Оцінювання петрографічного складу
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО САМОСТІЙНИХ РОБІТ З КУРСУ
«РОДОВИЩА КОРИСНИХ КОПАЛИН»
Донецьк, ДонНТУ, 2006
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО САМОСТІЙНИХ РОБІТ З КУРСУ
«РОДОВИЩА КОРИСНИХ КОПАЛИН»
(для студентів спеціальності
Затверджено на засіданні кафедри
«Корисні копалини і екологічна геологія»
Протокол № від
Затверджено на засіданні
Учбово-видавничої ради ДонНТУ
Протокол № від
Донецьк, ДонНТУ, 2006
УДК 553
Методичні вказівки до самостійних робіт з курсу «Родовища корисних копалин» (для студентів спеціальностей )/ Т.В.Ягнишева, Ю.А.Проскурня, В.С.Фоменко – Донецьк, ДонНТУ, 2006 - с.
Приведені відомості про якість вугілля, розглянути класифікація викопного вугілля на групи та стадії метаморфізму за показником відбиття вітриніту, а також проведено якісний розгляд використання вугілля та продуктів його видобутку и переробки. Після кожної теми надані контрольні запитання.
Склали: доц. Т.В.Ягнишева
доц. Ю.А.Проскурня
|
|
|
доц. В.С.Фоменко
Відповідальний за випуск проф. Т.П.Волкова
Рецензент:
ВСТУП
Методичні вказівки мають мету Методические указания ставят своей задачей улучшить подготовку студентов-геологов и экологов при работе с углем, изучении его качественных характеристик, а также изучение промышленных классификаций угля и направлений его использования.
В методических указаниях расcмотрены главные принципы выполнения заданий по 3 темам – качество угля, метаморфизм угля и промышленная классификация и использование угля. В лабораторных работах в краткой форме излагается теоретическая часть по темам, а также даются отдельные примеры выполнения заданий.
В методических указаниях даны сведения об основных качественных показателях угля – влажности, зольности, сернистости, содержанию фосфора, выхода летучих веществ, содержанию в углях микрокомпонентов. В указаниях дана классификация ископаемого угля на группы и стадии метаморфизма по показателю отражения витринита, а также приведены различные промышленные классификации угля.
|
|
|
Робота виконується в окремих зошитах, в яких повинні бути вказані тема і мета роботи, приведені описи основних якісних показників вугілля – вологості, зольності, сірчаності, вмісту фосфору, питомої теплоти згоряння, виходу летючих речовин, визначена марка вугілля по класифікаційних показниках свого варіанту, дана відповідь на питання використання цієї марки вугілля та продуктів його видобутку і переробки.
ТЕМА 1
ЯКІСТЬ ВУГІЛЛЯ
Мета роботи: вивчення якісних характеристик вугілля.
Завдання: вивчення якісних характеристик вугілля.
Методика і послідовність роботи:
Якість вугілля визначає петрофізичний склад, марка та технологічна група, вологість, зольність, сірчистість, вміст фосфору, питома теплота згоряння, елементний склад, вихід летючих речовин, спікливість, коксівність і багато інших показників. Переважна більшість показників якості згідно з державним стандартом 27313 – 87 позначається буквами латинського алфавіту, які мають додаткові верхній і нижній індекси.
Нижній індекс уточнює характеристику показника якості (наприклад, St – сірка загальна, SS – сірка сульфідна, SSO4 – сірка сульфатна, Sо – сірка органічна, Sel – сірка елементарна), верхній вказує на стан палива, пробу якого використано для визначення показника.
|
|
|
Як верхній індекс можуть використовуватись такі позначення:
a (від англ. analytic) - аналітичний стан; вказує на пробу з розміром зерен менше 0,02 мм, розміри зумовлені вимогами методики дослідження/, приведену у рівновагу з умовами лабораторного приміщення;
r – робочий стан; характеризує пробу з вологістю та зольністю, типовими для видобувного вугілля чи вугілля, що використовується;
d (від англ. dry – сухий) - сухий стан; свідчить про пробу вугілля, яка не містить загальної вологи;
o (від англ. оrganic) - органічна маса вугілля; умовний стан палива, яке не містить вологи і мінеральної маси;
af(від англ. ashes free – вільний від золи) - вологий беззольний стан; умовний стан аналітичної проби без урахування зольності палива;
daf (від англ. dry ashes free – сухий вільний від золи) - сухий беззольний стан; умовний стан аналітичної проби без урахування вологості та зольності.
