Gumolitlar, sapropelitlar,ularning o’zgarish bosqichlari

Gumolitlar , sapropelitlar,ularning o’zgarish bosqichlari
Reja:

1. 
   Ko'mirlar
   
2. 
   Ko'mirning tuzilishi va xususiyatlari
   
3. 
   Sapropelitlar,ularning o’zgarish bosqichlari
   

Turli tabiatdagi toshko'mirlar qattiq yoqilg'ining eng keng tarqalgan turi hisoblanadi. Bular qora yoki qora-kulrang rangdagi heterojen qattiq jismlar bo'lib, ular yorqinligi, tashqi ko'rinishi va tarkibi bilan ajralib turadigan to'rt turdagi makro-ingrediyentlarni o'z ichiga oladi: brilliant (vitren), yarim porloq (klaren), mat (duren) va to'lqinli (fusen). Ko'mirning organik massasini tashkil etuvchi ushbu tarkibiy qismlarning nisbati ularning tuzilishini, kimyoviy va mineralogik tarkibini tavsiflaydi va ularning xilma-xilligi va xossalari farqini belgilaydi.

Ko'mirning organik qismi tarkibiga bitum, gumin kislotalari va qoldiq ko'mir kiradi. Ko'mirning organik qismining molekulyar tuzilishi turli xil monomolekulyar birikmalar shaklida harakatlanuvchi fazani o'z ichiga olgan tartibsiz strukturaning qattiq uch o'lchovli polimeridir. Ikkala faza ham alohida bo'laklardan, jumladan aromatik, shu jumladan alifatik o'rinbosarlarga ega poliyadroli va vodorodlangan tizimlar va C-C, C-O-C, C-S-C va C-NH-C ko'prik bog'lari bilan bog'langan azot o'z ichiga olgan geterosikllardan qurilgan. Parchalarning kondensatsiyalanish darajasi (n) tosh ko'mirning ko'mirlanish darajasiga bog'liq. Shunday qilib, ko'mirlanish darajasi 18% n = 2, 90% darajasida n = 4, antrasit uchun n = 12. Bitumli ko'mirlar tarkibida turli funktsional guruhlarning mavjudligi ham aniqlandi: gidroksil (spirt). va fenolik), karbonil, karboksil va oltingugurt o'z ichiga olgan guruhlar - SR- va -SH.
Qattiq tosh ko'mirning ulardan foydalanish imkoniyati va samaradorligi bog'liq bo'lgan eng muhim xususiyatlari kul tarkibi, namlik, oltingugurt miqdori, uchuvchi moddalar va mexanik xususiyatlar, termokimyoviy ishlov berish uchun xom ashyo sifatida ishlatiladigan ko'mirlar uchun, shuningdek, sinterlash va kokslash xususiyatlari. .
Kul tarkibi. Kul - ko'mirning yonmaydigan qismi bo'lib, yoqilg'i tarkibidagi minerallardan iborat. Kulning tarkibi alyuminiy, kremniy, temir (III), kaltsiy va magniy oksidlarini o'z ichiga oladi. Yuqori kul miqdori ko'mirning yonish issiqligini pasaytiradi va hosil bo'lgan koks sifatini pasaytiradi. Bitumli ko'mirlarning kul miqdori 3 dan 30% gacha va ularni boyitish orqali kamayishi mumkin. Kokslash uchun ishlatiladigan ko'mirlarning kul miqdori 1-1,5% dan yuqori bo'lmasligi kerak.

Namlik. Ko'mirning umumiy namligi sirtda tomchi yoki plyonka hosil qiluvchi tashqi va kokslash jarayonida ajralib chiqadigan ichki (pirogen) namlikdan iborat. Namlik balast bo'lib, ko'mirni tashish narxini oshiradi, uni kokslash, saqlash va dozalash uchun tayyorlashni qiyinlashtiradi, shuningdek kokslash uchun issiqlik sarfini oshiradi va kokslash vaqtini oshiradi. Termokimyoviy ishlov berish uchun ishlatiladigan ko'mirning namligi 1% dan oshmasligi kerak.

Oltingugurt. Ko'mir tarkibidagi oltingugurt pirit, sulfat va organik shaklda bo'ladi. Ko'mirdagi oltingugurtning umumiy miqdori 0,4 dan 8% gacha. Kokslash jarayonida oltingugurtning katta qismi koks tarkibida qoladi va cho'yan eritish paytida metallga o'tishi mumkinligi sababli uning qizil mo'rtligini keltirib chiqaradi, ko'mirni boyitish orqali oltingugurtdan tozalash kerak.

