Кам`яне вугілля

Хімічна структура вугілля Кам`яне вугілля (Рус. вугілля кам`яне, англ. Black, bitoumi-nous, mineral coal- ньому. Stein-kohle) - тверда горюча корисна копалина, один з видів вугілля викопного, проміжний між бурим вугіллям і антрацитом.
Щільна порода чорного, іноді сіро-чорного кольору. Блиск смоляний або металічний. В органічній речовині кам`яного вугілля міститься 75-92% вуглецю, 2,5-5,7% водню, 1,5-15% кисню. Містить 2-48% летких речовин. Вологість 1-12%. Вища теплота згоряння в перерахунку на сухий беззольний стан 30,5-36,8 МДж / кг. Кам`яне вугілля відноситься до гумолітів- сапропеліти і гумітосапропеліти присутні у вигляді лінз і невеликих шарів.
Освіта кам`яного вугілля характерно майже для всіх геологічних систем - від девону до неогену (включно), воно активно утворилося в карбоні, пермі, юре. Залягає вугілля в формі пластів і Лінзовідно покладів різної потужності (від десятків см до декількох десятків і сотень м) на різних глибинах (від виходів на поверхню до 2500 м і глибше).
Кам`яне вугілля характеризується нейтральним складом органічної маси. Воно не реагує зі слабкими лугами ні в звичайних умовах, ні під тиском. Бітуми кам`яного вугілля, на відміну від бурого вугілля, представлені переважно сполуками ароматичної структури. У кам`яному вугіллі не виявлені жирні кислоти і ефіри, мало сполук зі структурою парафінів.
Вугільна речовина є неферомагнітних (діамагнітної), мінеральні домішки характеризуються парамагнітні властивості. Магнітна сприйнятливість вугілля зростає зі збільшенням їх стадії метаморфізму. За своїми тепловими властивостями кам`яне вугілля наближається до теплоізоляторів.
Головні технологічні властивості кам`яного вугілля, що визначають його цінність: спекаемость і коксовий здатність. Стандартний показник спікливості - індекс Рога (RI) і товщина пластичного шару в апараті Л. Н. Сапожникова.
Кам`яне вугілля утворився з продуктів розкладання органічних залишків рослин, що зазнали зміни (метаморфізм) в умовах високого тиску оточуючих порід земної кори і порівняно високої температури.
При зануренні вугленосної товщі на глибину в умовах підвищення тиску і температури відбувається послідовне перетворення органічної маси, зміна її хімічного складу, фізичних властивостей і молекулярної будови. Всі ці перетворення позначаються терміном «регіональний метаморфізм вугілля». На кінцевій (вищій) стадії метаморфізму кам`яне вугілля перетворюється в антрацит з яскраво вираженою кристалічною структурою графіту. Крім регіонального метаморфізму, іноді (рідше) мають місце перетворення від впливом тепла вивержених порід, що знаходяться поруч з вугленосними товщами (перекривають або підстилають їх) - термальний метаморфізм, а також безпосередньо у вугільних пластах - контактів метаморфизм. Зростання ступеня метаморфізму в органічній речовині кам`яного вугілля простежується послідовним збільшенням відносного вмісту вуглецю і зменшенням вмісту кисню і водню. Послідовно знижується вихід летких речовин (від 50 до 8% в перерахунку на сухий беззольний стан) - змінюються також теплота згоряння, здатність спікатися і фізичні властивості вугілля. Зокрема лінійно змінюються блиск, відбивна здатність вітриніту, насипна маса вугілля та інші властивості. Інші важливі фізичні властивості (пористість, щільність, щільність, спекаемость, теплота згоряння, пружні властивості і ін.) Змінюються або виразно яскраво вираженим параболічним законом або змішаним.
Як оптичний критерій стадії метаморфізму вугілля використовується показник відбивної здатності вітриніту, він застосовується також і в нафтовій геології для встановлення стадії катагене перетворення осадової товщі, що вміщає органічну речовину. Відбивна здатність вітриніту в масляній імерсії (R0) послідовно зростає від 0,5-0,65% для вугілля марки Д до 2-2,5% для вугілля марки Т.
Щільність і щільність кам`яного вугілля залежать від петрографічного складу, кількості і характеру мінеральних домішок і ступеня метаморфізму. Найбільшою щільністю (1300-1500 кг / м 3) характеризуються компоненти групи фюзініту, найменшою (1280-1300 кг / м 3) - групи вітриніту. Зміна щільності з підвищенням ступеня метаморфізму відбувається параболічних законом з інверсією в зоні переходу до групи жірних- в малозольних проявах вона знижується від вугілля марки Д до марки Ж в середньому від 1370 до 1280 кг / м 3 і потім послідовно зростає для вугілля марки Т до 1340 кг / м 3.