У процесі технічного аналізу вугілля визначають вологість, зольність, вихід летючих, частку сірки, питому теплоту згоряння та коксівність вугілля. Волога і зола вважаються баластом, решта показників визначають горючу масу палива.
Оцінювання петрографічного складу
|
|
|
Петрографічний склад вугілля встановлюється відсотковим вмістом груп мікроелементів (вітриніту, інертиніту, ліптиніту та ін.) у пласті вугілля і відокремлено для компонентів (інгредієнтів), що складають його,і розпізнаються неозброєним оком за блиском. За показником відбиття вітриніту в кам’яному і гуминіту у бурому вугіллі визначається ступінь вуглефікації (метаморфізму).
Вологість і вологомісткість
Вологість W - величина, яка дорівнює відношенню маси залягальної вологи до маси вугілля і виражається у відсотках.
Вугілля містить поверхневу воду, загальну, гідратну й пірогенетичну вологу.
Поверхнева, тобто вільна (гравітаційна) вода, яка заповнює тріщини та пустоти, видаляється з вугілля за умов вільного стоку навіть у разі нетривалого зберігання. Загальна або робоча волога (Wrt) містить зовнішню, або гірничну, і внутрішню, або лабораторну.
Зовнішня волога (Wex) - деяка частина вільної води, що збереглась у вугіллі за різних причин, і капілярна вода, що заповнює пори й тонкі тріщини. Вона видаляється в результаті природного випаровування при зберіганні твердого палива. Вугілля, позбавлене зовнішньoї вологи, переходить у повітряно-сухий стан.
Внутрішня волога Wh - це гігроскопічна вода, молекули якої утримуються на поверхні мінеральної частинки силами електромолекулярного притягання. Від неї позбавляються в процесі висушування проби за температури І05-110°С до постійної маси. Після цього вугілля приводиться в абсолютно сухий стан. У такому стані воно може знаходитись нетривалий час, оскільки при охолодженні пароподібна волога сорбується паливом з атмосфери.
Гідратна волога (Wм) що міститься в мінеральних домішках, а також пірогенетична волога (Wк), що входить до органічної маси вугілля, за температури 105-110оС не видаляються і в масову частку загальної вологи не включається.
Загальна волога робочої маси - один з основних показників якості вугілля. Її масова частка в торфі досягає 90%, у бурому вугіллі становить 16 – 60%, у кам’яному – 4 – 6%, в антрацитах – З – 8%. Вологість вугілля знижує теплоту згоряння й термічну стійкісгь, утруднює помол, розсів і збагачення, збільшує тривалість коксування та вартість транспортування.
Максимальна вологомісткість (Wmax) характеризує масову частку у вугіллі в стані повного насичення його водою.
1.3.Зольність. "Солоне" вугілля
Зольність А- величина, що дорівнює відношенню (у відсотках) маси твердого негорючого залишка, отриманого після опалювання вугілля за встановлених вимог, до маси палива. Щоб порівняти вугілля, що містить різну кількість мінеральних домішок, зольність розраховують на сухий (Аa) або робочий (Ar) стан. Як правило, з вугілля отримують менше золи, ніж було в ньому мінеральних домішок. Причина полягає в тому, що карбонати (кальцит, доломіт, сидеріт та ін.), сульфіди (пірит, марказит та ін.), глинисті мінерали в процесі спалювяння вугілля розкладаються з виділенням газів.
У вугіллі виділяють внутрішню (материнську, обо конституційну) і зовнішню (вторинну, або випадкову) золу. Внутрішня зола утворюється за рахунок неорганічних компонентів, розподілених у паливі, і практично не виділяється у разі збагачення. Її масова частка в чистих різновидах вугілля становить: у Донбасі 1,2 – 7,5%, Кузбасі – Т 1,9 – 5,9%, Караганді – 3,4 – 9,2% і т.д. Якщо частка внутрішньої золи перевищує 50%, вугілля переходить у вуглисту породу. Джерелами зовнішньої золи є мінеральна речовина, що вноситься до торфовика в період накопичення рослинного матеріалу, мінеральні утворення у вугіллі, породні прошарки у вугільних пластах складної будови, породи грунту й покрівлі. Ця група мінеральних домішок може бути виділена у разі збагачення.
