Окисление, выветривание и самовозгорание твердых горючих ископаемых в процессе залегания
Информация - Геодезия и Геология
Другие материалы по предмету Геодезия и Геология
?гим проницаемым участкам. Выветривание углей в большинстве случаев происходит неравномерно. Поэтому угли с одной и той же глубины залегания имеют различную степень окисленности, а в отдельных участках вообще могут быть неокисленными. Даже в малом куске угля, взятом из окисленной зоны, наблюдается различная окисленность вокруг трещин и между ними.
Для предотвращения или замедления естественного окисления углей атмосферным кислородом необходимо принимать меры, затрудняющие доступ воздуха и способствующие отводу тепла. Для понижения температуры угля нельзя использовать вентиляцию, потому что интенсивный доступ воздуха усилит процесс окисления. Для борьбы с самовозгоранием углей предлагается их хранение под водой, на закрытых складах (бункеры или силосы), опрыскивание различными ингибиторами и пр. Хранение под водой очень хорошо изолирует уголь от кислорода воздуха, но этот метод не нашел применения из-за ряда неудобств (замерзание, увеличение влажности угля и др.). Большими недостатками обладает и метод длительного хранения в закрытых помещениях.
Русчев и Жечева исследовали действие различных ингибиторов на окисление торфа, лигнитов, бурых, каменных углей и антрацитов. Они установили, что бетанафтол и суспензия карбонатов магния и кальция особенно эффективны в борьбе с самовозгоранием твердого топлива. Испробовано много веществ для защиты от окисления угля, но немногие из них дали положительные результаты. Хорошее действие оказывают растворы (NH4)2CO3, NH4Cl, Ca(HCO3)2, фенолы, Na2SiO3+CaCl2 и др. Эти растворы и суспензии тем эффективнее, чем быстрее и глубже проникают в поры угля. Для лучшего смачивания неокисленных углей используются ализариновое масло, мыла, сульфатные щелоки, нафтеновые кислоты и другие поверхностно-активные вещества. [1]
2.Изменение свойств ТГИ при естественном окислении и выветривании
выветривание окисление уголь кокс топливо
Процессы взаимодействия углей с кислородом воздуха могут сопровождаться различными явлениями. Соприкасаясь с воздухом в естественных условиях при невысоких температурах (20-26 С), уголь сорбирует кислород, но в течение некоторого времени признаки протекания процессов не обнаруживаются (период скрытой подготовки). В этом периоде выделяющаяся при медленном окислении теплота рассеивается и температура угля практически не изменяется. Активация угля ускоряет дальнейшее протекание процессов, вследствие чего температура угля повышается (период автоокисления, или самонагревания). Повышение температуры угля усиливает протекание реакций взаимодействия его с кислородом, количество выделяющейся теплоты увеличивается и уголь самовозгорается. Если увеличить отвод теплоты в период самонагревания угля, то он постепенно охлаждается, интенсивность окисления снижается и процесс переходит в стадию выветривания.
Под термином окисление понимают комплекс превращений органических и минеральных компонентов углей под действием кислорода воздуха или кислорода, растворенного в грунтовых водах и атмосферных осадках. Под выветриванием подразумевается совокупность изменений, протекающих в углях под влиянием нескольких совместно действующих факторов - воздуха, влаги, микроорганизмов, температуры и др. Иногда различают механическое выветривание, когда в результате колебаний температуры и механической деятельности воды и ветра происходит изменение физических свойств углей (постепенный распад кусков углей на более мелкие кусочки, уменьшение степени их блеска и др.), и химическое выветривание, когда происходит изменение химических и физических свойств углей под влиянием главным образом действия кислорода воздуха. Поэтому химическое выветривание называется также окислительным выветриванием.
Наиболее часто процессы выветривания проявляются в угольных пластах, близко расположенных к поверхности земли. Агенты выветривания проникают в угольные толщи по трещинам, линиям падения пласта, местам проникновения грунтовых вод, в местах соприкосновения с почвой и на выходах пласта на поверхность. Интенсивность окисления или выветривания углей зависит от глубины и условий залегания пластов, от степени их тектонической нарушенности, типа угля, его петрографического состава и состава вмещающих пород, содержания в углях минеральных веществ и их характера, климатических условий, уровня грунтовых вод, и в отдельных случаях достигает глубины 100 м.
В результате протекания процессов окисления и выветривания углей может произойти их самовозгорание как при хранении в емкостях и штабелях, так и в карьерах и шахтах. Отмечено, что большая часть подземных пожаров вызвана самовозгоранием углей (эндогенные пожары). Иногда подземные пожары занимают значительные территории и продолжаются сотни лет, например, известен наиболее древний подземный пожар, уничтожающий угольные пласты Раватского буроугольного месторождения (Таджикистан) на площади 25 км2 уже в течение более 2000 лет. Даже при современном развитии техники его потушить невозможно.
Если не все ТГИ способны самовозгораться, то все без исключения их вилы изменяют при окислении свои физические и химические свойства.
. Уменьшается прочность углей и изменяется их гранулометрический состав: снижается содержание крупных кусков, которые вследствие появления трещин рассыпаются на более мелкие куски.
. Изменяется характер поверхности кусков углей, а именно, уменьшается степень блеска ветрена, часто появляются бурые