Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Бурый уголь (чёрный лигнит[1][неавторитетный источник]) — горючее полезное ископаемое, ископаемый уголь 2-й стадии метаморфизма (переходное звено между лигнитом и каменным углем), образуется из лигнита или напрямую из торфа.
Бурым углём назывался уголь с высшей удельной теплотой сгорания влажной беззольной массы менее 24 МДж/кг, при отражательной способности витринита в масле (R0) ниже 0,50. Характеризуются бурые угли плотностью 1,2—1,5 т/м, объёмной массой 1,05—1,4 т/м, насыпной массой 0,7—0,97 т/м. Бурые угли имеют разновидности[2]:
- мягкие,
- землистые,
- матовые,
- лигнитовые,
- плотные.
По классификации в СССР подразделялись на стадии О1, О2, О3 и классы 01, 02, 03 углефикации, на 3 технологические группы по влажности, по выходу первичной смолы полукоксования на 4 группы, по удельной теплоте сгорания на 4 подгруппы. По международной классификации ЕЭК подразделялись по влажности на 6 классов, по выходу смол полукоксования на 5 групп. По принятой в США классификации, бурым углям соответствуют суббитуминозные угли B и C, лигниты A и B[2]. В Австралии, Индии и некоторых других странах вместо названия бурый уголь, употребляется название лигнит[3].
Содержит 50—77 % углерода[4], 20—30 % (иногда до 40 %) влаги[5] и много летучих веществ (до 50 %)[6]. Имеет черно-бурый или чёрный цвет, реже бурый (черта на фарфоровой плитке всегда бурая). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 километра. Используется как топливо на тепловых электростанциях и котельных, а также как химическое сырьё. Имеют низкую теплоту сгорания, около 26 МДж/кг.
На воздухе бурый уголь быстро теряет влагу, растрескивается и превращается в порошок[6].
Содержание
Состав и строение
Бурый уголь является плотной, камнеподобной углистой массой от почти чёрного до светло-бурого цвета, всегда с бурой чертой. В нём нередко заметна растительная древесная структура; излом раковистый, землистый или деревянный[4]. Легко горит коптящим пламенем, выделяя неприятный своеобразный запах гари.
Подавляющее большинство бурых углей по вещественному составу относятся к гумитам. Сапропелиты и переходные гумусово-сапропелевые разности имеют подчинённое значение и встречаются в виде прослоев в пластах, сложенных гумитами. Большинство бурых углей слагается микрокомпонентами витринита группы (80—98 %) и только в юрских бурых углях Средней Азии преобладают микрокомпоненты группы фюзинита (45—82 %); для нижнекарбоновых бурых углей характерно высокое содержание лейптинита[2].
Среднее содержание минерального остатка (золы) бурых углей составляет 20—45 % от массы сухого вещества. С повышением содержания золы теплотворная способность углей снижается, сложнее проектировать котельные установки тепловых электростанций и других устройств для сжигания углей. Основными компонентами золы углей являются диоксид кремния (около 30—60 %), оксид алюминия (порядка 10—20 %), а также оксиды кальция (7—15 %) и железа (8—15 %). Присутствие в золе больших количеств оксидов щелочных металлов заметно снижает температуру плавления золы, что необходимо учитывать при проектировании топочных устройств. Элементный состав золы сильно зависит не только от доминирующих пород исходных растений, но и от условий формирования угольного пласта (глубина залегания, подземные водоемы, состав почвы на данной глубине и пр.). Для удобства проведения теплотехнических расчетов и проектирования устройств для сжигания углей существуют справочные таблицы с параметрами углей различных пород и их зольных остатков[7].
Классификация
Угли подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение углей в процессе термического воздействия на них[8]. Российская классификация отличается от западной.
В России все бурые угли относят к марке Б:
| Марки угля
|
Буквенное обозначение марок
|
Выход летучих веществ Vг, %
|
Содержание углерода Сг, %
|
Теплота сгорания Qгб, ккал/кг
|
Отражательная способность в масляной иммерсии, %
|
| Бурые
|
Б
|
41 и более
|
76 и менее
|
6900-7500
|
0,30-0,49
|
Угли подразделяются на технологические группы по спекающей способности; для указания технологической группы к буквенному обозначению марки прибавляется цифра, указывающая низшее значение толщины пластического слоя в данных углях, например Г6, Г17, КЖ14 и т.п[8].
