Походження копалин вугілля

РефератДопомога в написанніДізнатися вартістьмоєї роботи

Походження копалин вугілля (реферат, курсова, диплом, контрольна)

Запровадження 3.

1. Походження вугілля 4.

2. Джерела освіти твердих горючих копалин 5.

3. Стадії перетворення органічних речовин 7.

4. Петрографическая характеристика вугілля 9.

5. Класифікація вугілля 11.

6. Основні вугільні басейни страы 14.

Література 15.

Практично неможливо встановити точної дати, але десятки тисяч літ тому людина, уперше познайомився з вугіллям, став постійно стикатися з ним. Так, археологами знайдено доісторичні розробки покладів вугілля. Відомо, що з кам’яним вугіллям люди були відомі під час древньої культури, але факти про використанні відсутні. Пізніше, у Римі, робилися шляху використання, але тільки у період Аристотеля з’явилося опис деяких інших властивостей вугілля, а 315 р. до зв. е. його учень описує вугілля як горючий матеріал і звертається до нього «антраксом» (пізніше з’явилося назва «антрацит»).

1. Походження углей.

наука про генезисі твердих горючих копалин виходячи з численних фактів (виявлення в вугільних пластах відбитків листя, кори, стовбурів дерев, суперечка тощо. буд., використання ізотопного методу аналізу) незаперечно довела і обгрунтувала теорію про їхнє органічному походження. Разом про те складність природних процесів вуглетворення і сфери впливу для цієї процеси трьох чинників, як клімат, умови середовища відкладення, температура, тиск та інших., сприяли виділення хімічних, мікробіологічних і геологічних аспектів теорії генези. До цього часу немає єдиної думки у тому, які компоненти органічних речовин є вихідним матеріалом при освіті різних вугілля, немає єдиної схеми та її генетичних перетворень. Припускають, що це загальна схема має вид:

[pic].

Висловлювалися міркування, що генезис твердих горючих копалин описується: a) послідовно що перебігають стадіями 1>2>3>4>5>6 b) перетворенням вихідного органічного матеріалу 1>2, 1>3>4>5>6 и.

1>4>5>6.

2. Джерела освіти твердих горючих ископаемых.

Палеографические умови геологічних епох визначали виникнення органічних речовин, їхній розвиток, накопичення й різні преобразования.

Відомо, що рослин входить целюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, смоли, воски, жири, білки, вуглеводи, пектинові речовини. Цілком мабуть, що склад цих компонентів та його співвідношення в древніх рослинах різноманітних і залежно від палеографических умов геологічних епох зазнав певні зміни. Проте, численні дослідження дозволив встановити, що роль різних частин сучасних рослин i механізму їх перетворення на умовах углефикации істотно не відрізняється від ролі рослин ранніх геологічних епох. У табл. 1 наведено елементний склад основних компонентів рослин, що у углеобразовании.

Таблиця 1.

Елементний склад углеобразующих компонентів рослин (%) |Компонент |З |М |Про |Компонент |З |М |Про | |Воски |81 |13,5 |5,5 |Бєлки* |53|7 |22| |Смоли |79 |10 |11 |Целюлоза |44|6 |50| |Жири |76−79|11−13|10−12|Пектины |43|5 |52| |Лигнин |63 |6 |31 | | | | |.

До складу восків крім складних ефірів високомолекулярних жирних кислот та вищих алифатических спиртів входять кислоти С24 — С34, спирти С24 — С34 і іноді вуглеводи. Рослинні воски є твёрдыми речовинами, здатними зберігати свій склад парламенту й властивості не змінюватися під дією мікроорганізмів. Завдяки їхньому високої стійкості вони зустрічаються в незмінному стані складі бурих углей.

Смоли складаються за складних ефірів кислот з одноатомными спиртами. Завдяки ненасиченої полиизопреновой структурі вони можуть полимеризоваться і окисляться, що знижує їх розчинність, підвищує молекулярну масу, перетворює в неплавкі сполуки. Жири — складні ефіри високомолекулярних насичених і ненасичених кислот і гліцерину. Цікаво відзначити, що наземні вихідні сполуки містять ненасичені кислоти С18 — С22 і насичену кислоту С16, тоді як серед морських джерел вуглетворення переважають непредельные кислоти С16 — С22. Жири легко гидролизуются, змінюються під впливом мікроорганізмів, нагрівання і ін., а непредельные кислоти — окислюються із заснуванням полимеров.

