ГЛАВА ВТОРАЯ
ПРИРОДА, КЛАССИФИКАЦИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ
- ПРОИСХОЖДЕНИЕ и ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ
В настоящее время существует два основных направления в построении классификационных систем горючих ископаемых. В одном из них предусматривается разделение горючих ископаемых на виды в зависимости от характера исходной растительности и условий ее изменения. Классификацию, основанную на этом принципе, называют генетической.
Во втором направлении классификации горючее ископаемое оценивается как сырье для того или иного способа переработки. При этом предусматривается разделение углей на марки и технологические группы по показателям, характеризующим их основные энергетические и технологические свойства. Последняя классификация называется промышленной.
Твердые горючие ископаемые представляют собой горючие горные породы, образовавшиеся из отмерших растений в результате их биохимических, физико-химических и физических изменений. При этом протекает процесс гумификации отмерших растений, в результате которого образуется торф. После погребения торфяника под наносные породы под влиянием преимущественно биохимических воздействий торф превращается в бурый уголь. Под влиянием давления горных пород и повышенной температуры бурый уголь превращается в каменный уголь и антрацит. Процесс последователь ного превращения бурого угля в каменный уголь и антрацит называют метаморфизмом. При этом в зависимости от характера и глубины диагенеза и метаморфизма углей они различаются по степени их углефикации.
При всем многообразии процессов, связанных с углефикацией, природа исходного материала всегда остается одним из главных факторов, определяющих свойства конечного горючего ископаемого. Поэтому генетическая классификация акцентирует свое внимание прежде всего на исходном материале.
В генетической классификации все угли по исходному материалу, из которого они образовались, делят на гумолиты, сапропелита, гумиты и липтобиолиты [12, 13]. Внутри каждого вида углей по глубине преобразования этого материала различаются степени их углефикации: низшая (бурый уголь), средняя (каменный уголь) и высшая (антрацит). Поскольку в образовании угля редко принимает участие только один вид исходного материала, часто выделяют переходные, смешанные или дополнительные виды.
Гумолиты.
К этому виду относится уголь, образовавшийся из продуктов превращения отмерших высших растений. В природе гумолиты представлены всеми степенями углефикаций от бурых углей до антрацитов. По внешним признакам они подразделяются на лигниты, землистые и плотные. Лигниты по внешнему виду напоминают малоизменившиеся кусочки древесины бурого или черного цвета. Они характеризуются невысокой влажностью и небольшой действительной плотностью. Землистые бурые угли представляют собой однородную бурую массу без видимых невооруженным глазом остатков растений. Они обладают очень низкой механической прочностью и высокой влажностью. Плотные бурые угли по внешнему виду сходны с каменными углями. Они встречаются в виде блестящих и матовых разновидностей. Блестящие бурые угли имеют черный цвет, характерный блеск, значительную механическую прочность и небольшую влажность. Матовые бурые угли по, всем признакам сходны с блестящими, но не имеют характерного блеска.
Гумолиты средней степени углефикации — каменный уголь, образующийся из бурого угля, — наиболее распространенный в природе вид угля. Каменный уголь отличается от торфа и бурых углей большей твердостью, более высокой действительной плотностью, всегда имеет черный цвет и более или менее ярко выраженный блеск. Каменные угли обладают очень разнообразными физическими и химическими свойствами.
Антрацит — гумолит высшей степени углефикации, образующийся из каменного угля. Антрациты более плотны, тверды и блестящи, чем каменные угли.
Сапропелиты.
Твердые горючие ископаемые сапропелитовой природы по количественным запасам значительно уступают гумолитам. Сапропелита образовались преимущественно из продуктов превращения отмерших низших растений и планктона. Отмирая, они скапливались на дне стоячих пресноводных водоемов, образуя скопления сапропеля, которые постепенно превращались в сапропелита. В зависимости от характера и количества минеральных веществ окраска сапропелитов может быть весьма разнообразной. Сапропелита обычно встречаются в виде отдельных включений, пропластков и линз в угольных пластах. Значительные количества сапропелита имеют угли бассейнов Львовско-Волынского, северо-восточной части Иркутского, восточной части Кузнецкого и в небольших количествах угли Подмосковного бассейна.
Для сапропелитов характерно однородное строение, раковистый излом, высокая твердость, вязкость и пластичность. Сапропелиты не бывают полосчатой структуры, не обладают блеском, но хорошо полируются и поддаются механической обработке. Они отличаются большим выходом летучих веществ, высокой удельной теплотой сгорания, легкой воспламеняемостью и низкой размолоспособностью. Так, сапропелитовые угли Львовско-Волынского бассейна имеют коэффициент размолоспособности при 20°С 0,3—0,5, т. е. они в 2— 3 раза труднее размалываются, чем прочные донецкие антрациты. При повышенных температурах из-за роста пластичности они размалываются еще хуже. Появление значительных количеств сапропелита в рабочем топливе часто приводит к резкому снижению производительности пылеприготовительных установок.
Липтобиолиты и гумиты.
Липтобиолиты образовались преимущественно из биохимически устойчивых компонентов растений: смолы, воска, оболочек спор, а также кутикулы и пробковой части коры. Общие запасы липтобиолитов невелики. Они являются сопутствующими материалами и самостоятельного промышленного значения как топливо или технологическое сырье не имеют. Но некоторые виды липтобиолитов (копал и янтарь) имеют промышленное значение как материал для изготовления декоративных изделий.
Особо твердые горючие ископаемые.
К этому виду отнесены сланцы, в которых наряду с органическими содержится большое количество минеральных веществ. Сланцы с органической массой сапропелитовой природы называют горючими сланцами, а гумитовой природы — углистыми сланцами.
Содержание сухой беззольной массы в горючих сланцах обычно составляет от 10 до 30% и только в сланцах самого высшего качества достигает 50—70%. Органическая часть сланца представляет собой био- и геохимически преобразованные простейшие водоросли и, в виде примеси, остатки высших растений. Органическая часть сланцев имеет очень высокий выход летучих веществ (приблизительно 90%), и при сухой перегонке образует значительное количество смол, по составу близких к нефти.
В СССР месторождения горючих сланцев известны во многих районах, но промышленное значение имеют только месторождения Прибалтийского и, в значительно меньшей мере, Приволжского бассейна. Прибалтийские сланцы по качеству являются одними из лучших в мире. Горючие сланцы используют главным образом как энергетическое топливо, сжигаемое в пылевидном состоянии, и в меньшей степени — для полукоксования и газификации.