Uchuvchi moddalarning chiqishi. Ko'mirning uchuvchi moddalari ko'mirni havosiz ma'lum bir belgilangan haroratda qizdirganda undan ajralib chiqadigan bug' va gazsimon moddalardir. Uchuvchi moddalarning hosil bo'lishi ko'mirning hosil bo'lish sharoitlariga, kimyoviy tarkibiga va karbonizatsiya darajasiga, shuningdek, haroratga, isitish tezligiga va ma'lum bir haroratda ushlab turishga bog'liq. Ko'mirlanish darajasining oshishi bilan uchuvchi moddalarning hosildorligi pasayadi. Shunday qilib, torf uchun taxminan 10%, qo'ng'ir ko'mir uchun - 65-45%, tosh ko'mir - 45-10%, antrasit uchun - 10% dan kam. Uchuvchi moddalarni chiqarish usuli standartlashtirilgan. Bu ko'mir namunasini 850ºC da qizdirish va uni etti daqiqa davomida shu haroratda ushlab turish orqali aniqlanadi.

Ko'mirlarning tasnifi
Qattiq ko'mirlarning texnologik tasnifi uchuvchan moddalarning unumi va isitish vaqtida hosil bo'lgan plastik qatlam qalinligiga asoslanadi. 1.2-jadvalda havzalardan birining ko'mirlarining texnologik tasnifi ko'rsatilgan, unga ko'ra ular 1 navga (sinflarga) bo'linadi.
Yigirma yil ketma-ket ko'mir neft bumi soyasida qolmoqda. Sotib bo'lmaydigan ko'mir tog'lari osmonga ko'tarildi. Ko'plab konlar yopildi, yuz minglab konchilar ishsiz qoldi. Bir vaqtlar gullab-yashnagan ko'mir konlari bo'lgan Qo'shma Shtatlarning Appalachi mintaqasi eng qorong'u falokat hududlaridan biriga aylandi. Monopoliyalar tomonidan bosim ostida bo'lgan tartibsiz, arzon, asosan Yaqin Sharqdan import qilinadigan neftga o'tish - kelajagi bo'lmagan "Zolushka" roliga mahkum qilingan ko'mir. Biroq, bu bir qator mamlakatlarda, jumladan, milliy resurslarga asoslangan energetika tuzilmasining afzalliklarini hisobga olgan sobiq SSSRda sodir bo'lmadi.
Ko'mir zahiralari butun dunyo bo'ylab tarqalgan. Aksariyat sanoat mamlakatlari ulardan mahrum emas. Er ikki boy ko'mir zonasi bilan o'ralgan. Ulardan biri sobiq SSSR mamlakatlari, Xitoy, Shimoliy Amerika orqali Markaziy Yevropaga cho'zilgan. Ikkinchisi, torroq va kamroq boy, Janubiy Braziliyadan Janubiy Afrika orqali Sharqiy Avstraliyaga o'tadi. Eng katta toshko'mir konlari sobiq SSSR, AQSh va Xitoyda joylashgan. G'arbiy Evropada toshko'mir ustunlik qiladi. Yevroosiyodagi asosiy koʻmir havzalari: Janubiy Uels, Valensien Lyej, Saar-Lotarga, Rur, Asturiya, Kizelovskiy, Donetsk, Taymir, Tunguska, Janubiy Yakutiya, Funshunskiy; Afrikada: Jerada, Abadla, Enugu, Huanki, Vitbank; Avstraliyada: Buyuk Sinklinal, Yangi Janubiy Uels; Shimoliy Amerikada: Green River, Junnta, San-Xuan River, Western, Illinoys, Appalachian, Sabinas, Texas, Pensilvania; Janubiy Amerikada: Carare, Junin, Santa Catarina, Concepción. Ukrainada Lvov-Volin havzasi va konlarga boy Donbassni ta'kidlash kerak.
Ko'mir - bu ko'p million yillar oldin nobud bo'lgan o'simliklarning qoldiqlari bo'lib, ularning parchalanishi havoga kirishni to'xtatish natijasida to'xtatilgan. Shuning uchun ular undan olingan uglerodni atmosferaga chiqara olmadilar. Tektonik harakatlar va iqlim sharoitining o'zgarishi natijasida botqoq va botqoqli o'rmonlar pastga tushib, yuqoridan boshqa moddalar bilan qoplangan joylarda havo kirishi keskin to'xtadi. Shu bilan birga, bakteriya va zamburug'lar ta'sirida o'simlik qoldiqlari torfga, keyin esa qo'ng'ir ko'mir, ko'mir, antrasit va grafitga aylantirildi (ko'mirlangan). Asosiy komponent - organik moddalar tarkibiga ko'ra, ko'mirlar uchta genetik guruhga bo'linadi: gumolitlar, sapropelitlar, saprogumolitlar. Humolitlar ustunlik qiladi, ularning manbasi yuqori quruqlikdagi o'simliklar qoldiqlari edi. Ularning cho'kishi asosan dengizlar, ko'rfazlar, lagunalar va chuchuk suv havzalarining past qirg'oqlarini egallagan botqoqlarda sodir bo'lgan. Biokimyoviy parchalanish natijasida to'plangan o'simlik materiali torfga aylantirildi, suv tarkibi va suv muhitining kimyoviy tarkibi sezilarli ta'sir ko'rsatdi. Ko'mir tarkibidagi uglerod miqdori 75 dan 90 foizgacha. Aniq tarkibi ko'mirni konvertatsiya qilishning joylashuvi va shartlari bilan belgilanadi. Mineral aralashmalar organik massada nozik dispers holatda yoki eng nozik qatlamlar va linzalar, shuningdek kristallar va tugunlar shaklida bo'ladi. Qazib olinadigan ko'mirlardagi mineral aralashmalarning manbai o'simliklarning noorganik qismlari - ko'mir hosil qiluvchilar, torf botqoqlarida aylanib yuradigan suv eritmalaridan cho'kadigan mineral neoplazmalar va boshqalar bo'lishi mumkin. Mineral aralashmalarning tarkibi kvarts, gil minerallari, dala shpatlari, pirit, markazit, karbonatlar va boshqa birikmalardan iborat.Mineral aralashmalarning aksariyati yonganda kulga aylanadi.

Ko'tarilgan harorat va bosimga uzoq vaqt ta'sir qilish natijasida jigarrang ko'mirlar toshko'mirga, ikkinchisi esa antrasitlarga aylanadi. Qo'ng'ir ko'mirdan antrasitga o'tish bosqichida organik moddalarning kimyoviy tarkibi, fizik va texnologik xususiyatlarining asta-sekin o'zgarishining qaytarilmas jarayoni ko'mir metamorfizmi deb ataladi. Metamorfizm jarayonida organik moddalarning strukturaviy va molekulyar o'zgarishi ko'mirdagi nisbiy uglerod miqdorining izchil ortishi, kislorod miqdorining pasayishi va uchuvchi moddalarning ajralib chiqishi bilan birga keladi; vodorod tarkibi, yonish issiqligi, qattiqlik, zichlik, mo'rtlik, optika, elektr va boshqa jismoniy xususiyatlar o'zgaradi. Metamorfizmning o'rta bosqichlarida ko'mirlar sinterlash xususiyatiga ega bo'ladi - organik moddalarning gelifikatsiyalangan va lipoid komponentlarini ma'lum sharoitlarda qizdirilganda plastik holatga o'tish va g'ovakli monolit - koks hosil qilish qobiliyati. Er yuzasiga yaqin er osti suvlarining aeratsiya va faol ta'siri zonalarida ko'mir oksidlanishga uchraydi. Kimyoviy tarkibi va fizik xususiyatlariga ta'siri jihatidan oksidlanish metamorfizmga nisbatan teskari yo'nalishga ega: ko'mir kuchini yo'qotadi. soyaning xususiyatlari va sinterlash xususiyatlari; undagi kislorodning nisbiy miqdori ortadi, uglerod miqdori kamayadi, namlik va kul miqdori ortadi va kaloriya qiymati keskin kamayadi. Qazib olingan toshkoʻmirlarning oksidlanish chuqurligi zamonaviy va qadimiy relyefga, yer osti suvlari sathining holatiga, iqlim sharoiti tabiatiga, moddiy tarkibi va metamorfizmiga qarab vertikal ravishda 0 dan 100 metrgacha oʻzgarib turadi.