Бєлки є высокомолекулярными речовинами, з коллоидными властивостями. Утримання їх в бактерії, водоростях і деревних рослинах сягає відповідно 80, 25, 1 — 10%. Бєлки гидролизуются із амінокислот, які пов’язуються з які у рослинах моносахаридами.

Целюлоза (С6Н10О5) належить до класу вуглеводів з регулярної лінійної структурою, має складним складом та молекулярною масою від десятків тисяч за кілька мільйонів. Будучи дуже стійкої до впливу тисків і температури, целюлоза порівняно легко піддається впливу ферментів. Геміцелюлози є углеводными сполуками, які легко піддаються гидролизу і розчиняються в кислотах і лугах. Це гетерополисахариды, що утворюють при гідролізі на відміну від целюлози не глюкозу, а манозу, фруктозу, галактозу і уроновые кислоты.

Пектинові речовини підвищують механічну міцність стінок рослинних клітин, вони складаються із залишків D-галактуроновой кислоти, здатних легко гидролизоваться мінеральними кислотами. Карбоксильные групи у тих залишках перебувають у вигляді солей магнію і кальцію, соціальній та вигляді метилових ефірів. Міцність клітин вищих рослин пояснюється також присутністю в їх складі лігніну, що у відмінність від целюлози не піддається гидролизу, стійкий до впливу хімічних реагентів, нерозчинимо у воді й органічних розчинниках. Лигнин є полімером нерегулярного будівлі, до складу якої входять ароматні і жирноароматические фрагменти. Кисень є у вигляді карбоксильных і гідроксильних груп, ароматні ядра містять метокси-группы і пов’язані між собою пропильными групами. Молекулярна маса лігніну коштує від 700 до 6000, його висока хімічна стійкість обумовлена накопиченням гумінових кислот.

Отже, можна припустити, у результаті процесів вуглетворення з’являються хімічно стійкі компоненти, а менш стійкі беруть участь у цих процесах як напівпродукти распада.

3. Стадії перетворення органічних веществ.

болота є сприятливими місцями для накопичення та переробки цих продуктів в торф. Заболочування водоёмов відбувається різними шляхами, і від рельєфу дна і берегів, проточности води та т. буд. Як у тропічної, і у поміркованих зонах болота діляться на верхові і низинні. Верхові утворюються за умови перевищення кількості річних атмосферних опадів над обсягом випаровування та характеризується недоліком поживних речовин для рослин. Низинні болота мають положисті берега, зарослі тростиною і комишами, вкриті плаваючими і підводними рослинами. Їх походження пов’язані з зниженням рельєфу і вони поширені переважно у північних областях. За помірного кліматі річний приріст торфу в низинних болотах становить 0,5 — 1,0 мм, а на верхових 1 — 2 мм.

