Файл: Волков В.Н. Генетические основы морфологии угольных пластов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 08.07.2024

Просмотров: 149

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

рях влаги и твердого вещества

на каждой нз стадий

углефикащш,

а также цифры изменения объемного веса.

 

 

Усадка торфяной

массы в ряду рыхлый поверхностный торф —

зрелый

уплотненный

торф

на

глубине (Тп о п . — Т з р ) . а)

Выбор

исходных

величин. Основная

усадка в интервале Т п о в .

— Т.ф .

про­

исходит за счет потери влаги и уменьшения пористости; потери веще­ ства сказываются сравнительно меньше. Влажность современных торфов Т п о в . составляет 80—95%. Для расчетов можно принять величину, равную 90%. Значительно сложнее выбрать влажность зрелого плотного торфа (Тз р ,). Вопрос касается мощных торфя­ ников, по которым нет фактических данных. Известные характе­ ристики относятся к маломощным залежам менее 5—10 м, для кото­

рых

отмечается небольшое уменьшение влажности

с глубиной.

Так,

С. Н. Тюремнов и И. Ф. Ларгіш [156] приводят

сведения по

нескольким десяткам торфяников мощностью 2—6 м. В большинстве случаев влажность нижних их горизонтов более 80% и лишь для нескольких залежей указаны значения 72—75%. Из этого следует, что на таких малых глубинах влажность остается еще высокой.

О влажности погребенных торфяников данных еще меньше. Указываются цифры 30—40% [46], 15—20% [125], 70—89% [235], 52—72% [144]. В то же время бурые угли, как известно, имеют влажность 15—40, до 65%.

Чтобы получить какую-то среднюю величину влажности мощной торфяной залежи, имея в виду различия в содержании влаги верх­ них, средних и нижних ее горизонтов, для расчета принимаем сред­ нюю влажность Тз р ., равную 50%, полагая, что эта цифра, скорей, ближе к наименьшей из возможных величин. Выбрав величины влажности для двух рассматриваемых стадий, равные 90 и 50%,

соответственно находим содержание твердой

составной части

(10

и 50%).

Строго говоря, в твердой составной

части следовало

бы

выделить

горючий и минеральный компоненты,

ибо первый из них

сокращается, а второй остается практически несжимаемым. Однако

поскольку

вся твердая составная часть занимает в объеме

исходного

материала

всего 10%, такого разделения

не делается,

тем

более,

что точность исходных величин и потерь вещества невелика.

 

Значения объемного веса для Т п о в . и

Т з р . принимаются

рав­

ными 1,0.

Эта величина для поверхностного молодого торфа с влаж­

ностью 90% обычно принимается для практических расчетов [81, 83]. Цифры объемного веса для мощной торфяной залежи в ее сред­ них и нижних слоях фактически не известны. Из физики торфа [81 ] следует, что объемный вес торфа уменьшается с падением влаж­ ности и повышается с увеличением степени разложения и увели­ чением нагрузки. Уменьшение объемного веса, связанное со сни­ жением влажности, компенсируется его возрастанием вследствие уплотнения вещества под нагрузкой, т. е. в результате уменьшения пористости. Учитывая это, условно принимаем объемный вес Т,р . также равным 1,0. Величины 1,1—1,4 относятся уже к торфяным брикетам [81], что отвечает более плотному состоянию; чем Т з р .

37

 

Итак, соотношение основных составных частей (в весовом отно­

шении)

выглядит

 

так:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т п о в .

— содержание влаги

90% , твердого

вещества

10%,

объемный

вес

 

1,0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.р

 

—содержание

влаги

50%,

твердого

вещества

50%,

объемный

вес

1,0

(рис.

21).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

Изменение

веса

твердого

вещества.

Основываясь

на

ряде

данных величина потерь твердого горючего вещества

принимается

равной

1/4,

что отвечает степени

сокращения

веса

вещества

—1,3.

 

Jnoè.

 

 

 

 

 

 

 

В этом случае выход продукта

на

 

 

 

 

 

 

 

 

стадии Т з р . равен 10% : 1,3

=

7,5%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(см. рис.

21).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

Изменение

 

веса влаги.