За загальною зольністю вугілля поділяється на малозольне (до 10%), середньозольне (10-20%) і високозольне (понад 20%).
Підвищення зольності знижує питому теплоту згорання вугілля, негативно відбивається на технології коксування, якості коксу тощо.
Якість вугілля залежить також від складу золи. Якщо серед мінеральних домішок є сполуки, що містять натрій у несилікатній формі (галіт NaCl, тенардіт Na2SO4 та ін.), то в процсї спалювання такого палива відбувається інтенсивне шлакування поверхні нагрівання, знижується температура газів, підвищується корозія арматури топок і котлів. Таке вугілля називають "солоним". Воно поширене в Тургайському і Нижньоілійському басейнах бурого вугілля, у Богданівському і Новомосковському районах Донбасу.
Сірчистість
Сірчистість S вугілля - величина, що дорівнює відношенню (у відсотках) маси загальної сірки (St) до маси вугілля. Залежно від масової частки загальної сірки вугілля поділяється на малосірчасте (0,5-І,5%), середньосірчасте (1,6 – 2,5%), сірчасте (2,6 – 4,0%), і високосірчасте (понад 4,0%). Сірчистість вугілля більшості родовищ коливається в межах 0,І- І,5%. Підвищений вміст сірки спостерігається в донецькому, підмосковному і кизеловському вугіллі (до 6%), досить високий - у тургайському та іркутському (до 12%).
Загальна сірка містить неорганічну (сульфідну SS, сульфатну SSO4), органічну (SO) і елементарну (Sel) cірку. Сульфідна (колчеданна) сірка входить, до складу мінералів (пірит, марказит) і поширена у вугіллі у вигляді дрібних (частки міліметра) вкраплень або великих (до десятків сантиметрів) конкрекцій. У процесі спалювання сульфідні мінерали розкладаються з виділенням сірководню. Мінерали із сульфатною сіркою (гіпс, барит та ін.) заповнюють малопотужні тріщинки у вугіллі, хоча кількість такої сірки невелика /не більше 0,3%, але в процесі спалювання вугілля вона не звітрюється, переходить у золу і тому належить до найбільш шкідливих домішок. Органічна сірка є складовою частиною білкової речовини рослин, її масова частка не перевищує 2%. У процесі спалювання вугілля вона згоряє. Елементарна сірка наявна у вугіллі у вільному стані (самородна сірка).
Сірчисті сполуки забруднюють атмосферу, роз’їдають арматуру й топкові пристрої. Нелетуча частина сірки переходить у кокс, у процесі доменного плавлення утворює в чавуні включення сірчистого заліза. На її видалення з металу потрібна додаткова витрата флюсів і коксу.
Заходи боротьби з підвищеною сірчистістю вугілля - уловлювання сірки (знесірчення), розосередження високосірчистого вугілля по дрїбних підприємствах, шихтування з дрібносірчистим вугіллям та ін.
Фосфор
Фосфор Р знаходиться у складі мінеральної та органічної маси твердого палива. Його масова частка у вугіллі Донбасу становить 0,001 - 0,02%, Кузбасу – 0,001 – 0,12%, Печорбасу- до 0,28%. Фосфор належить до шкідливих домішок, оскільки з коксу він переходить у чавун і різко знижує якість отримуваного металу. У разі енергетичного використання палива вміст фосфору не лімітується. В антрацитах, що використовуються для отримання карбіду кальцію, частка фосфору не повинна перевищувати 0,05%, а для спеціальних сортів коксу – 0,012%.
Питома теплота згоряння
Питома теплота згоряння Q - величина, що дорівнює відношенню кількості теплоти, яка виділяється в процесі повного згоряння вугілля в калориметричній бомбі в середовищі стиснутого кисню за певних умов, до маси цього вугілля. Дану величину виражають у мегаджоулях на кілограм (МДж/кг) або в кілокалоріях на кілограм (ккал/кг), причому 1 МДж =238,8 ккал.
