Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Реферат на тему:

Происхождение твердых горючих ископаемых

Угольные пласты, уголь вообще, образовалось из скоплений растительного материала, который сохранился благодаря сочетанию необходимых первоначальных условий и изменений в процессе биохимических и химических превращений в состояние органической породы (собственный уголь).

В геологической истории земли образования угольных пластов связано с возникновением и развитием мира растений. Древние из твердых горючих ископаемых - сапропелитовых угля и горючие сланцы, образовавшиеся из скоплений еще примитивных подводных растений (водоросли) и планктона на дне водоемов. Месторождения такого угля известны с начала палеозоя, то есть, они образовались около 500 млн. Лет назад.

Среди более поздних месторождений сапропелитовых угля известны переходные отмены, содержащие материал высших наземных растений.

Мелкие месторождения гумусового угля, образованного из материала высших наземных растений, известны в отложениях девона. Среди растений этого периода описаны сравнительно высокоорганизованные виды высших растений, расцвет которых состоялся в последующие каменноугольный и пермский периоды. К отложений каменноугольного и пермского периодов относят многие крупных месторождений наиболее ценного каменного угля.

Накопление сапропелитов начинается с кембрийского периода, который является первым, наиболее ранний период, с которого можно проследить постепенную эволюцию фауны и флоры. В ордовике образовались Прибалтийские сланцы, силурийской гумусовые Зольное угля известно в нескольких районах стран СНГ и дальнем зарубежье. В середине девонского периода возникли первые немногочисленные залежи гумусового угля промышленного значения (барзаситы).

Общепризнанно, что угольные пласты образуются из торфа. При образовании торфяных болот существенную роль играют следующие основные факторы:

а) эволюция развития флоры;

б) климат;

в) палеогеологични и тектонические условия.

В раннем девоне в затопленных водой мелководных лагунах вырастали растения псилофиты, из которых утворилися маломощные угольные пласты в виде тонких слоев витринита. При дальнейшем развитии земных растений в среднем и позднем девоне, когда растительность очень быстро распространилась по всем континентам, начали формироваться собственно угольные пласты. Пиздньодевонське угля образовалось из растений, подобных тем, из которых возникло угля в карбоне, однако оно еще не имеет промышленного значения. Только в раннем карбоне сформировались важнейшие месторождения угля (Карагандинский, Подмосковный бассейны, Западный Донбасс). Важнейшие пермские угольные бассейны в СНГ (Кузбасс и Тунгусский бассейн) возникли главным образом за счет голосеменных, которые играли существенную роль в торфоутворення и в верхних частях позднего карбона. В мезозое, особенно в юрский и ранний меловой периоды, голосеменные является основной вуглеутворюючою растительностью.

Для образования торфа необходимо, чтобы уровень грунтовых вод в течение года стоял над земной поверхностью или близко к ней, и растительный материал, отмирает, не мог разлагаться. Подобные условия наиболее часто встречаются на равных прибрежных участках, где морская вода подпирает пресную воду, притекает с суши, в связи с чем большинство болот связана с морскими побережьями или с берегами больших озер.

В течение всех геологических периодов происходило постоянное поднятие и опускание земной коры с разной интенсивностью. Все угленосные формации в этом отношении разделяют на две группы: краевые (геосинклинали) и платформенные. Платформенные бассейны имеют малую мощность угленосной толще, 2-3 пласта угля низкой степени углефикации и горизонтальное залегание.

Отложения торфа сохраняются только в районах погружения, богатые месторождения угля приурочены к областям краевых прогибов, причем образование торфа связано с временем существования континентальных условий. Для угольных месторождений, которые образовались в краевых прогибах, характерные мощные осадочные толщи, включают пласты угля мощностью до 2 м, распространены на огромных площадях и прослоенные численным слоями морских осадков (Донбасс, Рур). В районах крупных складчатых горных поясов, в тыловых участках моря, где погружения идет обычно медленнее, количество угольных пдастив невелика.

В умеренном климате среднегодовая скорость роста торфа на болотах 0,55-1,0 мм, а на верховых болотах 1-2 мм. В тропическом климате она значительно выше. При переходе от стадии образования торфа через стадию бурых углей до каменного наблюдается значительное уплотнение торфа, степень которого зависит от фации. Лесной торф уплотняется меньше, чем тростниковый, в котором содержится большое количество воды. Считают, что уплотнение исходного растительного вещества к торфу, а затем до бурого и каменного угля выражается соотношением 6: 3: 1, то есть 1м торфа дает 20 см каменного угля.

Условия образования торфа обусловливают генетический тип угля или угольную фацию, которая определяется содержанием мацералив и минералов в угле, химическими свойствами, которые в основном не зависят от степени метаморфизма (содержание серы и азота, отношение водорода к углероду в витринита и др.) , а также рядом текстурных особенностей.

Основные свойства угля в пластах определяются способом накопления, растительным материалом, который образует торф, условиями среды отложения (поступлением исходных веществ, рН среды, жизнедеятельностью бактерий, поступлением серы, температурой торфа и окислительно-восстановительным потенциалом).

Торф, сформировавшийся из различного растительного материала, является причиной образования различных литотипов и микролитотипив угля, имеющих различные физические, химические и технологические свойства.

Образование (диагенез) торфа происходит под воздействием микробов и химических реакций. Наиболее существенные изменения происходят при ограниченном доступе кислорода на поверхности материала, который разлагается, и в непосредственной близости от нее в так называемом торфогенному слое, примерно до глубины 0,5 м. В этой области активно действуют аэробные бактерии, актиномицены и низшие грибы. С увеличением глубины их заменяют анаеробни бактерии, деятельность которых угасает на глубине до 10 м. Ниже происходят только химические изменения - главным образом реакции восстановления, полимеризации и поликонденсации.

В верхнем слое разреза торфа содержание углерода растет с 45-50 до 55-60% и затем с увеличением глубины почти не меняется. Содержание влаги с глубиной резко падает, характеризуя степень диагенеза торфа. Количество свободной (не смешанный с лигнита) целлюлозы также является показателем степени диагенеза торфа.

Поскольку переход торфа в бурый уголь происходит постепенно, трудно установить четкую границу между ними, хотя рекомендуются показатели, позволяющие отличать торф от землистого бурого угля (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Различие между торфом и бурым углем

Показатель | торф | Бурый уголь

Содержание влаги,%

Содержание углерода (Сdaf),%

Наличие свободной целлюлозы

Способность разрезаться | & Gt; 75

в основном & lt; 60

является

разрезается | & Lt; 75

в основном & gt; 60

отсутствует

НЕ разрезается

Наличие разного исходного материала в прошлые геологические периоды, вариации условий его разложения и превращения в торф является одной из причин образования угля с неодинаковыми химическими, физическими и технологическими свойствами при одинаковой степени углефикации.

Следующей стадией превращения торфа в уголь является геохимическая углефикации, или просто углефикации. Она протекает в анаэробных условиях и в ней не участвуют микроорганизми.Маса органического вещества (ОВ) за период геохимической истории от торфоутворення к графитизации постоянно уменьшается, что сопровождается выделением леткчих веществ. Изменения молекулярной структуры, которые происходят при этом, представляются лишь в общих чертах, а сущность и количественная сторона соответствующих процессов остаются пока недостаточно конкретизированы. С ростом степени углефикации вследствие потери воды, кислорода в форме СО2 и водорода в форме метана в угле увеличивается содержание углерода и соотношение его с воднем и кислородом. В качестве показателей степени углефикации используются отражательная способность витринита (R0), содержание углерода, отнесенный к сухой беззольной массы (Сdaf), выход леткчих веществ (Vdaf), атомные соотношения Н / С и В / С, технологические свойства угля.

