16.5. Элементный состав различных видов ТГИ
ТГИ разной природы и степени зрелости значительно отличаются между собой по элементному составу (табл. 16.4). В ряду гумитов с повышением степени химической зрелости наиболее резко изменяется содержание кислорода – от 29-40% в торфах до двух и менее процентов в антрацитах, т.
е. в 15-20 раз; в 2-3 раза уменьшается содержание водорода, а содержание углерода увеличивается почти в 2 раза – от 53-62 до 91-96%. Следовательно, метаморфизм гумитов проявляется в таких превращениях их органической массы, в результате которых происходит преимущественно удаление кислород- и водородсодержащих групп атомов и относительное накопление за счёт этого углеродсодержащих структурных построений.Таблица 16.4 – Элементный состав различных видов топлива
| Вид топлива | Содержание, % на сухую беззольную массу | ||||
| С | Н | O | So | N | |
| Древесина | 49,7 | 6,1 | 44,0 | 0,1 | 0,1 |
| Торф | 53-62 | 5,7-6,5 | 29-40 | 0,1-0,4 | 0,6-4,0 |
| Бурые угли | 63-75 | 5,0-6,5 | 15-30 | 0,1-3,0 | 0,5-1,2 |
| Каменные угли | 76-90 | 3,4-6,0 | 1,6-17 | 0,1-5,5 | 1,2-1,8 |
| Антрацит | 91-96 | 1,3-3,0 | 1-3 | 0,1-5,5 | 0,1-1,3 |
| Липтобиолиты | 72-73 | 6,0-7,0 | 16-16 | 2-4 | 0,5-0,7 |
| Сапропели | 49-60 | 6-9 | 25-41 | 0,3-3,1 | 2,0-5,7 |
| Сапропелит | 70-77 | 8-10 | 10-20 | 0,7-0,9 | 1,0-1,6 |
| Кероген горючих сланцев (волжские) | 64-70 | 7-8 | 19-25 | 3,0-7,0 | 0,6-1,3 |
| Кероген горючих сланцев (эстонские) | 77-79 | 9-10 | 11-13 | 1,0-2,0 | 0,2-0,6 |
В ряду сапропелитов от торфяной стадии к более зрелым наблюдается увеличение содержания углерода и уменьшение количества кислорода.
Вместе с тем закономерного изменения содержания водорода для сапропелитов разной зрелости не наблюдается. Однако, содержание водорода в сапропелитах всегда большее (примерно в два, а иногда и в три раза), чем в гумитах. Это является одним из характерных признаков, отличающих угли сапропелитовой природы от углей гумусового происхождения.Липтобиолиты по содержанию углерода и кислорода незначительно отличаются от гумитов и сапропелитов. Они содержат больше водорода, чем гумиты, но мало отличаются от сапропелитов.
Кероген горючих сланцев разных месторождений по содержанию водорода может быть причислен к сапропелевым образованиям. Однако волжские горючие сланцы по сравнению с эстонскими могут рассматриваться так же, как сапропелитовые, но с примесью гумусовых материалов, на что указывает меньшее количество в первых водорода и большее количество кислорода.
В генетическом ряду гумитов содержание азота изменяется от 0,6-0,7 до 2,5-2,7%, в торфах – от 0,5 до 4,0 (верховом – до 1,5%, низинном – 2,6-4% и переходном – до 2,5%). Основная его масса находится в форме органических соединений гуминовых веществ. Наиболее высоким содержанием азота отличаются угли Кузбасс, особенно угли Кольчугинской свиты, в которой содержание азота составляет 2,7%. В углях Донбасса содержание азота меньше. Имеется общая закономерность: для углей однородного петрографического состава содержание азота максимально в углях марки Г и снижается к углям марки Т [16].
Петрографические микрокомпоненты углей существенно различаются по элементному составу. Наиболее высоким содержанием углерода характеризуется инертинит. Липтинит имеет повышенное содержание водорода и наименьшее по сравнению с другими микрокомпонентами количество кислорода. Витринит отличается повышенным содержанием кислорода, особенно на ранней стадии зрелости углей. С повышением степени зрелости углей содержание кислорода уменьшается во всех микрокомпонентах.
Микрокомпоненты углей различаются также и по содержанию азота. Наименьшее (0,6-1%) количество азота содержится в инертинитах, а наибольшее – в витринитах (от 1,3 до 3,9%). Липтиниты занимают промежуточное положение (0,9-1,23%).
Наличие азота в углях имеет большое значение для их термохимической переработки. При полукоксовании и коксовании углей одна часть азота в виде различных азотсодержащих соединений удаляется с летучими веществами (аммиак, пиридиновые основания и др.), а другая часть азота фиксируется в твёрдых нелетучих остатках – в полукоксах и коксах, образуя в них устойчивые к нагреванию соединения. Количество и характер азотистых соединений, образующихся при термической обработке углей, зависят от содержания в них азота, их природы, зрелости и состава, а также условий обработки (температуры, скорости нагревания, его длительности и др.).