Со­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кращение

веса

исходной

 

массы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

до

состояния Т з р ,

вследствие

по­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тери влаги значительно

больше и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

является на данной стадии

опреде­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ляющим. Выше (см. табл. 4, 5) уже

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рассматривался

вопрос

об усадке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

залежей

 

при

изменении

 

влаги,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

том числе для тех же

значений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

влажности (90 и 50%). Однако

там

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчет

проводился

при

условии

Рис.

21.

Определение

усадкп

тор­

сохранения

твердой

составной ча­

сти

в

 

неизменном

 

состоянии.

фяной

массы

в ряду

Тпов. — Т э

В данном

случае принцип

расчета

с учетом

потерн твердого

вещества

сокращения

веса

влаги

остается

(7)

H уменьшения

 

влаги

(2).

Цифры

в скобках — содержание

состав­

прежним,

только

учитывается

по­

ных

частей в

зрелом

торфе

( Т з р ) по

теря

твердого

вещества.

Твердое

отношению

к

исходной

торфяіюіі

' мае-

вещество

зрелого

торфа

(50%)

по

 

 

 

 

 

< Т п о

в >

 

 

 

 

 

с

е

 

 

отношению

к

исходному

 

торфу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

составляет 7,5%. Отсюда определяем, какой

процент

от

исходного

торфа

составляет

влага

зрелого

торфа

(равная

50%

от

состояния

зрелого

торфа). Получаем также 7,5%

(см.

рис.

21).

Численное

совпадение

получилось

ввиду равенства

составных

частей

зрелого

торфа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) Цбщее изменение веса и объема.

Получив данные о сокращении

веса твердого вещества и влаги, определим общий вес образующегося

зрелого торфа в

процентах от исходного материала, что составит

7,5 -f- 7,5 = 15%.

Соответственно степень сокращения веса равна

100 : 15 = 6,7. Теперь, пользуясь формулой (2), определяем сокра­ щение объема:

* = ^ Й = 6 , 7 - ^ = 6,7^6,5 .

Таковы результаты расчета. Учитывая, однако, что изменение влажности Т з р . существенно меняет величину усадки, правильней будет называть не одну цифру усадки, а ряд ее значений в зависи-

38

мости от содержания влаги в Тэ р ,

(рис. 22). Так, при влажности

Т з р . в пределах 35—65% величина

усадки Т п о а . с влажностью 90%

составляет интервал значений от 9 до 5. Полученная выше цифра

6,5 соответствует средним

условиям.

 

 

Сокращение

мощности

пластов в

ряду зрелый торф — уголь

(Tj p . — Б — К — А), а) Выбор

исходных величин.

Рассматривается

четыре стадии

превращения:

зрелый

уплотненный

торф, характе­

ризующий в среднем мощную залежь (Тз р .), бурый плотный уголь (Б), каменный уголь средней степени метаморфизма (К) и антрацит

(А). Более дробное расчленение нецелесообразно ввиду большого

числа

допущений

и неточно­

 

 

 

 

 

 

стей

 

в расчетах.

Для

каж­

ѣ

 

 

 

 

 

дого из выбранных

С О С Т О Я Н И Й

 

 

 

 

 

принимаем,

что оно характе­

12

 

 

 

 

 

ризуется

тремя

компонента­

 

 

 

 

 

 

ми:

влагой,

горючим

веще­

 

 

 

 

 

 

ством

и

минеральными

при­

 

 

 

 

 

 

месями. Последние

в весовом

 

 

 

 

 

 

и объемном отношении

могут

 

 

 

 

 

 

рассматриваться практически

 

 

 

 

 

 

постоянными. Для

расчетов

 

 

 

 

 

 

используются следующие зна­

 

 

 

 

 

 

чения

параметров:

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

содержание

влаги:

Рис. 22. Изменению степенп сокращения

T.j p

—50%;

Б — 30%;

К —

объема торфяной массы в ряду ТП О в. — Т з р ,

6%;

А — 5 % ;

 

 

 

в зависимости от величины средней влаж­

 

минераль­

ности' зрелого торфа

(при прочих равных

2)

содержание

 

 

 

условиях)

 

 

ной

части

(грубо

зольно­

h — степень

с о к р а щ е н и я

объема

торфяной массы;

сти), исходного торфа — 2% .