Вугільні пласти характеризуються такими основними характеристиками: тип відкладень: автохтонний (autos — сам, chtnon — земля) утворюється на місці відмирання первинних організмів, аллохтонный — з переміщених органічних залишків разом й характеризується підвищеним вмістом у вугіллі мінеральних домішок. умови відкладення. Склад і їхні властивості вугілля залежить від умов відкладення торфу в прісноводних, озёрных чи солоноватых морських водах. При вплив морської води в бітумінозних вугіллі підвищується вміст сірки, азоту, водню, летючих. Вапняні води сприяють зменшенню кислотності торфу. У аеробних умовах спільну дію кисню і кальцію прискорює розкладання. Більшість обогащённых кальцієм вугілля вирізняється високим вмістом сірки і піриту, що високої активністю бактерій. Залежно від змісту поживних речовин болота поділяються на эвтрофные, мезотрофные і олиготрофные. Низинні болота, які харчуються насиченими поживою підземними водами, є эвтрофными, їх рослинність більш пишна і різноманітний. Верхові болота олиготрофны, у яких утворюється кислий торф з низьким змістом мінеральних речовин, і вугілля малим кількістю золи. життєдіяльність бактерій залежить від кислотності торфу. Торф верхових боліт має рН = 3,3 — 4,6, а низинних 4,8 — 6,5. ступінь кислотності залежить від припливу води, типу підстави болота, надходження кисню і концентрації гумінових кислот. Бактерії добре розвиваються при рН = 7,0 — 7,5, тому ніж кисліше торф, тим менші надходження до ньому бактерій і від зберігається структура вихідних рослин. Температура торфу. Розпад торфу залежить від температури, позаяк у теплі бактерії виявляють підвищену активність. Так при 35 — 40 градусів бактерії розкладають целюлозу із найбільшою швидкістю. Окислительно-восстановительный потенціал. Життєдіяльність бактерій залежить від потенціалу. Процеси перетворення залишків органічних сполук при вільний доступ кисню (аэробные умови) та води аналогічні повільному горінню і називаються тлінням. Гуміфікація (перегнивание) характеризується недостатнім доступом повітря (анаэробные умови) і вологи. Цей процес відбувається призводить до накопичення зауглероженного залишку (гумусу), частину доходів якого може розчинятися у питній воді. Перетворення органічних речовин, у умовах надлишку вологи й відсутності кисню широко поширений у природі й називається оторфением; воно призводить до появи твердих гумусовых продуктів. Освіта сапропелей з водоростей і планктону відбувається у відсутність кисню під шаром води (відбудовні реакції) і всім відомо як процеси гниття, чи гнильного брожения.

Перетворення органічних речовин, у торф відбувається внаслідок що відбуваються хімічних реакцій та банківської діяльності бактерій, тому називається біохімічної углефикацией. Перетворення торфу через стадію бурих вугілля в антрациты називається углефикацией. Ступінь углефикации характеризується ущільненням (підвищенням щільності), зміною змісту З, Про, М і летючих. Процес углефикации пришвидшується зі зростанням температури та глибина його залежить від часу; тиск уповільнює хімічні реакції, які відбуваються при этом.

4. Петрографическая характеристика углей.

результати петрографического дослідження вугілля (від грецького petros — камінь, grapho — пишу) дозволяють встановити природу вихідних органічних матеріалів, їх генезис, класифікацію ТГИ і вибір раціонального використання їх у народному господарстві. Нині петрографические дослідження вугілля широко застосовуються при розвідувальних і пошукових роботах, а петрографические характеристики є обов’язковими під час затвердження запасів. Так було в результаті було вугілля встановлено, що де вони є гомогенним речовиною. Мецералы (macerare — пом’якшіться) що немає кристалічним будовою, різняться за хімічним складом і фізичним властивостями. У вугіллі виявлено превращённые частки рослинного й тваринного походження (наприклад, водорості, пилок, суперечки, кутікули, смолені тільця), які дістали назву формених елементів. Інші речовини, які зазнали глибші зміни може бути віднесено до якихось певним вихідним речовин, називають основний масою, що у тонких шлифах поділяється на встановили прозору та непрозору (опакмассу).

Усі мацералы діляться втричі групи — витринит, экзинит (липтинит) і инертинит, причому у основі об'єднання вп групам лежить властивий їм хімічний склад, походження і свойства.

Найчастіше зустрічаються асоціації мацералов, причому такі поєднання називаються микролитотипами. Останні поділяються на моно-, біі тримацеральные; за її віднесення до тій чи іншій групі діє «правило 5%»: домішка нетипових мацералов має перевищувати 5% на полірованої поверхні 50Ч50 мкм. Різновиду литотипов вугілля можна розрізнити неозброєним оком. Витрен — блискучий, кларен — полублестящий, дюрен — матовий і фюзен — волокнистий вугілля. Сапропелевые вугілля на відміну від гумусовых не містять слоистостей, однорідні за складом та зайняти міцніші. Вони діляться на кеннельские вугілля і богхеды.

Витриниты є основним компонентом типових блискучих вугілля; вони утворюються з листяних і деревних тканин переважно рахунок углефикации лігніну і целюлози. Широке поширення витринита в твердих горючих копалин, однорідність її складу, фізичних і хімічних характеристик зумовили широке застосування її визначення рівня та працездатного віку углефикации і при співставленні різних відкладень. У порівняні з групою экзинита витринит містить менше водню і більше кисню, у його структуру входять алифатические і ароматні фрагменти. Зміст ароматичних структур із віком органічної маси вугілля зростає зі 25 до 65%, частка летючих сягає 35 — 40%, а смол полукоксования — 12 — 14%.