У калориметричній бомбі джерелом теплоти крім органічної маси палива, що містить вуглець і водень, є також сірка, азот і вода. Теплота від перших двох елементів зумовлена утворенням і розчиненням у воді сірчаної та азотної кислот, від води - випаровуванням. У разі спалювання вугілля за звичайних умов (топка, піч та ін.) азот і сірка звітрюються в атмосферу і кислот не утворюють.
Залежно від природи теплоти у разі спалювання вугілля розрізняють вищу й нижчу питому теплоту згоряння. Вища питома теплота згорання QS вказує на те, що джерелом теплоти є органічна маса палива та вода, що випаровується, нижча Qi - лише органічна маса.
| |
Питома теплота згоряння гумолітів із зростанням ступеня метаморфізму збільшується (торф - 500-5700 ккал/кг, буре вугілля - 6100-7800 ккал/кг, кам’яне вугілля - 7300-8800 ккал/кг, антрацит - 8000-8500 ккал/кг). Тепловий ефект у разі згоряння сапропелітів за рахунок надлишку водню вищий, ніж у гумолітів.
Елементний склад
Елементний склад характеризується масовою часткою (у відсотках) хімічних елементів, з яких складається вугілля. Основні вуглеутворюючі хімічні елементи - вуглець, водень, кисень, азот і сірка. У вугіллі, призначеному для коксування, додатково визначається масова частка фосфору.
Елементний склад дає змогу робити висновки що до природного типу й ступеня метаморфізму вугілля, визначити теоретичну температуру горіння і склад продуктів згоряння, питому теплоту згоряння та ін.
Вуглець – основний елемент, що визначає теплоту згоряння вугілля. У металургійному процесі він є відновником руди і джерелом енергії. Його масова частка залежить від виду вугілля (серед гумолітів у торфі - 55-60%, у бурому вугіллі - 63-77%, кам’яному вугіллі - 74-92%, антрациті - 89-97%), складу й особливостей біохімічного розкладу вихідної рослинної речовини (за однаковим ступенем метаморфізму частка елемента у фюзеновому й дюреновому вугіллі вища, ніж у клареновому).
Водень у незв’язаній із киснем формі також є джерелом теплоти і в процесі згоряння дає її в 4,2 рази більше, ніж вуглець. Частка елемента визначається складом вихідної речовини (у гумитах – 1,0-6,5%, у ліптобіолітах - 6-9%, сапропелітах - 7-11%) і ступенем метаморфізму (серед гумолітів у торфі - 4,6-6,5%, бурому вугіллі - 4,0-6,3%, кам’яному вугіллі - 3,7-5,1%, антрациті - 1,0-3,7%).
Кисень і азот - баластні компоненти палива. Частка кисню в гумолітах знижується із збільшенням ступеня метаморфізму. Азот у процесі коксування дає цілий ряд цінних сполук.
1.8.Летючі речовини
| |
1.9.Спікливість
У процесі нагрівання подрібненого вугілля без доступу повітря після виходу летючих речовин залишається твердий залишок, або корольок, зовнішній вигляд якого залежить від ступеня вуглефікації палива. Порошкоподібний твердий залишок дають буре вугілля й антрацити, слабко-спікливий - довгополуменеве і пісне кам’яне вугілля, спікливий (не-сплавлений й сплавлений) - газове й спіснене спікливе кам’яне вугілля. Сплавлений залишок називається коксом і характеризує особливо цінну групу коксівного вугілля, придатного для використання в коксохімічнму виробництві. У процесі коксування вугілля переходить до пластичного стану, коли окремі збережені зерна зв’язуються або спікаються в однорідну масу.
Кількісне оцінювання спікливості встановлюється пластометричним методом. визначенням показників (індексів) РОГА та вільного випинання.
Пластометричний метод дає змогу встановити числове значення усадки Х і товщини пластичного шару У в міліметрах. Усадка зразка відбувається в результаті зменшення об’єму вугілля, пов’язаного з виділенням газовидних продуктів, і вимірюється від початкової висоти вугільного завантаження. Товщина пластичного шару - потужність частини проби вугілля, що знаходиться в пластичному стані, - визначається шляхом проколювання голкою.
