют петрографический состав (см. подразд. 2.5) марка и технологическая группа, влажность, зольность, сернистость, содержание фосфора, удельная теплота сгорания, элементный состав, выход летучих веществ, спекаемость, коксуемость и целый ряд других показателей. Подавляющее большинство показателей качества в соответствии с ГОСТ 27313-87 обозначается буквами латинского алфавита, имеющими дополнительные верхний и нижний индексы.

Нижний индекс уточняет характеристику показателя качества /например, St - сера общая, SS - сера сульфидная, - сера сульфатная, S0 - органическая, Sel - сера элементарная/, верхней указывает на состояние топлива, проба которого использована для определения показателя.

В качестве верхнего индекса используются такие обозначения:

a /от англ. analytic/ - аналитическое состояние; указывает на пробу о крупностью зерен манее 0,02 мм /размеры обусловлены требованиями методики исследования/, приведенную в равновесие с условиями лабораторного помещения;

r - рабочее состояние; характеризует пробу с влажностью и зольностью, типичными для добываемого или используемого угля;

d /от англ. dry - сухой/ - сухое состояние; свидетельствует о пробе угля, не содержащей общей влаги;

o /от англ.organic / - органическая масса угля; условное состояние топлива, не содержащего влаги и минеральной массы;

af /от англ. ashes free - свободный от золы/ - влажное беззольное состояние; условное состояние аналитической пробы без учета зольности топлива;

daf /от англ. dry ashes free - сухой свободный от золы/ -сухое беззольное состояние; условное состояние аналитической пробы без учета влажности и зольности.

В процессе технического анализа углей определяют влажность, зольность, выход летучих, долю серы, удельнуютеплоту сгорания и коксуемость углей. Влага и зола считаются балластом, остальные показатели определяют горючую массу топлива.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти