Большая Советская Энциклопедия (УГ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 17

  В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли У. и. подвергаются окислению. По своему воздействию на химический состав и физические свойства У. и. окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом: У. п. утрачивают прочностные свойства (до превращения их в сажистое вещество) и спекаемость; в них возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличиваются влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания. Глубина окисления У. и. в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма углей колеблется от 0 до 100 м по вертикали.

  Различия в вещественном составе и степени метаморфизма обусловили большую дифференциацию технологических свойств У. и. Для установления рационального направления промышленного использования У. и. подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение У. и. в процессе термического воздействия на них (см. табл.). Границей между бурыми и каменными углями принята высшая теплота сгорания рабочей массы беззольного угля, равная 5700 ккал/кг (23,86 Мдж ).

  Ведущий показатель при использовании У. и. в энергетических целях — низшая теплота сгорания — в пересчёте на рабочее топливо (Qпн ) колеблется в пределах (ккал/кг ): 2000—5000 (8,372—20,930 Мдж ) для бурых, 4100—6900 (17,162 — 28,893 Мдж ) для каменных углей и 5700—6400 (23,86—26,79 Мдж ) для антрацитов. Пониженная величина этого показателя у бурых углей объясняется низкой степенью углефикации органического вещества, слабой уплотнённостью материала и, соответственно, высокой их естественной влажностью, изменяющейся в пределах 15—58%. По содержанию рабочей влаги (W p ) бурые угли подразделяются на технологические группы: Б1 с Wp > 40%, Б2 с Wp 30—40% и Б3 с Wp < 30%.

  В основу промышленной маркировки каменных углей положены показатели, характеризующие результаты их высокотемпературной сухой перегонки (коксования): выход летучих веществ, образующихся при разложении органической массы (частично неорганического материала — сульфидов, карбонатов, гидратированных минералов), и характеристика беззольного горючего остатка — кокса по спекаемости. Весовой выход летучих веществ (VГ ) из У. и, последовательно снижается с повышением степени углефикации от 45 до 8% у каменных углей и до 8—2% у антрацитов.

  В СССР спекаемость У. и. определяется в лабораторном аппарате пластометрическим методом, предложенным в 1932 советскими учёными Л. М. Сапожниковым и Л. П. Базилевич, по толщине образующегося при нагревании пластического слоя (у) с учётом усадки (х ), выраженных в мм. Наибольшей спекающей способностью характеризуются каменные угли средних стадий углефикации с толщиной пластического слоя 10—35 мм (марок К и Ж). С понижением и увеличением степени метаморфизма спекаемость У. и. снижается. Угли марок Д и Т характеризуются слабоспекшимся порошкообразным нелетучим остатком. В таблице приведены величины основных показателей качества углей на различных стадиях углефикации применительно к маркам, употребляемым в СССР.

Основные показатели качества углей марочного состава

Марки угля Буквен-ное обоз-начение марок Средние величины показателей для углей, состоящих преимущественно из витринита Отражательная способность витринита в масляной иммерсии R °, % Выход лету- чих веществ Vг , % содержание углерода Сг , % теплота сгорания Qгб , ккал/кг Бурые ДлнннопламенныеГазовые Жирные Коксовые Отощённо-спекаю-      щиеся Тощие Антрациты Б Д Г Ж К ОС Т А 41 и более 39 и более 36 30 20 15 12 менее 8 76 и менее 76 83 86 88 89 90 91 и более 6900—7500 7500—8000 7900—8600 8300—8700 8400—8700 8450—8780 7300—8750 8100—8750 0,30—0,49 0,50—0,64 0,65—0,84 0,85—1,14 1,15—1,74 1,75—2,04 2,05—2,49 2,50—6,00

  Кроме указанных в таблице, в некоторых бассейнах выделяются промежуточные марки: газовые жирные (ГЖ), коксовые жирные (КЖ), коксовые вторые (K2 ), слабоспекающиеся (СС). Угли марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К и ОС подразделяются на технологические группы по спекающей способности; для указания технологической группы к буквенному обозначению марки прибавляется цифра, указывающая низшее значение толщины пластического слоя (у) в данных углях, например Г6, Г17, КЖ14 и т.п. Для углей конкретных бассейнов величины классификационных показателей (VГ и у) регламентируются ГОСТом. Для получения металлургического кокса используется смесь различных марок углей — шихта, основным компонентом которой являются угли с высокими спекающими свойствами.

  Подразделение У. и. на бурые, каменные и антрациты принято в большинстве стран Европы (в некоторых — с выделением дополнительно лигнитов). В основу принятой в 1956 Европейской экономической комиссией ООН Международной системы классификации каменных углей также положены выход летучих веществ (VГ ) для углей с VГ > 33% — высшая теплота сгорания влажной беззольной массы (Qвбезз ), спекающая способность и коксуемость. Тип угля обозначается кодовым трёхзначным номером, первая цифра которого указывает класс угля (по VГ или Qвбезз ), вторая — группу (по спекающей способности, определённой методом Рога или индексом вспучивания в тигле), третья — подгруппу (по коксуемости, определённой методами Одибер-Арну или Грей-Кинга). В США и некоторых др. странах У. и. подразделяются на лигниты, суббитуминозные, битуминозные угли и антрациты; классификационными параметрами приняты: для лигнитов, суббитуминозных и битуминозных (с высоким VГ >31%) углей — теплота сгорания беззольной массы, для битуминозных с VГ < 31% и антрацитов — выход летучих веществ и содержание связанного углерода.

  Маркировка углей, отражая комплекс определённых технологических свойств разновидностей У. и., используется как основной критерий в практике промышленного использования углей. Для конкретных направлений потребления устанавливаются дополнительные технические требования. Резкое снижение теплового эффекта сгорания У. и. и экономических показателей их использования за счёт балласта (золы и влаги) определяет необходимость брикетирования углей с высокой естественной влажностью и предварительного обогащения высокозольных углей (см. Обогащение полезных ископаемых ). Предельная зольность У. и., направляемых на слоевое сжигание, не должна превышать 20—37%, на пылевидное сжигание — 45%.

  Для коксования используются малозольные (обогащенные) спекающиеся каменные угли, в которых лимитируется содержание серы и фосфора. Для полукоксования, газификации, получения жидкого топлива, горного воска и др. направлений потребления нормируются спекаемость, сернистость, зольность, кусковатость, термическая стойкость, содержание смол, битумов и др. показатели качества.

  III. Основные закономерности угленакопления

  Углеобразование — один из региональных геологических процессов, протекавший и возобновлявшийся при благоприятном сочетании тектонических, климатических, геоморфологических, фитоценологических и др. факторов. Крупные эпохи углеобразования приурочены к периодам медленных колебательных движений земной коры на фоне общего длительного погружения крупных областей и участков. Для углеобразования существенное значение имели возникновение в нижнем палеозое наземной растительности и её эволюция в последующей истории Земли. Наличие в осадочных толщах гумусовых углей отмечается с силура, а угленакопление промышленного значения — с девона. Получившие в среднем палеозое развитие влаголюбивые папоротникообразные растения ограничивали размещение областей угленакопления приморскими (или постепенно терявшими связь с морем) равнинами — паралический тип углеобразования . С последующей эволюцией растительных форм и расселением их на суше связано перемещение областей углеобразования в глубь материков; преобладающее развитие получил лимнический тип углеобразования .