KAMOSZ SYLWESTER Legnica 02 maj 2004r.
STUDIA ZAOCZNE
GR.II sem.II
INSTYTUT ADMINISTRACJI PUBLICZNEJ
SPECJALNOŚĆ ADMINISTROWANIE OCHRONĄ ŚRODOWISKA
REFERAT
TEMAT: Węgle - podział i charakterystyka
SPIS TREŚCI:
Podział biolitów .................................................................... 3
Geneza złóż kaustobiolitów .................................................. 4
Węgiel kamienny .................................................................. 4
Węgiel brunatny ................................................................... 7
Torf ....................................................................................... 9
Węgle bogheadowe i kennelskie .......................................... 10
TEMAT: Węgle - podział i charakterystyka
Węgiel jest kaustobiolitem - organiczną skałą palną, powstałą z materiału roślinnego, który w procesie przemian ulegał wzbogaceniu w pierwiastek C. Przemiany te określa się mianem uwęglenia (karbonizacji). Ze względu na warunki powstania wśród kaustobiolitów stałych wyróżnia się kopalne paliwa humusowe (humolity), kopalne paliwa sapropelowe (sapropelity), humosapropelity i liptobiolity. Humolitami są torfy, węgiel brunatny i kamienny oraz antracyt, a sapropelitami szlam gnilny oraz sapropelowy węgiel brunatny i kamienny. Do liptobiolitów należą utwory powstałe w części roślin najbardziej odpornych na rozkład, jak żywiec (np. bursztyn), woski i tłuszcze. Humosapropelity są mieszanym odpowiednikiem humusowego węgla kamiennego i boghedu.
Podział biolitów
GENEZA ZŁÓŻ KAUSTOBIOLITÓW
W rozważaniach nad genezą złóż kaustbiolitów główną uwagę koncentruje się na powstaniu złóż szeregu humusowego, a więc torfów, węgli brunatnych, kamiennych i antracytów. Węgle sapropelowe oraz liptobiolitowe traktowane są drugorzędne. Badania węgli kamiennych, brunatnych, a zwłaszcza torfów, wykazują, że węgle te powstały głównie z substancji roślinnej. Miała ona w różnych epokach geologicznych różny charakter. Badania szczątków flory kopalnej umożliwiły poznanie ogólnego rozwoju roślinności lądowej, która przyczyniła się do powstania złóż węgla. Produktami wyjściowymi dla złóż węglowych są składniki roślin, a zwłaszcza drewno. Są to: celuloza, hemiceluloza, lignina, białka roślinne, żywice i woski. W przypadku węgli sapropelowych duże znaczenie miał również plankton, który składał się głównie z roślin niższego rzędu (glonów), żyjących w wodzie. Węgle kennelskie powstały w środowisku wodnym z nagromadzenia się spor, w wyniku transportu powietrznego lub wodnego, a węgle liptobiolitowe tworzyły się głównie z żywicy, wosków i spor ówczesnych roślin, które ze względu na odporność nagromadziły się w przeobrażonej masie roślinnej. Po biochemicznej fazie przeobrażenia substancji roślinnej następuje geochemiczne stadium procesu uwęglania. Rozpoczyna się po przykryciu torfowiska skałami nadkładu. W procesie tym dużą rolę odgrywają: ciśnienie, temperatura i czas. Pewien wpływ na proces uwęglania wywierają tworzące się gazy oraz substancje mineralne obecne w uwęglejącej się substancji. Powodują one zdiagenezowanie substancji torfowej. Następuje wówczas zmniejszenie się zawartości O, H, części lotnych, a wzrasta ilość pierwiastka C. Powstaje węgiel brunatny, dla którego charakterystyczna jest obecność kwasów humusowych rozpuszczalnych w alkaliach. Dalsze przeobrażenie węgla brunatnego w kamienny dokonuje się głównie pod wpływem działania ciśnienia i temperatury. Następuje równocześnie przejście kwasów humusowych w nierozpuszczalne huminy, właściwe węglom kamiennym. Rozpoczyna się ostatnie stadium przemian węgli kamiennych, nazwane metamorfizmem.
ZŁOŻA HUMOLITÓW
Klasa ta obejmuje złoża torfu, węgla kamiennego i węgla brunatnego.
1. WĘGIEL KAMIENNY
Skład mineralny
Podstawowymi składnikami mineralnymi węgla kamiennego są substancje palne oraz składniki niepalne. Węgle wykazują przeważnie budowę pasemkową. Błyszczące warstewki węgla występują na przemian z matowymi lub włóknistymi, a te z kolei przedzielane są niekiedy różnej grubości wkładkami skały płonnej. Węgle są przeważnie mieszaniną różnych składników, wśród których makroskopowo wyróżnia się:
Witryt - silnie błyszczący, szklisty, kruchy.
Klaryt - błyszczący,
Duryt - matowy, twardy, o budowie ziarnistej,
Fuzyt - miękki, kruchy, brudzący palce.
Witryt jest najczęściej spotykaną odmianą petrograficzną węgla kamiennego szeregu humusowego. Jego udział przekracza często 50%. Tworzy on warstewki o grubości od ułamków milimetra do kilku centymetrów. Jest gładki, bardzo błyszczący o przełamie muszlowym, jego barwa i rysa są brunatne do czarnej. Wykazuje liczne spękania, wypełnione niekiedy niepalną substancją mineralną. W porównaniu z innymi odmianami węgla ma małą twardość. Jego gęstość waha się w granicach od 1,22 - 1,38 g\cm3, jego połysk wzmaga się od węgli słabo do mocno uwęglonych. Odznacza się małą zawartością popiołu, rzadko przekraczającą 2%. Tylko odmiany impregnowane substancją mineralną zawierają do kilkunastu procent popiołu. Ujawnia największe skłonności do samozapalania się.
Klaryt jest również węglem błyszczącym, wykazuje cechy przejściowe do węgli matowych, co wynika z jego odmiennej budowy. Jest węglem niejednorodnym. Tworzy wkładki różnej miąższości, nieraz o dużym zasięgu. Jego barwa jest czarna, rysa zależnie od stopnia uwęglenia - brunatna do czarnej, przełam muszlowy zbliżony do witrytu, klaryt jest bardziej twardy od witrytu. Twardość, wytrzymałość na ściskanie i ścieranie oraz gęstość ( 1,24 - 1,42 g\cm3) są zależne od stopnia uwęglenia i składu petrograficznego, popielność 3 - 6%, rzadko więcej. Klaryt odznacza się wyższą wartością opałową niż witryt. Pod względem skłonności do samozapalania oraz zwilżalności jest zbliżony do witrytu.
Fuzyt jest odmianą węgla o budowie włóknistej i połysku jedwabistym. Wyglądem przypomina węgiel drzewny. Kruchy, przy rozcieraniu brudzi palce. Znana jest takżejego odmiana zwięzła. Tworzy drobne soczewki lub warstewki w węglu, które są impregnowane substancjami organicznymi lub nieorganicznymi o wymiarach od ledwo dostrzegalnych do kilku cm3. Większe skupienia fuzytu przedstawiają soczewy lub wkładki ciągnące się wzdłuż uławicenia nieraz na długich odcinkach. Miąższość tych skupień waha się od ułamków milimetrów do kilkudziesięciu centymetrów. Rozmieszczenie jest nieregularne. Ze względu na kruchość wkładki te tworzą płaszczyzny podzielności węgla. Barwa szara do brunatnej, niekiedy czarnej, rysa czarna, przełam nierówny. Wytrzymałość na ścieranie jest mała. Gęstość zależy od stopnia nasycenia komórek fuzytu substancjami mineralnymi i waha się od 1,38 - 1,8 g\cm3, przeciętnie 1,5 g\cm3. Fuzyt odznacza się wybitną zdolnością adsorbcyjną oraz stosunkowo niską temperaturą samozapłonu, rzędu 2000C. Cechuje go największa popielność, zwłaszcza jego odmiany impregnowane substancją nieorganiczną do (30%). Im większa popielność, tym większa gęstość oraz wyższa temperatura samozapłonu.
Na podstawie badań mikroskopowych w węglu kamiennym wydzielić można szczątki organiczne oraz masę podstawową. Szczątki organiczne reprezentowane są przez fragmenty tkanek o różnym stopniu zachowania. Znaczny udział mają też kutikule, spory, a także żywice, woski i glony. Podstawowa masa substancji węglowej pod mikroskopem ujawnia budowę ziarnistą i różny stopień przezroczystości. Ze względu na tę cechę wyróżnia się przezroczysty kolinit i nieprzezroczysty mikryt.
Najczęstszymi domieszkami mineralnymi w węglach są:
minerały ilaste: kaolinit, montmorillonit,
węglany: kalcyt, dolomit, syderyt itp.,
siarczki: piryt, markasyt, siarczki metali ciężkich
1.2 Skład chemiczny
Skład chemiczny węgli kamiennych jest zróżnicowany. Głównymi składnikami substancji palnej są: C, H, O, N, S. Zależnie od stopnia przeobrażenia substancji węglowej stosunki ilościowe tych składników są różne. Zawartość pierwiastka węgla waha się w granicach 60-90%, wodoru 1-12%, tlenu 1-20%, azotu 1-3%. Udział siarki oraz fosforu jest nieznaczny
1.3 Własności fizyczne
Węgiel kamienny jest skałą kruchą, o małej wytrzymałości mechanicznej i podzielności ławicowej, wywołanej głównie występowaniem różnych składników węgli oraz przewarstwień płonnych, kliważem itp. Węgle wykazują różną skłonność do kruszenia się, tworzenia miału, samozapalania się, zwilżalności, adsorpcji, absorpcji itp. Temperatura samozapłonu jest różna u różnych węgli, zależy od udziału różnych jego składników. Mieszanina miału węglowego z powietrzem ma własności wybuchowe. Struktury węgli są zróżnicowane, zazwyczaj biomorficzne. Tekstury są równoległe, pasemkowate, soczewkowate, ławicowe itp. Do szczególnych zjawisk, należy wydzielanie się gazów CH4 i CO2.
1.4 Własności techniczne
Uproszczona klasyfikacja techniczna węgli kamiennych
Typ węgla |
Zawartość części lot- nych, % |
Ogólna charakte rystyka |
Przykłady zastoso- wania |
||||
Nazwa |
wska- źnik |
|
|
|
|||
Węgiel płomienny
Węgiel gazowo - płomienny
Węgiel koksowy
Węgiel gazowo - koksowy
Węgiel ortokoksowy
Węgiel metakoksowy
Węgiel semikoksowy
Węgiel chudy
Węgiel antracytowy
Antracyt |
31
32
33
34
35
36
37
38
41
42 |
36 - 48
32 - 43
30 - 40
28 - 39
22 - 30
18 - 23
14 - 19
10 - 16
8 - 10
3 - 8 |
duża zawartość części lotnych, brak lub słaba zdolność spiekania długi silnie świecący płomień
duża zawartość części lotnych, niska rozprę- żność
duża wydajność gazu i smoły, zdolność spiekania
wybitna zdolność spie- kania, duża wydajność gazu i smoły, średnia rozprężność
typowy węgiel kokso- wy, wysoka rozprę- żność
wysoka rozprężność, średnia zdolność spie- kania
słaba zdolność spieka- nia, słaba rozprężność
krótki płomień, brak lub słaba zdolność spiekania
brak zdolności spieka- nia
bardzo mała zawartość części lotnych, brak zdolności spiekania
|
paleniska przemysłowe, generatory, opał domowy
paleniska przemysłowe, wytlewnie, uwodornianie
gazownictwo, koksowni - ctwo
gazownictwo, koksowni - ctwo
produkcja koksu metalur- gicznego
produkcja koksu odle- wniczego
w koksownictwie jako dodatek odchudzający
generatory, opał domowy
paliwo specjalne
paliwo specjalne |
|||
Węgiel brunatny jest żółtobrunatny lub czarny, słabo zwięzły, kruchy, ziemisty, zawiera znaczne ilości wody. Zależnie od składu chemicznego, cech zewnętrznych i zwięzłości węgiel brunatny można podzielić na: humusowy, miękki (ziemisty, łupkowaty), twardy (matowy, błyszczący),lignity (ksylity, węgle drzewne), sapropelowy. Podrzędne znaczenie mają piropissyt i dyssodyl. Węgiel budują składniki mikroskopowe powstałe z przetworzonego materiału roślinnego, które przez analogię do składników skał płonnych (minerałów) nazywa się macerałami. Największe zróżnicowanie cech składników węgla brunatnego zaznacza się w grupie huminitu, a nieznacznie w grupie liptynitu i inertynitu.
