Происхождение ископаемых углей
Другие рефераты
Содержание
Введение 3
1. Происхождение углей 4
2. Источники образования твёрдых горючих ископаемых 5
3. Стадии превращения органических веществ 7
4. Петрографическая характеристика углей 9
5. Классификация углей 11
6. Основные угольные бассейны страы 14
Литература 15
Введение
Практически невозможно установить точную дату, но десятки тысяч лет
назад человек, впервые познакомился с углём, стал постоянно соприкасаться с
ним. Так, археологами найдены доисторические разработки залежей углей.
Известно, что с каменным углём люди были знакомы в период древней культуры,
но факты об его использовании отсутствуют. Позже, в Риме, предпринимались
пути использования его, но лишь во времена Аристотеля появилось описание
некоторых других свойств угля, а в 315 г. до н. э. его ученик описывает
уголь как горючий материал и называет его «антраксом» (позже появилось
название «антрацит»).
1. Происхождение углей
наука о генезисе твёрдых горючих ископаемых на основании многочисленных
фактов (обнаружение в угольных пластах отпечатков листьев, коры, стволов
деревьев, спор и т. д., использование изотопного метода анализа) неоспоримо
доказала и обосновала теорию об их органическом происхождении. Вместе с тем
сложность природных процессов углеобразования и влияния на эти процессы
таких факторов, как климат, условия среды отложения, температура, давление
и др., привели к выделения химических, микробиологических и геологических
аспектов теории генезиса. До сих пор нет единого мнения о том, какие
компоненты органических веществ являются исходным материалом при
образовании различных углей, нет единой схемы и его генетических
преобразований. Предполагают, что общая схема имеет вид:
[pic]
Высказывались соображения, что генезис твёрдых горючих ископаемых
описывается:
a) последовательно протекающими стадиями 1>2>3>4>5>6
b) превращением исходного органического материала 1>2, 1>3>4>5>6 и
1>4>5>6.
2. Источники образования твёрдых горючих ископаемых
Палеографические условия геологических эпох определяли возникновение
органических веществ, их развитие, накопление и различные преобразования.
Известно, что в состав растений входит целлюлоза, гемицеллюлоза,
лигнин, смолы, воски, жиры, белки, углеводы, пектиновые вещества. Вполне
вероятно, что состав этих компонентов и их соотношение в древних растениях
различного вида и в зависимости от палеографических условий геологических
эпох претерпевал определённые изменения. Тем не менее, многочисленные
исследования позволили установить, что роль различных частей современных
растений и механизма их превращения в условиях углефикации существенно не
отличается от роли растений ранних геологических эпох. В табл. 1 приведен
элементный состав основных компонентов растений, участвующих в
углеобразовании.
Таблица 1
Элементный состав углеобразующих компонентов растений (%)
|Компонент |С |Н |О |Компонент |С |Н |О |
|Воски |81 |13,5 |5,5 |Белки* |53|7 |22|
|Смолы |79 |10 |11 |Целлюлоза |44|6 |50|
|Жиры |76-79|11-13|10-12|Пектины |43|5 |52|
|Лигнин |63 |6 |31 | | | | |
В состав восков помимо сложных эфиров высокомолекулярных жирных кислот
и высших алифатических спиртов входят кислоты С24 – С34, спирты С24 – С34 и
иногда углеводы. Растительные воски являются твёрдыми веществами,
способными сохранять свой состав и свойства не подвергаться изменениям под
действием микроорганизмов. Благодаря их высокой стойкости они встречаются в
неизменном состоянии в составе бурых углей.
Смолы состоят из сложных эфиров кислот с одноатомными спиртами.
Благодаря ненасыщенной полиизопреновой структуре они способны
полимеризоваться и окисляться, что снижает их растворимость, повышает
молекулярную массу, превращает в неплавкие соединения. Жиры – сложные эфиры
высокомолекулярных насыщенных и ненасыщенных кислот и глицерина. Интересно
отметить, что наземные исходные соединения содержат ненасыщенные кислоты
С18 – С22 и насыщенную кислоту С16, тогда как среди морских источников
углеобразования преобладают непредельные кислоты С16 – С22. Жиры легко
гидролизуются, изменяются под воздействием микроорганизмов, нагревания и
др., а непредельные кислоты – окисляются с образованием полимеров.
Белки являются высокомолекулярными веществами, обладающими коллоидными
свойствами. Содержание их в бактериях, водорослях и древесных растениях
достигает соответственно 80, 25, 1 – 10 %. Белки гидролизуются с выделением
аминокислот, которые связываются с содержащимися в растениях
моносахаридами.
