Курсовая работа: Метаморфизм углей
Изменение элементного состава углей происходит по гиперболической кривой. Содержание всех элементов уменьшается, за исключением углерода, которого становится больше.
Скорость изменения на пути углефикации неравномерна:
Q у углерода – до стадии конечных жирных углей она значительна, после жирной стадии падает,
Q у водорода – наблюдается обратное соотношение скоростей, но до газовой стадии,
Q содержание азота начинает активно снижаться со стадии тощих углей.
Изменяющиеся по параболической кривой теплота сгорания и влажность углей достигает соответственно максимума и минимума своих значений на стадиях К-ОС и К. Увеличение теплоты сгорания происходит относительно медленно до стадии Т, после которой резко убывает.
Уменьшение выхода летучих веществ характеризуется двумя перегибами на границе Г и Ж, ПА и А. Скорости изменений значительны между стадиями Ж и ПА, уменьшаясь до жирной и послеантрацитовой стадий.
Перестройка молекулярной структуры.
Изменения физических свойств и химического состава углей, несомненно, являются лишь отражением молекулярной перестройки, испытываемой углем в процессе его углефикации.
Сейчас уголь принято считать полимером, но состоящим из огромного количества разных по природе структурных единиц. Общим для них является наличие ядерной части их конденсированных ароматических колец углерода и периферийной неароматической их алифатических и алициклических боковых радикалов с гетеро- и другими элементами.
В процессе молекулярного превращения углей выделено четыре этапа:
1. до буроугольной стадии,
2. буроугольная – стадия жирных углей,
3. жирные – полуантрациты,
4. полуантрациты – антрациты.
Первый этап – дополимерный, на втором создается полимерная структура угля, и наибольшим изменениям подвергается периферийная часть структурных единиц. На третьем этапе, начиная с углей стадии Ж и кончая стадиями ОС-Т, помимо периферийной части начинает изменяться и ядерная. Заключительные изменения в угле начинаются на четвертой стадии и определяются превращением ядерной части.
Соотношение стадий преобразования ОВ углей и вмещающих их осадочных пород.
Мнение о большей чувствительности ОВ углей к изменению температур по сравнению с осадочными терригенными породами делают необходимым определение соотношения стадий преобразования углей и вмещающих их пород.
В настоящее время, представляется целесообразным принять четырехстадийное расчленение постседиментационных изменений осадочных пород (Ю.Р. Мазор, 1985).
Сравнение схем постседиментационного изменения вмещающих пород и углей выявляет ряд интересных закономерностей. На схеме соотношения стадий превращения ОВ углей и вмещающих (прил.2) хорошо видно, что уже на стадии среднего катагенеза вмещающих заканчиваются катагенетические преобразования ОВ углей . Позднему катагенезу пород соответствует ранняя подстадия метагенеза углей . И, наконец, региональному метаморфизму пород отвечает ультраметаморфизм ОВ .
Это опережение развития органическим веществом изменения вмещающих его пород отражает повышенную чувствительность ОВ к термобарическому воздействию и некоторую замедленность преобразования вмещающих угли осадочных пород.
Проведенное сопоставление позволило оценить масштаб опережения развития ОВ. Оно показало, что:
Q изменение ОВ углей начинается при температуре, близкой к поверхностной,
давлении менее 0,03-0,05 кбар,
глубине погружения 200-300 м, реже 500 м;
Q образование углей стадий Т-А происходит при температурах до 3000 С,
давлении до 3 кбар;
Q образование метаантрацитов происходит при температуре до 4500 С,
давлении до 4 кбар;
Q образование графитов происходит при температуре больше 4500 С,
давлении свыше 4 кбар.