Показник РОГА RI відбиває механічну міцність нелетючого залишку. Жирне, й коксове вугілля характеризується показником РОГА понад 45, газове, газове жирне спіснене, газове жирне й коксове спіснене, коксове слабкоспікливе та спіснене спікливе - 20-45, решта - 5-20; показник РОГА антрациту приблизно дорівнює нулю.
| |
Коксівність
Кокс (К) - залишковий продукт високотемпературного розкладу кам’яного вугілля певного складу або сумішей (шихти) вугілля. Коксівністю вугілля називається властивість подрібненого вугілля спікатися з подальшим утворенням коксу із встановленою крупністю й міцністю кусків. Коксівність вугілля визначається в процесі дослідного коксування за лабораторних або напівзаводських умов. У лабораторії встановлюють дилатометричні показники і тип коксу за системою Грей-Кінга.
Дилатометричні дослідження виконуються в процесі нагрівання порошкоподібного вугілля у вузькій каліброваній трубці, яка має поршень (дилатометр). У процесі змінювання температури нагрівання спостерігаються стискання a і розширення b вугілля. Коксівна здатність - показник максимального розширення (випинання) вугілля.
Тип коксу за системою Грей-Кінга (GK) встановлюється порівнянням коксу, отриманого з вугілля з інертним матеріалом у процесі повільного нагрівання за умов, встановлених стандартом, з еталонною шкалою типів коксу, що позначаються буквами латинського алфавіту. Спрощена еталонна шкала типів коксу: A - порошкоподібний; B- злегка спікливий; D - помірно твердий (у разі тертя фарбує пальці), матовий і чорний; E - дуже розтрісканий твердий (у разі тертя не фарбує пальці), сірий або чорний, з легким блиском; F - твердий, міцний (у разі тертя не фарбує пальці), злом сірий з дуже обплавленою поверхнею; G- твердий, міцний, видає чіткий металічний звук; G1 - злегка випнутий; G2 - помірно випнутий; G3 - дуже випнутий.
Показник максимального розширення (випинання) і тип коксу за системою Грей-Кінга використовуються в міжнародній системі класифікації кам’яного вугілля.
Вихід смоли
| |
Мікроелементи у вугіллі
У вугіллі (в органічній масі та мінеральних домішках) встановлена наявність численних мікроелементів. В органічній масі концентруються германій, галій, срібло, цинк та ін., в мінеральних домішках (глинисті мінерали, карбонати, кварц, сульфіди тощо) - ртуть, кадмій, цинк, свинець, миш‘як та ін. Концентрація домішок, як правило, незначна (не перевищує, середньої концентрації у земній корі). Мікроелементи з відносно високим вмістом поділяються на дві групи:
- елементи, середній вміст яких у вугіллі СРСР вище середнього вмісту в земній корі (бор, скандій, германій, миш’як, молібден, срібло, ртуть і свинець);
- елементи, середній вміст яких у вугіллі окремих басейнів країни вище середнього вмісту в земній корі (берилій, цинк і вольфрам).
У вугіллі Донбасу встановлено досить високу концентрацію миш’яку (кларк концентрації, що є відношенням середнього вмісту елемента у вугіллі до середнього вмісту в земній корі, становить 44,4), на Кавакському родовищі в Середній Азії - молібдену (27,З), в Екибастузькому басейні - срібла (24,З), у Північно-Сосьвінському басейні на Уралі - бору (16,0) і германію (5,7), у Підмосковному басейні - галію (11,3), у Закавказзі - скандію (7,6) та ін. Відоме вугілля з підвищеною концентрацією урану.
Підвищена концентрація домішок у вугіллі викликає промисловий інтерес, але закономірності їх розподілу у вугленосних басейнах і районах потребують додаткового вивчення; необхідно також розробити технологію їх витягання.
Багато мікроелементів у вугіллі належать до токсичних (ртуть, свинець, миш’як, ванадій, марганець, нікель, хром, кобальт і берилій). Перш за все безпечними є ті з них, концентрація яких у вугіллі підвищена (ртуть, свинець, миш’як і берилій). У процесі масового спалювання чи технологічної переробки вугілля навіть із низьким вмістом токсичних елементів навколо промислових підприємств, що споживають щорічно сотні тисяч тон вугілля (металургійні комбінати, коксохімічні заводи, теплоелектростанції), забруднюється навколишнє середовище (атмосфера, гідросфера, грунтово-рослинний шар).
Контрольні запитання:
1. Якими показниками визначається якість вугілля?
