КАМЕННЫЕ УГЛИ


Алф. указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


КАМЕННЫЕ УГЛИ, класс твердых горючих ископаемых растит. происхождения; разновидность каустобиолитов, занимающая промежут. положение (по метаморфизму) между бурыми углями и антрацитом. Каменные угли - неоднородные плотные образования черного, реже серо-черного цвета, в к-рых по внеш. признакам различают макроингредиенты: блестящие (витрен), полублестящие (кларен), матовые (дюрен), волокнистые (фюзен). Эти составляющие чаще всего располагаются слоями, придавая каменным углям полосчатую структуру. Под микроскопом идентифицируют след. петрографич. группы мацералов (микрокомпонентов): витринит, семивитринит, инертинит, липтинит. Перечисл. группы образовались из разных частей растит. материалов (лигнина, смол, белков, жиров, углеводов) в результате физ.-хим. и биохим. процессов (диагенез) и под действием геол. факторов - повышенных т-р и давлений в земных недрах (метаморфизм). Составные части каменных углей: основная - горючая, или органическая, масса угля (ОМУ), влага и минер. включения, образующие при сжигании золу. Неодинаковые количеств. соотношения групп мацералов, элементов ОМУ и минер. примесей, а также различие степени метаморфизма обусловили все многообразие встречающихся в природе каменных углей и их св-в. С возрастанием степени метаморфизма изменяются: элементный состав ОМУ, степень ее термич. неустойчивости, оцениваемая выходом летучих в-в (образуются при нагр. от 840 до 860 °С без доступа воздуха); общая пористость (от 4 до 8% по объему); плотность (от 1,16-1,31 до 1,36-1,47 г/см3 соотв. в группах витринита и инертинита); содержание гироскопич. влаги (от 7-9 до 0,2-0,4% по массе), уд. теплоемкость и теплота сгорания. По степени метаморфизма каменные угли классифицируют на марки (см. табл.). Зольность каменных углей составляет 5-30% по массе и более и, как правило, не зависит от степени метаморфизма. Для улучшения качества каменных углей минер. примеси м.б. отделены от горючей части спец. методами (см. Обогащение полезных ископаемых, Флотация). Главные составляющие золы: оксиды Si, Fe и Аl, редкие и рассеянные элементы (Ge, V, W, Ti и т.д.), а также драгоценные металлы (Au, Ag). Горючая масса содержит С, Н, N, О и S, входящую также в состав минер. части. ОМУ - сложная гетерог. смесь разл. высокомол. соединений или полиассоциированных олигомеров с небольшим кол-вом легко экстрагируемых битумов. Эта смесь имеет сложную относительно устойчивую общую структуру, элементами к-рой являются мол. и надмол. образования. Широкое распространение получили представления о гибридном характере мол. структуры, состоящей из пространственных, плоскостных и линейных фрагментов. Последние включают преим. макроалифатич. радикалы и О-, N- и S-содержащие функц. группы (см. также Гидрогенизация угля). В связи с различием состава и строения каменных углей понятие о мол. структуре относят не к ним в целом, а к отдельным группам мацералов (см. выше). наиб. существ. отличие друг от друга их мол. структур заключается в увеличении доли и степени конденсированности ароматич. структур в инертините и витрините по сравнению с липтинитом. Надмол. структура - агрегаты макромолекул, связанных гл. обр. донорно-акцепторными взаимодействиями.
281_301-23.jpg
По совр. представлениям, именно надмол. структура каменных углей в значит. степени ответственна за мн. специфич. св-ва, в т.ч. главные технологические - спекаемость и коксуемость (см. Кокс каменноугольный, Коксование, Полукоксование). Наиб. крупнотоннажные потребители каменных углей - топливно-энергетич. комплекс и коксохим. произ-во (более 25%, преим. угли марок Г, Ж, К, ОС) с получением кокса, коксового газа и ценных хим. продуктов (см. Каменноугольная смола, Каменноугольные масла, Коксохимия). Перспективное направление использования каменных углей - гидрирование угля для выработки синтетич. жидкого топлива. Представляют интерес процессы газификации каменных углей (см. Газификация твердых топлив, Газификация твердых топлив подземная). Переработкой каменных углей извлекают в пром. масштабах V, Ge и S, получают активный уголь и т.д. Каменные угли залегают в пластах и линзовидных образованиях разл. мощности (от долей метра до неск. десятков и сотен метров) на разной глубине (от выхода на пов-сть до 2500 м и глубже) в отложениях почти всех геол. систем - от девона до неогена и широко распространены в карбоне, перми и юре. Самые крупные зарубежные угольные бассейны: Аппалачский и Пенсильванский (США), Рурский (ФРГ), Верхнесилезский (ПНР), Остравско-Карвинский (ЧССР), Шаньси (КНР), Южно-Уэльский (Великобритания). Геол. запасы каменных углей в СССР ок. 3,9 трлн. т (до 45% мировых) условного топлива (1984). наиб. разведанные запасы сосредоточены в Кузнецком, Донецком, Карагандинском, Южно-Якутском, Минусинском и Буреинском бассейнах; крупные потенциальные ресурсы имеются в Тунгусском, Ленском и Таймырском бассейнах. Общая добыча каменных углей в СССР превышает 760 млн. т/год (1987).
===
Исп. литература для статьи «КАМЕННЫЕ УГЛИ»: Аронов С. Г., Нестеренко Л. Л., Химия твердых горючих ископаемых, Хар., 1960; Касаточкин В. И., Ларина Н. К., Строение и свойства природных углей, М., 1975; Грязное Н. С., Основы теории коксования, М., 1976; Скляр М. Г., Физико-химические основы спекания углей, М., 1984.
М. Л. Улановский.

Страница «КАМЕННЫЕ УГЛИ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


Алф. указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я