Ko'mirning solishtirma og'irligi 1,2 - 1,5 g / sm3, kalorifik qiymati 35000 kJ / kg. Agar yonishdan keyin kul 30 yoki undan kam bo'lsa, toshko'mir texnologik foydalanish uchun mos deb hisoblanadi. Qazib olinadigan ko'mirlarni ibtidoiy qazib olish qadim zamonlardan beri ma'lum (Xitoy, Gretsiya). Ko'mir 17-asrda Angliyada yoqilg'i sifatida muhim rol o'ynay boshladi. Ko'mir sanoatining shakllanishi temir eritishda ko'mirdan koks sifatida foydalanish bilan bog'liq. 19-asrdan boshlab transport ko'mirning asosiy iste'molchisi hisoblanadi. Ko'mirdan sanoatda foydalanishning asosiy yo'nalishlari: elektr energiyasi, metallurgiya koks ishlab chiqarish, energiya maqsadlarida yoqish, kimyoviy qayta ishlash jarayonida turli xil (300 nomgacha) mahsulotlar olish. Yuqori uglerodli uglerod-grafitli konstruktiv materiallar, tog 'mumi, plastmassalar, sintetik, suyuq va gazsimon yuqori kaloriyali yoqilg'ilar, gidrogenlash orqali aromatik mahsulotlar, o'g'itlar uchun yuqori azotli kislotalar ishlab chiqarish uchun ko'mir iste'moli ortib bormoqda. Ko'mirdan olinadigan koks metallurgiya sanoatida katta miqdorda kerak bo'ladi.

Koks koks zavodlarida ishlab chiqariladi. Ko'mir quruq distillash (kokslash) orqali maxsus koks duxovkalarida S haroratgacha havo kirishisiz qizdiriladi. Bunday holda, koks olinadi - qattiq gözenekli modda. Koksdan tashqari, ko'mirni quruq distillashda uchuvchi mahsulotlar ham hosil bo'ladi, ular 25-75 ° C gacha sovutilganda, ko'mir smola, ammiakli suv va gazsimon mahsulotlar hosil bo'ladi. Ko'mir smolasi fraksiyonel distillashdan o'tadi, natijada bir nechta fraktsiyalar paydo bo'ladi:

• 
  engil moy (qaynoq harorati 170 C gacha) tarkibida aromatik uglevodorodlar (benzol, toluol, kislotalar va boshqa moddalar);
  
• 
  o'rtacha yog '(qaynoq nuqtasi 170-230 C). Bular fenollar, naftalin;
  
• 
  og'ir yog '(qaynoq nuqtasi 230-270 S). Bu naftalin va uning gomologlari
  
• 
  antrasen moyi - antratsen, fenatren va boshqalar.
  

Gazsimon mahsulotlar (koks gazi) tarkibiga benzol, toluol, ksiollar, fenol, ammiak va boshqa moddalar kiradi. Xom benzol ammiak, vodorod sulfidi va sianid birikmalaridan tozalangandan so'ng koks gazidan olinadi, ulardan alohida uglevodorodlar va bir qator boshqa qimmatli moddalar ajratib olinadi.

Ko'mir shaklidagi amorf uglerod, shuningdek, ko'plab uglerod birikmalari har xil turdagi energiya manbalari sifatida zamonaviy hayotda muhim rol o'ynaydi. Ko'mir yoqilganda, isitish, pishirish va ko'plab sanoat jarayonlari uchun ishlatiladigan issiqlik chiqariladi. Qabul qilingan issiqlikning katta qismi energiyaning boshqa shakllariga aylanadi va mexanik ishlarga sarflanadi.

Ko'mir qattiq yoqilg'i, o'simlik kelib chiqishi mineralidir. Bu qora, ba'zan to'q kulrang rangli, yaltiroq mat yuzasiga ega zich tosh. Tarkibida 75-97% uglerod, 1,5-5,7% vodorod, 1,5-15% kislorod, 0,5-4% oltingugurt, 1,5% gacha azot, 2-45% uchuvchi moddalar, namligi 4-14% gacha oʻzgarib turadi. Ko'mirning nam kulsiz massasi uchun hisoblangan yuqori kaloriya qiymati 238 MJ / kg dan kam emas.

Ko'mir er qobig'ining turli jinslari bosimi va harorat ta'sirida o'zgarishlarga uchragan yuqori o'simliklarning organik moddalarining parchalanish mahsulotlaridan hosil bo'ladi. Yonuvchan massadagi metamorfizm darajasining oshishi bilan ko'mir uglerod tarkibini oshiradi va shu bilan birga kislorod, vodorod va uchuvchi moddalar miqdorini kamaytiradi. Ko'mirning kalorifik qiymati ham o'zgaradi.

• 
  Ko'mirning xarakterli fizik xususiyatlari:
  

uglerod miqdori (C,%) - 75-97;
zichlik (g / sm3) - 1,28-1,53;
mexanik quvvat (kg / sm2) - 40-300;
o'ziga xos issiqlik quvvati C (Kkal / g deg) - 026-032;
yorug'likning sinishi ko'rsatkichi - 1,82-2,04.