Składniki mikroskopowe węgla brunatnego
|
|||||||
|
|||||||
Grupa macerałów |
Podgrupa macerałów |
Macerały |
Submacerały (typy macerałów) |
||||
Huminit |
Humotelinit
|
Tekstynit |
|
||||
|
|
Ulminit |
Tekstoulminit |
||||
|
Humodetrynit |
Atrynit |
|
||||
|
|
Densynit |
|
||||
|
Humokolinit |
Żelinit
|
Poriżelinit Lewiżelinit |
||||
|
|
Korpohuminit |
Flobaphinit Pseudoflobaphinit |
||||
Liptynit
|
|
Kutynit Sporynit Chlorofyllinit Liptodetrynit Alginit |
|
||||
Intertynit |
|
Fuzynit Semifuzynit Sklerotynit Makrynit Inertodetrynit |
|
||||
GRUPA HUMINITU
Grupa huminitu obejmuje podgrupy macerałów: humodetrynit, humotelinit i humokolinit.
Humotelinit stanowi podgrupę macerałów, które w procesie przemian fazy biochemicznej zachowały nienaruszoną strukturę tkankową. Humotelinit obejmuje dwa macerały: tekstynit i ulminit.
Tekstynit składa się z dobrze zachowanych, niezżelifikowanych tkanek i pojedyńczych komórek.
Ulminit składa się z tkankowego materiału, w którym została zapoczątkowana lub rozwinęła się żelifikacja, a struktury tkanek są zatarte.
Humodetrynit stanowi grupę macerałów huminitu utworzoną z najdrobniejszych, zhuminizowanych okruchów. Obejmuje dwa macerały: atrynit i densynit.
Atrynit sklada się z drobnych, detrytycznych cząstek i okruchów scian komórek oraz nieregularnych okruchów porowatej substansji humusowej, jest głównym składnikiem miękkiego węgla brunatnego.
Densynit składa się z drobnych cząsteczek detrytycznych o różnym kształcie i ze zbitej, bezkształtnej substancji humusowej.
Humokolinit stanowi podgrupę macerałów huminitu złożoną z bezstrukturalnych żeli humusowych i z silnie zżelfikowanych tkanek roślinnych i detrytusu humusowego. Obejmuje dwa macerały: żelinit i korpokolinit.
Żelinit budują głównie żele humusowe, pochodzące z kwasów huminowych i ich soli. Obejmuje dwa submacerały: poriżelinit o budowie mikroziarnistej i lewiżelinit, prawie bezstrukturalny, częściowo niejednorodny.
Korpohumunit występuje w węglu brunatnym i torfach, a głównie w ksylitach drzew szpilkowych.
GRUPA LIPTYNITU
Do grupy liptynitu należą składniki utworzone z nabłonków liści i młodych pędów, pyłków i żywic.
Kutynit są to nabłonki liści i młodych pędów. Kutynit występuje w węglu brunatnym sporadycznie i tylko w niektórych przypadkach, jak w dysodylu.