Целлюлоза (С6Н10О5) относится к классу углеводов с регулярной линейной
структурой, обладает сложным составом и молекулярной массой от десятков
тысяч до нескольких миллионов. Будучи весьма стойкой к воздействию давлений
и температуры, целлюлоза сравнительно легко подвергается воздействию
ферментов. Гемицеллюлозы являются углеводными соединениями, которые легко
подвергаются гидролизу и растворяются в кислотах и щелочах. Это
гетерополисахариды, образующие при гидролизе в отличии от целлюлозы не
глюкозу, а манозу, фруктозу, галактозу и уроновые кислоты.
Пектиновые вещества повышают механическую прочность стенок растительных
клеток, они состоят из остатков D-галактуроновой кислоты, способных легко
гидролизоваться минеральными кислотами. Карбоксильные группы в этих
остатках находятся в виде солей магния и кальция, а также в виде метиловых
эфиров. Прочность клеток высших растений объясняется также присутствием в
их составе лигнина, который в отличии от целлюлозы не подвергается
гидролизу, стоек к воздействию химических реагентов, нерастворим в воде и
органических растворителях. Лигнин является полимером нерегулярного
строения, в состав которого входят ароматические и жирноароматические
фрагменты. Кислород присутствует в виде карбоксильных и гидроксильных
групп, ароматические ядра содержат метокси-группы и связаны между собой
пропильными группами. Молекулярная масса лигнина колеблется от 700 до 6000,
его высокая химическая стойкость обусловлена накоплением гуминовых кислот.
Таким образом, можно предполагать, что в результате процессов
углеобразования появляются химически стойкие компоненты, а менее стойкие
участвуют в этих процессах как полупродукты распада.
3. Стадии превращения органических веществ
болота являются наиболее благоприятными местами для накопления и
переработки органических продуктов в торф. Заболачивание водоёмов
происходит различными путями, и зависит от рельефа дна и берегов,
проточности воды и т. д. Как в тропической, так и в умеренных зонах болота
делятся на верховые и низинные. Верховые образуются при условии превышения
количества годовых атмосферных осадков над объёмом испарения и
характеризуется недостатком питательных веществ для растений. Низинные
болота имеют пологие берега, заросшие тростником и камышами, покрыты
плавающими и подводными растениями. Их происхождение связано с понижением
рельефа и они распространены в основном в северных областях. При умеренном
климате годовой прирост торфа в низинных болотах составляет 0,5 – 1,0 мм, а
на верховых 1 – 2 мм.
Угольные пласты характеризуются следующими основными характеристиками:
тип отложений: автохтонный (autos – сам, chtnon – земля) образуется на
месте отмирания первичных организмов, аллохтонный – из перемещённых
органических остатков и характеризуется повышенным содержанием в углях
минеральных примесей.
условия отложения. Состав и свойства угля зависят от условий отложения
торфа в пресноводных, озёрных или солоноватых морских водах. При
воздействии морской воды в битуминозных углях повышается содержание серы,
азота, водорода, летучих. Известковые воды способствуют уменьшению
кислотности торфа. В аэробных условиях совместное действие кислорода и
кальция ускоряет разложение. Большинство обогащённых кальцием углей
отличается высоким содержанием серы и пирита, что объясняется высокой
активностью бактерий.
В зависимости от содержания питательных веществ болота подразделяются на
эвтрофные, мезотрофные и олиготрофные. Низинные болота, питающиеся
насыщенными питательными веществами подземными водами, являются эвтрофными,
их растительность более пышная и разнообразная. Верховые болота
олиготрофны, в них образуется кислый торф с низким содержанием минеральных
веществ, и соответственно уголь с малым количеством золы.
жизнедеятельность бактерий зависит от кислотности торфа. Торф верховых
болот имеет рН = 3,3 – 4,6, а низинных 4,8 – 6,5. степень кислотности
зависит от притока воды, типа основания болота, поступления кислорода и
концентрации гуминовых кислот. Бактерии хорошо развиваются при рН = 7,0 –
7,5, поэтому чем кислее торф, тем меньше в нём бактерий и лучше сохраняется
структура исходных растений.
Температура торфа. Разложение торфа зависит от температуры, так как в тепле
бактерии проявляют повышенную активность. Так при 35 – 40 0С бактерии
разлагают целлюлозу с наибольшей скоростью.
Оки
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