Экзинитная група містить залишки сине-зелёных водоростей (алгинт), суперечка і пилку (споринит), полимеризованные смоли чи вуглеводні, жири, кутікули листя і рослин (кутинит), воскообразный епідерміс. Полимеризованные продукти просочують деревні рядна або мінерали, створюючи резенит чи дифузійний полимеризованный бітум. Під час розкладання экзинита виділяється 60 — 90% летючих речовин, 40 — 50% смол полукоксования; він мало розчинний, молекулярна маса? 3000, основу структури — асоційовані нафтеновые і ароматні гетероциклические системы.

Група инертита включає фюзенит (деревне вугілля після пожеж чи обугливания), окислені залишки, грибки, полимеризованные смоли чи вуглеводні. Елементний склад фюзенита різнорідний; він містить багато гідроксильних груп, і ароматичних ядер, виділяє 8 — 20% летючих, до запланованих 4% смоли полукоксования.

Витринит при 380 — 450 градусів «плавиться» і далі утворює спучений кокс. Экзинит також має деякими коксующимися властивостями. Мацералы групи инертита мають низькою хімічної активністю, яка незначно змінюється при метаморфизме. Різні високим виходом летючих, витринит визначає коксуемость вугілля, а экзенит характеризує пластичні властивості вугілля. Підбираючи склад шихт із окремих мацералов в певному співвідношенні, можна значно розширити сировинну базу для кокса.

Для вивчення фізичних і хімічних властивостей петрографических інгредієнтів їх слід виділення з вугільної маси. Витрен, фюзен, дбрен і кларен можна розділити вручну, особливо у молодих вугіллі; у стиглих кам’яних вугіллі важко відокремити кларен від дюрена. Інший метод залежить від растирании вугільного речовини. У цьому найменш твёрдый дюрен перетворюється на дрібні класи. Концентрати інгредієнтів можна отримати роботу поділом в рідинах з різноманітною плотностью.

Класифікація углей.

Раціональне використання твердих горючих копалин в народному господарстві це можливо за класифікації, котра враховує сув’язь фізичних, хімічних і технологічних властивостей. Проте, попри багаторічні в цій області, досі немає єдиної промышленно-генетической классификации.

Відповідно до американської класифікацією вугілля поділяють на кілька класів, відмінних змістом вологи і летючих, і навіть теплотою згоряння. У основі класифікації Грюнера лежить елементний склад, ставлення О/Н, щільність, вихід і склад коксу. Близькою до неї є класифікація Брокмана, джерело якої в зіставленні даних про природною вологості, элементном складі, щільності, виході й властивості коксу. Німецький палеоботаник Потонье створив найпершу генетичну класифікацію твердих горючих копалин всіх видів. У основі її було розподіл мінералів, освічених з живих організмів. Мінерали, названі биолитами, він розділив на негорючие — акаустобиолиты і горючі - каустобиолиты. Каустобиолиты було поділено втричі підгрупи: гуммиты (з багатоклітинних рослин), сапропилиты (з водоростей і планктону) і липтобиолиты (з стійких частин рослин). На жаль, сучасні методи дослідження твердих горючих копалин неможливо чітко встановити взаємозв'язок між їх походженням, властивостями і напрямом використання їх у народному господарстві. Це тим, що вже з вихідного органічного матеріалу залежно від глибини і умов перетворення можуть утворюватися палива різних видів. Р. Л. Стадников основою розробленої їм природною класифікації поклав взаємозв'язок між походженням, фізико-хімічними властивостями вихідний матеріал і стадіями їх перетворення. Він дійшов висновку, крім сапропилитовых і гумусовых вугілля існують вугілля смешенных класів — гумусо-сапропилитовые і сапропилито-гумусовые, а вихідна органічна маса зазнає три стадії фізико-хімічних перетворень: торф, буре і «кам'яні вугілля. Слід відзначити, що класифікація Р. Л. Стадникова не охоплює всі тверді горючі копалини (наприклад, липтобиолиты) не може бути використана їхнього промислової оценки.