Загальна пористість вугілля змінюється також з екстремальних законом- для донецького вугілля марки Д вона становить 22-14%, вугілля марки К 4-8% і збільшується (ймовірно, внаслідок розпушення) до 10-15% для вугілля марки Т. Пори у вугіллі розділяють на макропори (сер. діаметр 500х10-10 м і мікропори (5-15) х10-10 р Проміжок займають мезопор. Макропорістість зменшується зі збільшенням стадії метаморфізму, а мікропор - навпаки. Ендогенна (розвинена в процесі утворення вугілля) тріщінність, оцінюваний кількістю тріщин на кожні 5 см блискучого вугілля, контролюється стадією метаморфізму вугілля: вона зростає до 12 тріщин при переході бурого вугілля в довгополуменевого, має максимум в 35-60 для коксівного вугілля і послідовно зменшується до 12-15 тріщин при переході до антрацитів. Такий же закономірності підлеглі зміни пружних властивостей вугілля - модуля Юнга, коефіцієнта Пуассона, модуля зсуву (зрізу), швидкості ультразвуку. Механічна міцність кам`яного вугілля характеризується їх дробімістю, крихкістю і твердістю, тимчасовим опором стисненню.
Кам`яне вугілля поділяють на блискуче, напівбліскуче, напівматовий, матовий. Залежно від переважання тих чи інших петрографічних компонентів виділяють вітренове, кларенове, дюрено-кларенове, Клара-дюреновие, дюреновие і фюзенове кам`яне вугілля. Пласти вугілля можуть бути складені одним з вказаних літотіпа, частіше їх чергуванням. Як правило, блискучі відміни вугілля малозольні внаслідок незначного вмісту мінеральних домішок.
У структуру органічної речовини вугілля виділено 4 типи (телінітова, посттелінітова, преколінітова і колінітова), які є послідовними стадіями єдиного процесу розкладання лігніну-целюлозних тканин. До генетичним груп кам`яного вугілля, крім цих 4 типів, додатково включено лейптінітове вугілля. Кожна з 5 генетичних груп за типом речовини мікрокомпонентів вугілля поділена на відповідні класи.
Існує багато видів класифікації кам`яного вугілля: за речовому складу, петрографічного складу, генетичні, хіміко-технологічні, промислові та змішані. Генетичні класифікації характеризують умови накопичення вугілля, речові і петрографічні - його речовинний і петрографічний склад, хіміко-технологічні - хімічний склад вугілля, процеси формування і промислової переробки, промислові - технологічне угруповання видів вугілля в залежності від вимог промисловості. Класифікації вугілля в пластах використовуються для характеристики вугільних родовищ.
Промислова класифікація вугілля





За основу промислової класифікації кам`яного вугілля в окремих країнах приймаються різні параметри властивостей і складу вугілля: в США кам`яне вугілля класифікують за теплотою згоряння, вмістом зв`язаного вуглецю і відносним вмістом летких речовин, в Японії - за теплотою згоряння, так званим паливним коефіцієнтом і міцністю коксу або нездатністю до коксування. В СРСР до 1954 р як основна промислова класифікація діяла розроблена в 1930 р В. С. Кримом так звана Донецька класифікація. Вона називається іноді «марочним», одночасно є і генетичною, оскільки покладені в її основу зміни властивостей вугілля відображають їх зв`язок з генетичним розвитком органічної речовини вугілля.
В Україні використовувалася стандартизована класифікація вугілля. За середнім вмістом летких речовин (V daf) і характеристикою нелетучего залишку з урахуванням спікливості і величини теплоти згоряння вугілля поділяли на 10 основних марок: довгополуменевого (Д), газове (Г), газовожірне (ГР), жирні (Ж), коксовий жирне ( ЯЖ), коксівне (К), коксові друге (К2), слабоспечуване (СС), опіснене спікливе (ОС) і пісне (П). Від марки Д до марки П вміст вуглецю послідовно збільшується від 76 до 92%, а вихід летких речовин зменшується з 42 до 7-12%. У кожній з марок, крім Д і Г, за технологічними властивостями виділяють декілька технологічних груп. Для Донбасу виділяють наступні марки вугілля: Д, Г, ГР, Ж, К, ОС, П- для Львівсько-Волинського басейну: Д, Г, ГР, Ж
Класифікація вугілля весь час удосконалюється. Одним з перспективних вважається геолого-промислова класифікація, концепція якої запропонована в останні роки ХХ століття Український вченими (С. Д. Пожидаєв та ін.). Останній варіант класифікації вугілля унормовано За Стандартом України «Вугілля буре, кам`яне та антрацит» (ДСТУ 3472-96) - див. Викопне вугілля.
Найбільші розвідані запаси кам`яного вугілля в Україні зосереджені в Донецькому кам`яновугільному басейні та у Львівсько-Волинському вугільному басейні.
За кордоном - в Карагандинському, Південно-Якутській, Минусинськ, Буреїнського, Тунгуського, Ленський, Таймирському, Аппалачському, Пенсільванському, Нижньорейнського-Вестфальському (Рурському), Верхньосілезькому, Остравско-Карвинский, Шаньсі, Південно-Уельському басейнах.
Кам`яне вугілля використовується як технологічна, енерго-технологічна і енергетична сировина, при виробництві коксу і напівкоксу з отриманням великої кількості хімічних продуктів (нафталін, феноли, пек та ін.), На основі яких отримують добрива, пластмаси, синтетичні волокна, лаки, фарби і т.д.
Один з найбільш перспективних напрямків використання кам`яного вугілля - скраплення (зрідження) - гідрогенізація вугілля з отриманням рідкого палива.
При переробці кам`яного вугілля отримують також:
Існують різні схеми неенергетичного використання кам`яного вугілля на основі термохімічної, хімічної та іншої переробки з метою їх повного комплексного використання і забезпечення охорони навколишнього середовища. Для задоволення потреб економіки України щорічно використовує близько 100 млн. Т вугілля, з яких майже 80 млн. Т видобутого вітчизняними підприємствами.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!