2. Як позначають аналітичний, робочий, сухий, вологий, беззольний і сухий беззольний стани проби вугілля?
3. Які показники якості вугілля є обов’язковими у разі техничного анализу палива?
4. Що називають вологістю і яка вологість міститься у вугіллі?
5. Що таке зольність вугілля? Перелічіть види золи у вугіллі.
6. Що називається «солоним» вугіллям?
7. Охарактеризуйте сірчистість вугілля. Види сірки у вугіллі. Розподіл вугілля за сірчистістю.
8. Перелічіть основні вуглетворюючі хімічні елементи. В яких межах змінюється масова частка вуглецю й водню у різних видах палива?
ТЕМА 2
МЕТАМОРФІЗМ ВУГІЛЛЯ
Мета роботи: вивчення різних видів метаморфізму вугілля.
Завдання:вивчення різних видів метаморфізму вугілля та розподіл викопного вугілля на групи та стадії метаморфізму за показником відбиття вітриніту в повітрі та в імерсійному маслі.
Методика і послідовність роботи:
Метаморфізм вугілля - перетворення бурого вугілля послідовно в кам'яне вугілля, антрацит і графіт переважно під впливом підвищеної температури й тиску в земних надрах, що супроводжується змінюванням хімічного складу, структури та фізичних властивостей. Змінювання складу й властивостей, що відбуваються, в основному торкаються геліфікованих компонентів. Найбільш піддатливе до метаморфізму гумусове вугілля, найменш - сапропелеве.
За характером геологічних процесів, що спричинюють перетворення рослинної речовини в надрах Землі, відрізняють такі види метаморфізму: регіональний, термальний (контактовий і неконтактовий), динамометаморфізм і радіогенний.
Регіональний метаморфізм відбувається на великих площах (регіонах) у період заглиблення вугленосної товщі за однакового впливу на вугілля температури й тиску. Викопне вугілля утворюється в інтервалі температур від 30-40°С (перехід бурого вугілля в кам'яне) до 300°С (утворення антрацитів) і за статичного тиску до 250 МПа.
У вугільних басейнах регіональний метаморфізм зумовив існування вертикальної та горизонтальної зональності у поширенні вугілля різного ступеня метаморфізму. Як зазначив К.Хільт ще в 187Зр., із збільшенням стратиграфічної глибини спостерігається закономірне підвищення ступеня метаморфізму вугілля (правило Хільта). За однакового складу вихідного рослинного матеріалу вихід летючих рвчовин, що кількісно відбиває ступінь метаморфізму вугілля, у пласті, що лежить нижче, менше, ніж у пласті, що лежить вище. У Донбасі через кожні 100 м спостерігається закономірне падіння виходу летючих речовин (градієнт метаморфізму) у межах 0,5-1,4%, у Кузбасі - 0,5-3%, у Рурському басейні - 2,3%.
Мінімальна потужність зони поширення вугілля однієї марки характерна для спісненого спікливого і коксового вугілля. До пісного вугілля й антрацитів в один бік, до жирного і довгополуменевого вугілля - в інший спостерігається закономірне збільшення градієнта регіонального метаморфізму.
Горизонтальна зональність у розміщенні вугілля з однаковим ступенем мегаморфізму визначається тектонічними особливостями басейну. У Донбасі зони ізометаморфного вугілля розташовані майже симетрично відносно осі Головної антикліналі та відповідають зонам збільшення потужності вугленосної товщі кам'яновугільних відкладів.
У Кузбасі зони вугілля з підвищеним ступенем метаморфізму належать до ділянок глибоких первинних прогинів, що розташовані як в центральній, так і в периферійній частинах басейну.
Термальний метаморфізм поділяється на контактовий і неконтактовий. У разі контактового метаморфізму змінювання вугілля відбувається за безпосереднього стикання вивержених порід, що впровадились у вугленосну товщу, розміри зон контактових змінювань залежать від складу порід, що впровадились (температура розплаву основних порід – 1100-1300°С , кислих - 800-900°С), їх розташування відносно вугільного пласта (найефективніше у разі впровадження в грунт пласта), потужності та характеру порід, що перетинаються (впливає на тривалість остигання магми).
