» » Вещественный состав углей

Вещественный состав углей

02.08.2016

Как указывалось ранее, по составу материнского вещества (т.е. исходного материала) угли подразделяются на гумусовые, сапропелевые и гумусо-сапропелевые. В балансе установленных на планете запасов и прогнозных ресурсов резко преобладают гумусовые угли, образовавшиеся из продуктов преобразования высших растений (главным образом наземная растительность). В свою очередь, запасы сапропелевых углей, исходным материалом для формирования которых послужили остатки низших растений (главным образом, водорослей), составляют лишь незначительные проценты общих запасов углей.
Установлено, что гумусовые угли возникли из торфа в результате его преобразования в недрах Земли. Торф — это рыхлая осадочная горная порода органогенного происхождения, образовавшаяся в результате накопления и разложения растительного материала в условиях избыточной влажности и затрудненного доступа воздуха. Торф формировался на первой стадии превращения растительного материала в уголь. При торфообразовании главную роль играют процессы биохимической гумификации с участием бактерий и грибов. В зависимости от характера питающих торфяных вод, условий произрастания и видовой принадлежности растений-торфообразователей различают верховой, низинный и переходный виды торфов, которые в свою очередь разделяются на подтипы — лесной, лесо-топяной и топяной со следующими видами (в зависимости от преобладания в их составе отдельных растений): сфагновым, осоковым, пушицевым, тростниковым и т.п.
В процессе гумификации различные типы растений (мхи, травы, кустарники и т.п.), различные части одних и тех же растений (листья, стебли, кора, древесина и т.п.), а также различные компоненты растительных тканей (целлюлоза, лигнин и т.п.) в различной степени подвергались разложению, что приводило к возможности сохранения и накопления отдельных компонентов растительного материала торфов при их преобразовании в угли.
Можно предположить, что ткани растений, сложенные менее устойчивыми в торфяниках целлюлозой, гемицеллюлозой и протеином, служат главным исходным материалом гумусовой массы в торфянике, гуминита в бурых углях и бесструктурного витринита (коллинита) в каменных углях. Разрушение при тор-фообразовании анатомического строения тканей и изменение химического состава слагающих их органических веществ происходят не по всей массе одновременно, а в зависимости от их устойчивости и размера обломков органов растений, попавших в торфяник.
Более устойчивые органические вещества не только медленнее разлагаются, но и предохраняют менее устойчивые соединения. Например, устойчивые к разложению ткани растений, богатые лигнином (эпидермис и эндодермис), являются исходным материалом для телинита. Исходным материалом резинита служит смола растений. При окислении стенок клеток растений эпи- и эндодермиса до и после седиментации образуются различные микрокомпоненты инертинитовой группы.
Следовательно, в зависимости от исходного материала и условий его изменения на торфяной стадии процесса углеобразования формируется петрографический состав углей.
В биохимических и физико-химических процессах превращений исходного материала углей (отмерших растений, биомассы микроорганизмов и минеральных веществ) происходят разнообразные, еще недостаточно изученные явления неравномерного распада и синтеза, в совокупности приводящие к образованию различных и весьма сложных по составу и строению твердых горючих ископаемых.
Изучение происхождения и условий формирования ископаемых углей показало, что на их состав и свойства влияли следующие (по И.И. Аммосову) геолого-генетические факторы (рис. 3.11):
1) состав исходного органического материала;
2) условия накопления органического и неорганического исходного материала древних торфяников, определившие состав минеральных веществ, органической части углей и характер их распределения;
3) степень обводненности торфяников, длительность и характер чередования аэробных и анаэробных процессов превращения лигнин-целлюлозных тканей;
4) химический характер среды, в которой происходило образование органического материала растений-углеобразователей;
5) степень изменения (углефикации, метаморфизма) органического вещества под влиянием температуры в условиях повышенного давления при погружении угленосных осадочных пород на большую или меньшую глубину или под влиянием тепла магматических очагов.
Различное влияние комплекса первичных факторов обусловило неодинаковые петрографический состав и степень восстановленности углей отдельных пластов и месторождений.
В процессе метаморфизма петрографические составляющие углей изменялись. Так, фюзенизированные компоненты (инертинит) интенсивнее преобразовывались на первых этапах углефикации метаморфизма — на торфяной и буроугольной стадиях. Липоидные компоненты вначале изменялись медленно, а затем, на каменноугольной стадии, весьма интенсивно. Состав и свойства витринита изменялись постепеннее. В ископаемых углях витринит — преобладающий микрокомпонент. Поэтому степень изменения витринита принята в качестве характеристики глубины преобразования углей в процессе их метаморфизма.
Таким образом, петрографический состав, стадия метаморфизма и степень восстановленности (рис. 3.11) служат основными критериями, определяющими состав и свойства органической части любого ископаемого угля, т.е. характеризуют его качество и потребительскую ценность.
Вещественный состав углей

Под вещественным составом углей по аналогии с вещественным составом горных пород неорганической природы понимается их петрографический и химический состав. Сложность петрографического состава углей обусловлена наличием в них большого количества микрокомпонентов как органического, так и минерального происхождения, что, в свою очередь, предопределяет неоднородность их химического состава. Под химическим составом углей принято понимать наличие в них определенных химических элементов (элементный, ранее элементарный состав углей), а также разнообразных групп веществ органической природы (групповой состав углей). Кроме того, химический состав углей характеризуется комплексом содержащихся в них газов, так называемый газовый состав углей.