Sporynit składa się z nabłonków zarodników i pyłków. W miękkim węglu brunatnym spory wykazują często kształt pierwotny, są okrągławe lub trókątne, natomiast w węglu twardym są sprasowane i mają kształt soczewkowaty.
Rezynit występuje w postaci okrągławych ziarn albo wypełnień wnętrz komórek, drobnych szczelin i porów
Chlorofyllinit występuje tylko w węglu brunatnym, tworzy w nim małe okrągławe ziarna. Występuje w miękkim węglu brunatnym młodszego trzeciorzędu i plejstocenu oraz w facjalnie zróżnicowanych torfach.
Liptodetrynit występuje tylko w węglu brunatnym i składa się z drobnych okruchów sporynitu, kutynitu i rezynitu. Nadaje się do uwodornienia, a jego obecność podnosi zwięzłość węgla.
Alginit składa się z glonów i stanowi charakterystyczny macerał węgla bogheadowego.
GRUPA INERTYNITU
Składniki mikroskopowe grupy inertynitu mają mniejsze znaczenie, głównie jako domieszki. Do jej macerałów w węglu brunatnym należą: fuzynit, semifuzynit, sklerotynit, makrynit i inertodetrynit.
Fuzynit charakteryzuje się zachowaną strukturą tkankową, występuje w strzępkach i okruchach. Powstał przez zwęglenie drewna w stadium torfowym i niezmieniony pozostaje nawet w węglu o najwyższym stopniu uwęglenia.
Semifuzynit stanowi macerał o budowie komórkowej w stadium pośrednim między fuzynitem i witrynitem.
Sklerotynit stanowią przetrwalniki grzybów, czyli sklerocje.
Makrynit stanowimacerał wchodzący w skład masy zasadniczej węgli, brak w nim budowy komórkowej.
Intertodetrynit składa się z detrytycznych okruchów fuzynitu, semifuzynitu, sklerotynitu i makrynitu. Powstał z materiału roślinnego w procesie torfienia.
1.2 Inne odmiany węgla brunatnego.
Oprócz zróżnicowanych na litotypy humusowego węgla brunatnego spotyka się produkty ich przemiany: węgiel barwiący i mazisty.
Węgiel barwiący o konsystencji proszkowej, łatwo się rozsypuje i rozpuszcza w amoniaku, barwiąc roztwór na brunatno.
Węgiel mazisty stanowi odmianę węgla silnie uwodnionego, wtórnie roztartego, który występuje przeważnie w stropowych częściach pokładów pod przepuszczającym nadkładem i jest produktem utleniania pod wpływem wód zawierających tlen.
Oprócz humusowego węgla brunatnego wyróżnia się brunatny węgiel sapropelowy bogaty w bituminy. Są to dysodyl i piropissyt.
Piropissyt jest węglem żywiczno - woskowym, występuje w postaci warstw w miękkim węglu brunatnym, głównie eoceńskim.
Dysodyl (węgiel papierowy) składa się z nabłonków liści o dobrze zachowanej strukturze i w związku z tym wykazuje oddzielność przypominającą kartki papieru.
3 TORF
Złoża torfu związane są z najmłodszymi formacjami geologicznymi. Rozróżnia się torfowiska: niskie, przejściowe i wysokie. Pierwsze tworzą się częściowo poniżej zwierciadła wody obszarów bagnistych, jezior oraz zatok morskich. Torfowiska wysokie powstają w obszarach o dużej ilości opadów atmosferycznych, tworzą przeważnie powyżej poziomu wód gruntowych Torfowiska przejściowe mają cechy torfowisk wysokich, częściowo niskich.
Torf jest przeważnie ułożony poziomo, co stwarza dobre warunki jego eksploatacji. Powierzchnia torfowisk waha się od kilku do 10000, a nawet więcej hektarów. Torf różnicuje się zależnie od materiału roślinnego na jednorodny i niejednorodny. Wśród torfów jednorodnych, w których przeważa jeden rodzaj roślin wyróżnia się torf: trzcinowy, turzycowy, sitowiowy, skrzypowy, mszysty, wełniankowy, drzewny. Podobnie torf niejednorodny określa się według nazw głównych roślin, z których powstał, np. sitowiowo - trzcinowo - turzycowy, turzycowo - mszysty, drzewno - trzecinowy.
Zależnie od zespołów roślin torfotwórczych wyróżnia się torf pochodzenia planktonicznego, megaplanktonowy z roślin swobodnie pływających, szuwarowy, mszycowo - turzycowy, sfagonowy, leśny. Znacznym składnikiem torfo jest woda, która stanowi około 90%. Po wysuszeniu na powietrzu jej zawartość obniża się do 3 - 50%.
Torf ma odczyn kwaśny. W torfowiskach niskich pH waha się w granicach 5,3 - 6,5, a w wysokich3,5 - 5,0. Zawartość substancji nieorganicznej, powodującej tzw. popielność torfu, jest różna i zależy od warunków jego tworzenia. Torf z torfowisk wysokich odznacza się małą popielnością (2 - 4%), natomiast torf z torfowisk niskich ma dużą popielność (5 - 25%). Torf o zawartości popiołu <6% jest niskopielny, 6 - 14% - średniopielny, a 14 - 25% - wysokopielny. Temperatura topliwości torfu waha się w granicach 980 - 2100 0C.
WĘGLE BOGHEADOWE I KENNELSKIE
Węgle kennelskie wyglądem przypominają duryt. Są zbite, twarde i wytrzymałe na ściskanie. Ich przełam jest muszlowo - ziarnisty, barwa - zależnie od stopnia uwęglenia - ZOLtawobrunatna do czarnej. Młode węgle kennelskie ujawniają niekiedy podzielność płytową. Kennele odznaczają się dożą zawartością części lotnych (do 70%). Odróżniają się tym od podobnych durytów, które tylko wyjątkowo mają ich do 60%. Rozróżnienie węgli kennelskich od durytów jest możliwe metodami mokroskopowymi.
Bogheady są podobne do kenneli, zwłaszcza jeśli chodzi o barwę, zwięzłość, odporność na kruszenie i przełam. Są jednak mniej twarde, a połyskiem (zależnym od stopnia uwęglenia) upodabniają się do półbłyszczącego klarytu. Zawierają znaczne ilości glonów.
Znaczenie węgli sapropelowych w porównaniu z humusowymi jest małe. Ich wartość polega głównie na możliwości uzyskania z nich dużej ilości smołowych produktów, zbliżonych własnościami do ropy naftowej.
BIBLIOGRAFIA:
„Nauka o złożach” Hubert Gruszczyk
„Surowce mineralne Świata - węgiel brunatny” dr Wiesław Blasche, dr Zofia Blasche, prof. dr Andrzej Bolewski, prof. dr Edward Ciuk, mgr Teresa Domaszewska, dr Kazimiera Hamberger, doc. dr Kazimierz Matl, dr Marek Nieć,
„Złoża i wydobycie ważniejszych kopalin w świecie” Kazimierz Chmura
„Chemia” Elżbieta I.Matusewicz, Janusz Matusewicz
11
Szukasz gotowej pracy ?
To pewna droga do poważnych kłopotów.
Plagiat jest przestępstwem !
Nie ryzykuj ! Nie warto !
Powierz swoje sprawy profesjonalistom.
Boghed i łupki
bitumiczne
Ziemia okrzemko-
wa, diatomity
Radiolaryty
spongiolity
Fosforyty
Wapienie
koralowe
Kreda
Utwory biogeniczne (biolity)
Kaustobiolity
Akaustobiolity
Humolity
Torf
Węgiel
brunatny
Węgiel
kamienny
Kennel
Humosaprope-
lity
Sapropelity
Liptobiolity
Szlam gnilny,
gytia
Bałchaszyt
Bursztyn
Wosk ziemny
Piropissyt,
woski, żywice
Wyszukiwarka