Безпосередній вплив теплоти малих інтрузій типу дайок, штоків силів на вмісну їх вугленосну товщу вивчений у Донбасі, Кузбасі та на о.Сахалін. Вугілля на контакті з ними графітизується, а в міру віддалення від контакту можна зустріти антрацити, пісне вугілля, кокс тощо. Проте загальна потужність зміненого вугілля і порід звичайно налічується кількома метрами. Якщо вихідне вугілля було сильно метаморфізоване, то вплив малих інтрузій відбивається на ньому незначно. Іноді впроваджена магма не має безпосереднього контакту з вугільним пластом. У цьому разі перетворення вугілля відбувається під впливом теплоти остигаючого розплаву, а ступінь змінювання залежить від розмірів і складу магматичного тіла, відстані від пласта вугілля, пористості та теплопровідності вмісних порід (неконтактний метаморфізм).
Термальний метаморфізм різного ступеня виявився в Тунгуському, Кузнецькому, Донецькому та інших вугільних басейнах. На території Тунгуського басейну в тріасі відбулось впровадження магми в пермську вугленосну товщу з утворенням січних тіл і стратифікованих покладів.
Тепловий вплив інтрузій привів до змін марочного складу вугілля від бурого до антрацитів і графіту. У північно-західному Донбасі між с.Костянтинівна і ст.Оленівка на площі розміром близько 50 км2нижньокарбонове вугілля має аномально завищений ступінь метаморфізму. На загальному фоні марок Г-Ж і К вклинюються ділянки з пісним вугіллям та антрацитами. Хоча ця площа перетинається численними січними і пластовими дайками, але високометаморфізоване вугілля нерідко знаходяться від них на значній відстані. Це свідчіть про те, що в даному разі спостерігається не контактний вплив інтрузивного комплексу на вугілля, а вплив теплоти впроваджених магматичних тіл.
Динамометаморфізм (дислокаційний або тектонічний) - перетворення вугілля під впливом теплоти, що виділилась під час тектонічних процесів. Через малу кількість теплоти, що виділяється під час тектонічних процесів, цей вид метаморфізму визнають не всі геологи.
Радіогенній метаморфізм відбувається під впливом теплоти, що виділяється в процесі розпаду радіоактивних елементів у мінералах (уранініт, уранофан та ін.) Він спостерігається у вугільних пластах, що розташовуються поблизу джерела радіоактивної теплоти.
Розподіл викопного вугілля на групи та стадії метаморфізму (ГОСТ21489-76) здійснюється за показником відбиття вітриніту в повітрі та в імерсійному маслі (табл.2.1).
Таблиця 2.1 Розподіл викопного вугілля на групи та стадії метаморфізму
| Група стадій метаморфізму | Стадії метаморфізму | Показник відбитгя вітриніту
| |
| У повітрі Ra·10, ум.од. | в імерсійному маслі R0, % | ||
| Буровугільна | 01 | <58 | <0,30 |
| 02 | 58-66 | 0,30-0,39 | |
| 03 | 66-69 | 0,40-0,49 | |
| Кам'яновугільна | І | 70-76 | 0,50-0,64 |
| І-II | 77-79 | 0,66-0,74 | |
| II | 80-82 | 0,75-0,84 | |
| II-III | 83-86 | 0,85-0,99 | |
| III | 87-90 | 1,00-1,14 | |
| III-ІV | 91-93 | 1,15-1,29 | |
| ІV | 94-97 | 1,30-1,49 | |
| ІV-V | 98-102 | 1,50-1.74 | |
| V | 10-107 | 1,75-1,99 | |
| VI | 106-114 | 2,00-2,39 | |
| Антрацитова | VII-VIII | 115-123 | 2,40-2,99 |
| VIII-IX | 124-131 | 3,00-3,59 | |
| IX | 132-142 | 3,60-4,49 | |
| X | >=І43 | >=4,50 | |
Контрольні запитання:
1. Охарактеризуйте еволюцію рослинного світу.
2. Перелічіть особливості бурого та кам’яного вугілля, антрацитів.
3. Охарактеризуйте регіональний метаморфізм вугілля.
4. Наведіть особливості термального метаморфізму вугілля.
5. Які фактори визначають вивітрювання вугілля и в чому воно полягає.
6. Охарактеризуйте радіогенний метаморфізм вугілля.
ТЕМА 3
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 202; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!