22.2.5. Влияние различных факторов на механическую прочность ТГИ

Многочисленными исследованиями установлено, что механическая прочность углей значительно изменяется в зависимости от степени их углефикации и петрографического состава.

Результаты определения механической стойкости углей Кузнецкого бассейна разной стадии метаморфизма приведены на рис.

Рисунок 22.1. Сопротивление дроблению углей в зависимости от их стадий метаморфизма

Как следует из полученных результатов, сопротивление дроблению углей в зависимости от выхода летучих веществ изменяется по кривой с минимумом в области улей марок Ж и К. Характер этой кривой определяется изменением химической структуры углей.

Природа повышенной прочности углей крайних стадий углефикации различна. Увеличение прочности у сильно метаморфизованных углей объясняется ростом углеродных сеток с ориентацией параллельных углеродных сеток в пакеты с увеличением прочных межъядерных связей, создаваемых углеродными валентостями. Малометаморфизованные угли с высоким содержанием кислорода обладают большой внутренней поверхностью и высокой механической прочностью. Следовательно, связь между макромолекулами в этих углях жесткая. Однако жесткость структуры в данном случае обусловлена не углеродными валентностями, а кислородными связями.

Уменьшение прочности при переходе к углям средней степени углефикации, по-видимому, связано с уменьшением длины боковых цепей макромолекул, а также с удалением кислорода в виде двуокиси углерода и воды. Всё это ослабляет структуру в результате уменьшения химической связи через кислородные мостики и уменьшения роли водородных связей.

Дробимость литотипов углей не одинакова. Наименьшая механическая прочность характерна для фюзена. Несколько выше прочность витрена и кларена. Наиболее трудно дробим споровый дюрен, в котором форменные элементы (по выражению Ю. А. Жемчужникова) играют роль армирующих компонентов в органической массе угля.