Различные компоненты торфа и типы угля имеют различные свойства и по-разному изменяются при углефикации. Увеличение степени углефикации на стадии бурого угля характеризуется уменьшением общего содержания влаги, что связано с уменьшением пористости, разрушением гидрофильных функциональных групп, особенно гидроксильных, число которых заметно сокращается на ранней стадии бурого угля. Кроме гидроксильных отщепляются карбоксильные, метоксильные и карбонильные группы, в результате чего растет содержание углерода.

На стадии бурого угля последние остатки лигнина и целлюлозы переходят в гумусовые вещества, а гуминовые кислоты, конденсируясь и теряя кислотные свойства, образуют нерастворимые в лугах витринита. Выход леткчих веществ на стадии бурого угля меняется слабо, а летучие продукты на этой стадии в основном представлены углекислым газом, водой и некоторым количеством метана. При гелификации (витринизации) гумусовых веществ, происходят наиболее существенные изменения, уголь становится черным и глянцевым и очень похожим на каменный уголь.

В каменном угле гуминовые кислоты отсутствуют. Процесс углефикации угля протекает аналогично процессу углефикации бурого угля; уменьшается содержание влаги и растет теплота сгорания. На более поздних стадиях каменного угля выход летучих веществ, представленных в основном продуктами разложения неароматических составляющих угля, быстро уменьшается и возрастает степень ароматизации гумусовых комплексов. На этой стадии углефикации отражательная способность растет пропорционально снижению выхода летучих веществ, что связано, по-видимому, со степенью ароматизации структурных элементов витринита.

антрацитовый стадия характеризуется резким падением содержания водорода, атомного соотношения Н / С,сильным увеличением отражательной способности и оптической анизотропии.

Процесс углефикации обусловливается повышением температуры, давлением и продолжительностью их воздействия. Нормальное увеличение степени углефикации с глубиной известно как правило ХИЛТИ и наблюдается в разрезах скважин. С повышением температуры с глубиной в зависимости от геотермического градиента и теплопроводности пород растет степень углефикации. Расчет изменений количества и состава летучих продуктов в ряде углефикации позволяет получить кривые спада компонентов в расчете на ЛС начала ранньобуровугильнои стадии (Сdaf = 60%). Анализ полученных данных свидетельствует о неравномерности процесса потери кислорода и его форм на различных стадиях углефикации и переходом кислорода из одной формы в другую. Это свидетельствует о стадийности процесса углефикации, которая сопровождается скачкообразными переходами в свойствах угля. Аналогичные данные получены и при расчете газовыделения при образовании гумусового кларенового угля в ряде углефикации. На кривой, описывающей сумму летучих продуктов углефикации, есть четыре максимумы, соответствующие стадиям углефикации, на которых наблюдается переход от бурого до каменного угля, появление и потеря спекающихся свойств. Это свидетельствует о том, что процессы газовыделения и структурирование угля протекали одновременно и они обусловили основные свойства угля.

ЛИТЕРАТУРA

Саранчук В.И., Айруно А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства углей.- К .: Наукова думка.

Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция бурых углей.- К .: Наукова думка, 1984.

Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики горючих ископаемых.- М .: шк., 1987.-359с.

Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева, -1999.-195с.

Агроскин А. А., Глейбман В.Б. Теплофизика твердого топлива .-- М. Недра 1980 .-- 256 с.

Глущенко И. М. теоретическиеские основы технологии твердых горючих ископаемых.-- К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980.-- 255 с.

Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические свойства углей. -- М. : Недра, 1980. -- 266 с.

Касаточкин В. И., Ларина Н. К. Строение и свойства природных углей.-- М : Недра, 1975.-- 159 с.

Раковский В. Е., Пигулееская Л. В. Химия и генезис торфа.--М. : Недра, 1978.--231 с.

Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля.-- К. : Наук. думка, 1982.-- 166 с.

Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных соединений.-- 3-е изд., перераб. и доп.-- М. : Химия, 1976.-- 436 с.

Загрузка...