По генетичної класифікації Ю. А. Жемчужникова вугілля поділяються на дві групи, кожна з яких і двох классов:

Таблиця 2.

Генетична класифікація твердих горючих копалин по Ю. А.

У класифікації Жемчужникова, на відміну від класифікації Потонье, розглядається ймовірність утворення гумитов і липтобиолитов лише з вихідних матеріалів, але за різних умовах. Пізніше А. І. Гінзбург увімкнув у класифікацію умови перетворення вихідного органічного матеріалу. І. І. Аммосов у своїй класифікації показав зв’язок процесів освіти вугілля різних типів з вихідними матеріалами. З. М. Григор'єв запропонував класифікацію горючих копалин, засновану на змісті З, М і Про. М. М. Короваїв використовував дані про элементном складі (в атомних частках) в атомному відношенні Н/С. Це дозволило б вивести закономірність в процесах перетворення видів палива. Більше загальна генетична класифікація, враховує походження та глибину хімічних перетворень твердих горючих копалин, розробили З. Р. Ароновым і Л. Л. Нестеренко.

Таблиця 3.

Зазначені вище наукові класифікації дають можливість виявити залежність між природою вихідного органічного матеріалу, умовами його перетворення і виглядом що утворився палива. Тим більше що виникає потреба у розробці єдиної промышленно-генетической класифікації, що дозволяє кваліфіковано визначати можливість промислового використання твердих палив всіх типів. Перші технічні класифікації виникли на обліку виходу летючих речовин і зовнішнього вигляду залишку коксового королька.

Нині прийнято басейнові класифікації, засновані на 17 діючих стандартах, причому основними є такі: Vdaf — вихід летючих речовин, у розрахунку суху беззольную масу, %; Y — товщина пластичного шару для кам’яних вугілля, мм; Wr — зміст робочої вологи в бурих вугіллі, % (мас.). У деяких класифікаціях кам’яних вугілля враховується індекс Pora — RI, а бурих вугілля — вихід смоли полукоксования в розрахунку на суху беззольную масу Tskdaf (%) й вища теплота згоряння сухого беззольного палива (кДж/кг).

6. Основні вугільні басейни страы.

Петрографический склад вугілля формується залежно та умовами вуглетворення і складу рослинності. Девонские вугілля представлені кутикуловыми липтобиолитами (Барзасское родовище), нижнекарбоновые вугілля значною мірою складаються з оболонок мікроі макроспор (Кизеловский і Підмосковний басейни), вугілля Вестфальской провінції утворені з лигнино-целлюлозных залишків мають більш 75 -80% витринита і по 10 — 12% фюзенита (Донецький басейн). Вугілля Тунгускою провінції містять до 30 — 40% фюзенита (Кузнецький і Тунгуський басейни). Нижнепермские вугілля тих самих басейнів утворилися головним чином із деревини за умов фюзинизации тканин (зміст фюзенита 50 — 60%). У на відміну від Нижнепермских, в вугіллі Верхнепермского родовища, освічених з листяних тканин, переважають витриниты. Середньоазіатські вугілля містять до 60 — 70% фюзенита, тоді як і вугіллі Канско-Ачинского і Іркутського басейнів їхній вміст вбирається у 10%.

Витринитовые вугілля в СССр становили 65% від сумарних запасів, фюзенитовые і микринитовые — 32%, лейптинитовые і сапропелитовые — 3%.

Таблиця 4.

Таблиця 5.

Численні родовища вугілля перебувають у районах Далекого Востока.

Литература

Химия й вугілля/ Під ред. д-ра x. зв. проф. У. Р. Липовича. — М.: Хімія, 1988. — 336с.: мул. Хімічна технологія твердих горючих копалин: Уч-к для вузів/ Під ред. Р. М. Макарова і Р. Д. Харламповича. — М.: Хімія, 1986. — 496 з.: мул. Лебедєв М. М. Хімія й технологія основного органічного і нафтохімічного синтезу: Підручник для вузів 4-те вид., перераб. доп. — М. Хімія, 1988. — 592 з.: мул. ———————————;

Вихідний органічний материал.

Торф.

Буре уголь.

Камінний уголь.

Антрацит.

Графит.

Показати весь текст

Заповнити форму поточною роботою