W —

с о д е р ж а н и е влаги

в Т э р

(в

%). З а ш т р и х о ­

(В пересчете на сухое топ­

ван наиболее

вероятный интервал з н а ч е н и й п а р а ­

 

 

метров

 

 

ливо

это

отвечает

зольности

 

 

 

 

 

 

А с — 4%.

Далее

будет видно,

что

такому

торфу

отвечают

угли с зольностью порядка 5—9%. Таким образом, рассматри­

вается

усадка малозольных

торфов и углей);

 

 

3)

горючая

составная

часть в исходном торфе

(Т3 )

составляет

100 — (50 + 2) =

48%.

 

 

 

 

4)

величины

объемного

веса: Т э р . —1,0 ; Б — 1,15;

К—-1,25;

А — 1,5 (имеются

в виду

малозольные блестящие

угли).

 

б) Изменение

веса горючего вещества. Прямых способов

определе­

ния потерь вещества в процессе физико-химических

преобразований,

проходящих при углефикации, нет. В то же время рядом исследо­ вателей делались попытки вывести возможные реакции превращения растительного вещества на разных стадиях углефикации и устано­ вить характер и количество получаемых продуктов от исходной

массы.

Имеющиеся данные о потере вещества можно разделить

на две

группы:

1) Уравнения превращения вещества, по которым с помощью обычного расчета можно определить выход продукта реакции или

39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 6

 

С т е п е нь

с о к р а щ е н и я веса

г о р ю ч е г о вещества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник

 

 

Т о р ф - Б

Б - К

К - А

Торф — К Т о р ф — А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4-2,1

 

[181],

данные Бпшофа

•

1,4*

 

1.15**

1,2

 

2,2*

2.7*

 

[197,

217]

 

 

1,3

 

1,5

 

1,35

 

1,5

2,0

 

[39]

 

 

 

1,4

 

1.4

 

1,2

 

2,0

2,4

 

[100]

 

 

 

1,3

 

1.7

 

—

 

2,2

—

 

[ Ж ]

 

 

Среднее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,35

 

1,5

 

1,2

 

2

2,4

 

 

 

 

 

 

* От д р е в е с и н ы .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* * От л п г і ш т о в о й с т а д и и .

 

 

 

 

 

 

 

 

потери

вещества в процентах и затем — степень сокращения

массы

[39, 197]. В

частности,

по С. М. Григорьеву, некоторые

реакции

превращения выражаются следующим образом: ду р^І Й *

° ^ — *•

 

 

СзіИ25р2,5

_ L

9СО И

^зіНдбОд.а

у Csi.sHiaO

 

_ L 9СН -f

 

каменный уголь

'

'

" каменный уголь

антрацит

 

 

 

+

Н 3 0 +

1,5

С0 2 .

сравнительного

рассмотрения

анализов

углей

 

2.

Результаты

различных

стадий

метаморфизма

[181, 217,

114,

160].

 

 

 

Пользуясь

указанными

данными, можно

рассчитать

величины

степени сокращения горючей составной части в принятых интер­ валах превращения вещества (табл. 6). Рассмотрение полученных величин показывает, что несмотря на разный подход к решению вопроса о потерях вещества в процессе углефикацин, величины степени сокращения веса вещества для каждого из интервалов колеблются в сравнительно небольших пределах. Это позволяет более уверенно использовать средние цифры при решении нашего вопроса.

Зная начальное содержание горючего вещества в торфе (48%) и степень его сокращения в ряду углефнкации (табл. 6), легко под­ считать теперь выход горючего продукта на каждой из стадий.

Получаем следующий ряд цифр: Т.^ —48%,

Б — 3 5 , 5 % , К —

24% , А — 20% (рис. 23, Л).

 

в) Изменение веса влаги. Цифры содержания

влаги для каждого

из членов ряда известны (50—30—6—5%). Путем пересчета, как

это было

сделано выше

при рассмотрении

интервала

Т п о в . — Т з р ,

получаем

ряд

величин

изменения влаги

в

процессе

углефикацин

по

отношению

к исходному торфу: Т э р

— 50% ; Б — 16% ; К —

2%;

А — 1 %

(см. рис. 23, А).

 

 

 

г) Общее сокращение веса и объема (мощности) залежи. На осно­ вании суммирования полученных данных о сокращении веса горю­ чего вещества и влаги имеем ряд величии: 100 — 53,5 — 28 — 23% ,

40

Смотрите также файлы