Петрографічна характеристика вугілля
дозволяють встановити природу вихідних органічних матеріалів, їх генезис, класифікацію ТГІ та вибір раціонального використання у народному господарстві. В даний час петрографічні дослідження вугілля широко застосовуються при розвідувальних та пошукових роботах, а петрографічні характеристики є обов'язковими при затвердженні запасів.
Усі мацерали поділяються на три групи – вітриніт, екзиніт (ліптиніт) та інертиніт, причому в основі об'єднання оп груп лежить властивий їм хімічний склад, походження та властивості.
Різновид літотипів: Вітрен – блискучий, кларен – напівблискучий, дюрен – матове та фюзен – волокнисте вугілля.
Вітриніти є основним компонентом типового блискучого вугілля; вони утворюються з листяних та деревних тканин в основному за рахунок вуглефікації лігніну та целюлози. Широке поширення вітриніту у твердих горючих копалин, однорідність його складу, фізичних та хімічних характеристик зумовили широке застосування його для визначення ступеня та віку вуглефікації при зіставленні різних відкладень. Порівняно з групою екзиніту вітриніт містить менше водню та більше кисню, до його структури входять аліфатичні та ароматичні фрагменти. Зміст ароматичних структур із віком органічної маси вугілля збільшується від 25 до 65 %, частка летких досягає 35 – 40 %, а смол напівкоксування – 12 – 14 %.
Екзинітна група містить залишки синьо-зелених водоростей (алгінт), спор та пилку (спориніт), полімеризовані смоли або вуглеводні, жири, кутикули листя та рослин (кутиніт), воскоподібний епідерміс. Полімеризовані продукти просочують дерев'яні тканини або мінерали, утворюючи резеніт або полімеризований дифузний бітум. При розкладанні екзиніту виділяється 60 – 90 % летких речовин, 40 –50% смол напівкоксування; він практично не розчинний, молекулярна маса ≈ 3000, в основі структури – асоційовані нафтенові та ароматичні гетероциклічні системи.
Група інертиту включає фюзеніт (дерев'яне вугілля після пожеж або обвуглювання), окислені залишки, грибки, полімеризовані смоли або вуглеводні. Елементний склад фюзеніту різноманітний; він містить багато гідроксильних груп та ароматичних ядер, виділяє 8 – 20 % летких, до 4 % смоли напівкоксування.
5.Гумусові та сапропелеві горючі копалини. Походження та особливості структури та складу
Залежно від складу вихідного рослинного матеріалу тверді горючі копалини поділяють на гумітові, ліптобіолітові, сапропелітові та змішані походження. Гумітові тверді горючі копалини утворилися з наземних, переважно вищих рослин, у складі переважають лігнін. Целюлоза, смолоподібні речовини. Вихідним матеріалом липтобіолітових твердих палив були воски, смоли, суперечки та покривні тканини - найбільш стійкі їх частини. Сапропелітові тверді горючі копалини походять з водоростей, а також тварин організмів (планктону), переважно морського походження, тому вони багаті на жири, білки, воски.
Пласти накладаються один на одного і чим нижче, тим вище температура та тиск.
На перших стадіях формування твердих горючих копалин (торфу-сапропелю) переважають біохімічні процеси, помітні ще буровугільній стадії. Потім вони змінюються на хімічні. Перехід торфу в буре вугілля, сапропелів у сапропелітове вугілля називаєтьсядіагенезом, утворення кам'яного вугілля та антрацитів - метаморфізмом.
Гумітові тверді горючі копалини представлені торфами, бурими та кам'яними вугіллям,антрацитами та крайнім ступенем метаморфізму (рідко) -графітом. Буре вугілля на відміну від торфів практично не містить вуглеводу, зокрема у целюлози. До складу бурого вугілля входить значна кількість гумінових кислот, тому частина органічної маси цього вугілля здатна розчинятися в лугах. Кам'яне вугілля практично не містить гумінових кислот. Розвиток процесів вуглефікації проявляється у зневодненні органічної маси, збільшенні вмісту вуглецю, зменшенні вмісту водню, кисню та виходу летких речовин, збільшенні показника відображення вітриніту та зміну інших властивостей.
Сапропелітові тверді горючі копалини на торф'яній стадії перетворень представлені в основному куронгітом та балхашитом на буро-вугільній та кам'яновугільній – богхедами та кенелями на відповідних стадіях метаморфізму.
Фізичні властивості вугілля
До фізичних властивостей вугілля належать:
1) щільність (справжня, здається, насипна)
2) всім вугіллям тією чи іншою мірою властива пористість. Вільний обсяг і будова пір робить величезний вплив на поведінку вугілля в різних процесах. Для передбачення пористості напівкоксу часто використовують справжню густину. Спочатку вугілля знаходиться в особливій формі, і пористість має форму щілин, ущелин. У міру підвищення температури до 350 - 400 °С призводить до когерентної пористої структури (стадії пластичності). Пластична маса твердне з утворенням напівкоксу. На цій стадії розрізняють пористість двох типів: існуюча всередині шматків напівкоксу і у вигляді тріщин або зовнішня пористість,
(пористість) П% = (d„ - dK)/d„ • 100%
- пов'язана з молекулярною та надмолекулярною структурою.
3) електропровідність (вугілля - напівпровідники, їх опорі -УС, дж
Бурих 109-М0,0 Ом-см
Антрацити 10 5 ■* 10 й Ом'см)
4) механічні властивості (міцність - що більше метаморфізм тим міцніше, барабанні методи, микротвердость).
5) теплота згоряння [кДж/кг] – залежить від. так- більше С більше Н менше баласту - вище.
6) вихід летких речовин, залишки співвідношення твердих, рідких та газоподібних.
7.Ступінь метаморфізму вугілля. Якими показниками вона характеризується?
3) вихід летких речовин біля бурого вугілля – 45-55%, кам'яного – 20-45%, антрациту – 2-8%.
4) відбивна здатність, буре вугілля відбивають 4-6% світла, а антрацити 9-10% падаючого світла. Пластометричні характеристики (при збільшенні ступеня метаморфізму збільшується товщина пластичного шару, але антрацит не розкладається і виділяє рідких речовин, лише гази)
R вітриніту – показник ступеня метаморфізму