По ГОСТ от 1976 г бурый уголь подразделяются по степени метаморфизма (углефикации) на три стадии: О1, О2, и О3 и классы 01, 02, 03. Основой такого подразделения принята отражательная способность витринита в масле R°, нормируемая величина её для стадии О1 — менее 0,30; О2 — 0,30—0,39; О3 — 0,40—0,49.
По международной классификации, принятой Европейской экономической комиссией (1957), бурые угли подразделяются на шесть классов по влажности (до 20, 20—30, 30—40, 40—50, 50—60 и 70 %) и пять групп по выходу смол полукоксования[2].
Среди разновидностей неофициально различают мягкие, землистые, матовые, лигнитовые и плотные (блестящие)[2][9]. Выделяют также:
- Плотный бурый уголь — бурого цвета с матовым блеском, землистым изломом;
- Землистый бурый уголь — бурый, легко истирающийся в порошок;
- Смолистый бурый уголь — очень плотный, темно-бурый и даже чёрный, в изломе блестящий наподобие смолы;
- Бумажный бурый уголь, или дизодил, представляет тонкослоистую истлевшую растительную массу, легко делящуюся на тонкие листики;
- Торфяной уголь, как бы войлочный, похожий на торф, часто содержит много посторонних примесей и иногда переходит в квасцовую землю.
Другая классификация — немецкая, основана на процентном содержании элементов[10]:
Происхождение залежей
Наиболее крупные бассейны и месторождения бурых углей характерны для мезозойско-кайнозойских отложений. Исключение составляют нижнекаменноугольные бурые угли Восточно-Европейской платформы (Подмосковный бассейн). В Европе залежи бурых углей связаны почти исключительно с отложениями неоген-палеогенового возраста, в Азии — преимущественно юрского, в меньшей степени мелового и палеоген-неогенового, на остальных континентах — мелового и палеоген-неогенового. В России основные запасы бурых углей приурочены к юрским отложениям[2].
Значительная часть бурых углей залегает на небольших глубинах в угольных залежах глубинах 10—60 м, что позволяет отрабатывать их открытым способом. На отдельных месторождениях глубины залежей 100—200 м.
Материалом для образования бурого угля послужили различные пальмы, хвойные и лиственные деревья и торфяные растения, постепенное разложение которых под водой, без доступа воздуха, под прикрытием и в смеси с глиной и песком, постепенно ведёт к обогащению истлевающих растительных остатков углеродом при постоянном выделении летучих веществ. Одной из первых стадий такого истлевания, после торфа, является бурый уголь, дальнейшее разложение которого завершается превращением в каменный уголь и антрацит и даже графит.
Такой переход растительных остатков от слабо истлевшего состояния торфа через лигнит, бурый, каменный уголь и антрацит, наконец в чистый углерод — графит совершается, конечно, крайне медленно и вполне понятно, что, чем разновидности ископаемых углей богаче углеродом, тем древнее и геологический их возраст. Графит и шунгит приурочены к азойской группе, антрацит и каменный уголь — к палеозойской, а бурый уголь к мезозойской и преимущественно кайнозойской. Впрочем, каменный уголь встречается также и в мезозойских отложениях и, ввиду существования постепенного перехода между бурым и каменным углем, многими принято ископаемые угли моложе меловой системы называть бурым углем, а более древние — каменным углем, хотя по своим признакам они и заслуживали бы скорее названия бурого угля.
Общие мировые ресурсы бурых углей оцениваются (до глубины 600 м) в 4,9 трлн т (1981), из них точно подсчитаны 1,3 трлн т, измеренные 0,3 трлн т. Основные запасы сосредоточены в России, Германии, Польше и Австралии. Из них Германия является основным поставщиком бурых углей, Россия на втором месте.
Отличия от каменного угля
|
|