Угли

Стадийность превращения углей (гумолитов)

Первая стадия превращения углей это преобразование торфа в бурый уголь. Такое превращение происходит под воздействием увеличения нагрузки на торф за счет постепенного погружения территории торфяника и образования над ними песчано-глинистых осадков. Отличие бурых углей от торфа заключается в более высокой степени превращения остатков отмерших растений и в большом обогащении их углеродом. Для бурых углей характерна бурая, реже черна окраска, рыхлое сложение - они легко выветриваются и обладают невысокой плотностью от 0.8 до 1,3 т/м³, повышенное содержание гуминовых кислот, элементный состав - С - до 65 %, Н -

5,5 %, O+N+S - 30 %.

По степени уплотненности, содержанию гуминовых кислот и приближению по внешнему виду к каменным углям бурые угли разделяют на 3 группы: землистые - Б|, матовые - Б? и блестящие - Бз.

На многих месторождениях среди бурого угля землистой группы Б| со слабой степенью углефикации встречаются залежи слаборазложившсйся, сохранившей свою структуру древесины - так называемого «лигнита», иногда образующего в толще бурого угля самостоятельные пласты.

Для бурых углей характерна высокая влажность - до 58 %, в результате интенсивной отдачи пластовой влаги па поверхности происходит растрескивание и разрушение кусков угля с превращением его в мелочь.

Органическая масса бурых углей содержит сравнительно не высокое количество углерода (65 - 68 %), повышенное содержание кислорода (18-24 %), содержание водорода колеблется в пределах 4,5 - 5,9 %, азота - 0,5 - 1.5 %. При термическом разложении бурые угли дают высокий выход летучих веществ (42 - 63 %). Теплота сгорания составляет менее 24 МДж/кг.

Разложение растительного вещества под действием повышающих температуры и давления под тяжестью перекрывающих отложений обуславливают переходы бурых углей от землистых к все более плотным и, в конечном итоге, к каменным углям.

Каменные угли, в отличие от бурых, имеют черный цвет, более сильный блеск, большую плотность. Они содержат больше углерода (76 - 92 %), меньше кислорода (16 - 1.5 %), количество водорода остается на уровне бурого угля 4.5 6 %. Теплота сгорания более высокая - 32 - 36 МДж/кг.

Процесс углефикации охватывает широкий диапазон изменения свойств углей.

Выделяется до 6 стадий углефикации, каждая из которых характеризуется отличными от других параметрами: влажностью, выходом летучих веществ, содержанием углерода, водорода, кислорода, теплотой сгорания. Некоторые перчисленные параметры для различных марок углей Донбасса приведены ниже (таблица 6).

Например, угли Донецкого бассейна делятся по степени метаморфизма на:

• 1. Длиннопламенные,Д
• 2. Газовые, Г
• 3. Жирные, Ж
• 4. Коксовые, К
• 5. Отощснно-спскающисся, ОС
• 6. Тощие, Т

Таблица 6 - Марки углей Донбасса

При этом от первой до 6 стадии метаморфизма влага углей убывает от 7 % до 0,6 %, выход летучих веществ от 40 % до 10 %, также снижается содержание водорода и кислорода, теплота сгорания увеличивается от 32 до 36 МДж/кг.

Завершается процесс углефикации образованием антрацита. Антрацит - это высоко метаморфизованный уголь. Он характеризуется повышенной плотностью (1,4 - 1,7 т/м³), черным, с металлическим оттенком, цветом, высоким содержанием углерода (нс менее 95 %, таблица 7).

Таблица 7 - Средний элементный состав горючих ископаемых, мае. %

Дальнейший процесс метаморфизации углей приводит к образованию шунгита и, затем, графита органического.

Шунгит - высоко обуглероженное органическое вещество, занимающее место между антрацитом и органическим графитом. Характеризуется пониженным содержанием углерода (60 % - 70 %), остальная составляющая его часть приходится на минеральные примеси. В шунгите обнаружены растительные остатки, что свидетельствует о существовании высокоорганизованной растительности даже в протерозойскую эру.

Графит органического происхождения является продуктом наиболее высокой стадии преобразования углей. Графиты образуются при контактном воздействии интрузий на угольный пласт, то есть при внедрении магмы в осадочные породы. Графит, в отличие от угля, имеет кристаллическое строение, содержит до 99 % углерода. Графит широко используется в промышленности.