Как и где образовался уголь
В средние века существовало немало гипотез происхождения ископаемого угля. Например, швейцарский естествоиспытатель Теофраст Парацельс (1493—1541) был уверен, что природные угли — это «камни, изменённые действием природного вулканического огня». А его соотечественник минералог Георгиус Агрикола (1494—1555) полагал, что угли представляют собой отвердевшую нефть. Бытовала и теория о внутриземном, глубинном происхождении угля и нефти. Сторонники её утверждали, что нефть и расплавленное угольное вещество поднимались по трещинам из земных недр и заполняли понижения, при этом возникали озёра, а затем расплав застывал, образуя пласты угля. Присутствие в угле отпечатков листьев объяснялось тем, что они опадали с деревьев, растущих по берегам «угольных» озёр.
Научное исследование состава угля показало, что он образовался из отмерших остатков растений, накапливающихся в торфяных болотах. Высшие растения — деревья, кустарники, травы, а также мхи — дают начало торфу и гумусовым углям (гумус — перегной), а животные и низшие растения, отмирая, образуют сапропелевые угли (сапропель — перегнивший ил). Наиболее широко распространены угли гумусовые. Органическое происхождение угля сегодня считается вполне доказанным.
Древние болота то покрывались пышной растительностью, то засыпались илом и песком. Многократная смена природных условий привела к образованию таких многопластовых угольных бассейнов, как Донецкий (200 пластов), Верхне-силезский (450 пластов).
Там, где длительное время существовали благоприятные условия, накопились огромные массы торфа, из которого образовались пласты угля разнообразной формы и местами значительной толщины — до 100 м и более.
Из чего состоит уголь
Под микроскопом в угле можно увидеть неразличимые невооружённым глазом составные части. Это неокисленные (не подвергшиеся разложению) остатки древесины — витринит; споры, пыльца, кожица, смола древних растений — липтинит; окисленные (частично разложившиеся) остатки древесины с хорошо выраженной клеточной структурой — фюзинит или инертинит.
По свойствам ископаемые угли разделяются на три большие группы — бурые, каменные и антрациты. Такое деление фактически отражает стадии образования ископаемых углей. Под влиянием температуры и давления торф уплотняется, теряет воду и летучие вещества (кислород, водород), накапливая при этом углерод. Постепенное изменение органического вещества порождает последовательный и непрерывный ряд горючих ископаемых: торф — рыхлый бурый уголь — плотный бурый уголь — каменный уголь — антрацит — графит (тёмно-серый или чёрный минерал, применяется для изготовления карандашей; от лат. grafо — «пишу»).
Свойства угля
Наиболее важные физические свойства угля — цвет, блеск, способность отражать свет, плотность, твёрдость, хрупкость.
Зная основные свойства угля, можно говорить о показателях его качества, поскольку именно качество в конечном счете определяет ценность угля как топлива.
В первую очередь важно определить рабочую влажность угля. В бурых углях количество влаги составляет 15—60%, в каменных — 4—15%. Не менее серьёзное значение имеет содержание в угле минеральных примесей, или его зольность, которая колеблется в широких пределах — от 10 до 60%. Зольность углей Донецкого, Кузнецкого и Канско-Ачинского бассейнов равна 10—15%, Карагандинского — 15—30%, Экибас-тузского — 30—60%. Однако энергетикам нужно знать не только количество золы, остающейся после сжигания топлива, но и её состав и плавкость (способность плавиться), поскольку от этого зависит выбор режима сжигания топлива.
Очень вредной примесью в углях является сера. Сгорая, она образует сернистый газ (SO
2), отравляющий окружающую среду. Правда, угли большинства бассейнов содержат немного серы (около 1%), но в некоторых бассейнах её содержание возрастает до 3—6% и более.
Одним из главных показателей качества энергетических углей является низшая теплота сгорания рабочего топлива (для бурых углей 6— 15 МДж/кг, для каменных 10—30 МДж/кг). Наибольшей теплотой сгорания обладают высококачественные угли Донецкого, Кузнецкого и Южно-Якутского бассейнов.
Для определения качества углей важно знать их спекаемость и коксуемость — свойства угля при нагревании без доступа воздуха расплавляться, а также образовывать пористый остаток — кокс, являющийся основным топливом для доменных печей при производстве чугуна и выплавке стали. Лучшей спекаемостью и коксуемостью обладают угли Донецкого, Кузнецкого, Печорского и Улуг-хемского бассейнов.
Некоторые виды бурого угля содержат большое количество смолы и горного воска.
Строение угленосных толщ
Если сделать разрез угольного бассейна, можно увидеть, что внутри он напоминает слоёный пирог. Угольные пласты чередуются с глинистыми, песча) но-глинистыми и песчаными. Число угольных пластов иногда доходит до сотни. В глубоких прогибах земной коры накапливались угленосные толщи общей мощностью (т.е. толщиной) в несколько километров.
Одни угольные пласты простираются на сотни и тысячи километров, другие резко изменяются на коротком расстоянии и могут расщепляться, образуя веер самостоятельных пластов. Накопление угленосных осадков в различных географических регионах длилось в течение одного или нескольких геологических периодов; например, в Кузнецком бассейне образование угольных пластов продолжалось в течение каменноугольного, пермского и юрского периодов. Пласты угля могут иметь как простое строение — без включённых в уголь слоев породы, так и сложное — когда слои угля чередуются со слоями «пустой» породы. По степени изменчивости толщины и строения угольные пласты делятся на выдержанные (т.е. такие, толщина которых отклоняется от средней величины не более чем на 20%), относительно выдержанные и невыдержанные. Угольный пласт нередко оказывается частично размыт рекой, протекающей по месторождению, или разрушен морским прибоем.
Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=1516
Случайная статья