Ishlab chiqarish hajmi bo'yicha dunyodagi eng yirik ko'mir konlari Tunguska, Kuznetsk, Pechora havzalari - Rossiyada; Qarag'anda - Qozog'istonda; Appalachi va Pensilvaniya havzalari - AQSHda; Ruhr - Germaniyada; Katta Sariq daryo - Xitoyda; Janubiy Uels - Buyuk Britaniyada; Valenciennes - Frantsiyada va boshqalar.

Ko'mirdan foydalanish har xil. U maishiy, energiya yoqilg'isi, metallurgiya va kimyo sanoati uchun xom ashyo sifatida, shuningdek, undan nodir va mikroelementlarni olish uchun ishlatiladi. Koʻmirni kokslash yoʻli bilan qayta ishlashni koʻmir, koks-kimyo sanoati, ogʻir sanoat tarmoqlari amalga oshiradi. Kokslash - ko'mirni havo kirishisiz 950-1050 S gacha qizdirish orqali qayta ishlashning sanoat usuli.
Asosiy koks-kimyo mahsulotlari: koks gazi, qayta ishlangan benzol, ko'mir smolasi, ammiak.
Koks gazidan uglevodorodlar skrubberlarda suyuq singdiruvchi moylar bilan yuvish orqali olinadi. Neftdan distillash, fraksiyadan distillash, tozalash va qayta rektifikatsiyadan so'ng sof tijorat mahsulotlari olinadi, masalan: benzol, toluol, ksilenlar va boshqalar. Xom benzol tarkibidagi to'yinmagan birikmalardan kumaron smolalari olinadi, ular uchun ishlatiladi. laklar, bo'yoqlar, linolyum ishlab chiqarish va kauchuk sanoatida. Istiqbolli xom ashyo ham siklopentadien bo'lib, u ham ko'mirdan olinadi. Toshkoʻmir naftalin va boshqa individual aromatik uglevodorodlarni olish uchun xom ashyo hisoblanadi. Qayta ishlashning eng muhim mahsulotlari piridin asoslari va fenollardir.

Qayta ishlash orqali jami 400 dan ortiq turli xil mahsulotlarni olish mumkin, ularning narxi ko'mirning o'zi narxiga nisbatan 20-25 baravar oshadi va koks zavodlarida olinadigan qo'shimcha mahsulotlar koksning o'zi tannarxidan oshadi. .

Suyuq yoqilg'ining shakllanishi bilan ko'mirning yonishi (gidrogenatsiyasi) juda istiqbolli. 1 tonna neft ishlab chiqarish uchun 2-3 tonna ko'mir sarflanadi. Ko'mirdan sun'iy grafit olinadi. Ular noorganik xom ashyo sifatida ishlatiladi. Koʻmirni qayta ishlashda undan sanoat miqyosida vanadiy, germaniy, oltingugurt, galiy, molibden, rux, qoʻrgʻoshin olinadi. Koʻmirni yoqish, kon va qayta ishlash chiqindilaridan olingan kul qurilish materiallari, keramika, oʻtga chidamli xom ashyo, alyuminiy oksidi, abraziv materiallar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Ko'mirdan optimal foydalanish maqsadida u boyitiladi (mineral aralashmalarni olib tashlash).

Ko'mir tarkibida 97% gacha uglerod mavjud, aytish mumkinki, u barcha uglevodorodlar asosida yotadi, ya'ni. ular uglerod atomlariga asoslangan. Ko'pincha ko'mir shaklida amorf uglerodga duch keladi. Tuzilishi bo'yicha amorf uglerod bir xil grafit, ammo eng yaxshi silliqlash holatida. Uglerodning amorf shakllarining amaliy qo'llanilishi xilma-xildir. Koks va ko'mir metallurgiyada temir eritishda qaytaruvchi vosita sifatida.

Yuqoridagi mavhum sharhdan ko'rinib turibdiki, ko'mir hayotimizning ajralmas qismidir. Ko'mirning xalq xo'jaligining deyarli barcha tarmoqlarida eng xilma-xil qo'llanilishi uni yanada qazib olish va qayta ishlashni nazarda tutadi.

Bibliografiya:

N.L. Glinka. Umumiy kimyo. «Kimyo» nashriyoti, 1972.-712 b.

Kimyoviy ensiklopediya. Daf-Med. "Sov.entsiklopediya" nashriyoti, 1990. - 671p.

Qisqacha kimyoviy ensiklopediya. M. Sov ensiklopediyasi, 1967. - 1184 b.

E. Grosse, X. Vaysmantel. Qiziqchilar uchun kimyo. L. Kimyo, 1987. - 392p.

V.D.Voiloshnikov, I.A.Voiloshnikova. Minerallar haqida kitob. M. Mir, Nedra. - 1991. - 175b.