Выветривание и самовозгорание углей

07.11.2020

Метаморфизм углей повышает их обуглероживание и уменьшает содержание в них кислорода. В обратном направлении действует Яругой процесс, носящий название выветривания углей и проявляющийся на сравнительно небольшой глубине от дневной поверхности, доступной для аэрации (примерно 50—70 м). Под выветриванием снимается совокупность всех изменений, происходящих в ископаемых углях под влиянием атмосферных агентов, а также под влиянием содержащих воздух нисходящих водных потоков. Особенно эффективно при этом происходят окислительные процессы.

Глубина выветривания для отдельных угольных бассейнов и месторождений будет различной в зависимости от расчленения рельефа местности и его возраста, климатических условий, угла наклона пластов, их строения, петрографического состава углей, глубины залегания подземных вод и других факторов. Нередко глубина выветривания, особенно химического, достигает многих десятков метров.

Изменения при выветривании могут быть физическими (механическими) и химическими.

Физические изменения углей при выветривании. Физические изменения угля прежде всего сказываются на изменении его строения. что резко выявляется в ослаблении прочности и связности как в самом угле, так и между отдельными частями пласта.

Воздух и вода, проникая по поверхностям непластования и плоскостям кливажа, способствуют раскаливанию угля на куски. Чем ближе к дневной поверхности, тем сильнее проявляются эти изменения. Вначале уголь, сохраняя свой цвет, теряет блеск и распадается на довольно мелкие куски. При более интенсивном выветривании он переходит в совершенно рыхлое состояние и вследствие образования гуминовых соединений принимает даже буроватый цвет. В самой же верхней зоне уголь делается почти порошкообразным. Мощность пласта к выходу на дневную поверхность сильно уменьшается, иногда в 8—10 раз, к поверхности пласт выклинивается. Это объясняется, прежде всего, выщелачиванием при выветривании значительной части органического вещества угля.

Следует указать на различную окраску выветрелых угольных пластов, которая объясняется разложением некоторых минеральных соединений и образованием новых. Окраска бывает то бурожелезистая (от гидратов окиси железа), то беловатая (от железистых квасцов). Иногда на значительную глубину уголь покрывается белым налетом, образовавшимся от разложения находящихся в его кровле известняков, переходящих в сильно известковистые глины. В Донецком бассейне такие белесоватые выходы выветрелого угля шахтеры называют «меловкой».

Химические изменении углей при выветривании. В зоне выветривания увеличивается влажность и зольность угля, а также выход из него летучих соединений. Одновременно понижается выход беззольного кокса. Наибольшие колебания в составе угля при сравнении зоны максимального выветривания и наиболее глубинной части пласта наблюдаются в изменении зольности и влажности угля.

Выветривание будучи окислительным процессом сильно понижает содержание углерода в угле за счет увеличения содержания кислорода и разрушения значительной части органического вещества. Вследствие уменьшения в выветрелой части пласта содержания водорода и углерода уменьшается и теплота сгорания.

Удельный вес углей в связи с выветриванием также сильно увеличивается от возрастания зольности выветрелого угля.

Спекающаяся способность коксующихся углей при выветривании сильно уменьшается.

Границей зоны выветривания считается глубина пласта, начиная с которой он имеет постоянный, близкий к нормальному состав.

Окисление углей на воздухе и их самовозгорание. Выветривание и окисление углей нередко вызывает их самонагрев и самовозгорание. Последнее происходит при температуре 85—100° С, называемой критической температурой самовозгорания углей.

Разогревание угля в штабелях происходит всегда внутри штабеля и зависит от высоты последнего. Это обусловлено тем, что тепло, выделяющееся вследствие окисления угля, не успевает рассеиваться и вызывает повышение температуры, которая в свою очередь ускоряет окисление угля.

На сомовозгорание штабеля, кроме свойств самого угля (его состава, количества мелочи и пр.), оказывают влияние еще внешние факторы: климатические условия, время года, состояние погоды, внешние источники тепла и т. д. Многочисленные наблюдения показали, что наиболее опасным периодом является весна (время таяния снега), на которую падает наибольшее количество случаев самовозгорания. Выпадение дождя или снега также содействует самовозгоранию умей.

Одновременно с подъемом температуры идет и потеря теплоты сгорания и коксующейся способности угля. Так, например, для некоторых углей Донбасса разогревание до 50° С уже сопровождается понижением теплоты сгорания, а при 36—З8° С — потерей коксующейся способности.

Образование мелочи в углях при их хранении обесценивает сортированные угли, увеличивает в них общие потери при хранении и усиливает в малоустойчивых углях опасность самовозгорания.

Очень долго существовало мнение, что причиной самоокисления углей является пирит. В настоящее время большинство исследователей пришло к заключению, что пириту не следует придавать решающего значения в процессах самоокисления и самовозгорания углей. Эти процессы проявляются только в особых условиях, из которых наиболее важным считается мелко раздробленное состояние, что во многих случаях наблюдается при наличии пирита в фюзене.

Для предохранения угля, находящегося на складах, от выветривания надежными способами являются: хранение в виде брикетов, хранение в инертной атмосфере и хранение под водой.

В России получил распространение способ брикетирования, а также (частично) способ хранения под водой. Однако широкому pacпространению последнего препятствуют высокая стоимость оборудования склада, необходимость удалять воду, промачивающую уголь, и смерзание угля в зимних условиях.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна