О теориях происхождения ископаемых углей. Вопрос о происхождении их давно занимал геологов. Присутствие во всех породах твердого ископаемого углерода, водорода, кислорода и а.иота наводило на мысль о происхождении их из растительных остатков. Действительно, торф и бурый уголь, который часто является в виде полуразложившихся кусков дерева, не оставляют в этом никакого сомнения. Что же касается каменного угля и антрацита, то они представляют собою сплошную и, невидимому, безструктурную массу, хотя, правда, в ней очень часто находят остатки растений. Вследствие этого, относительно происхождения двух пород из растительных остатков, возникали иногда сомнения, но последния впоследствии были устранены микроскопическими и микрохимическими исследованиями. Так. образом, вопрос о происхождении твердых пород аморфного углерода был приведен к вполне определенному положению; но теперь возникает другой вопрос: каким образом в природе могли получиться столь громадные скопления растительных остатковъе какими путями располагала природа при этомъе Существуют три гипотезы относительно происхождения этих остатков. Торфяная гипотеза объясняет происхождение каменных углей и антрацитов ири помощи торфяников, которые могли, погружаясь под уровень моря, заноситься морскими осадками и обращаться под влиянием разложения в минеральные угли. В подтверждение этого взгляда приводится факты, как бы указывающие на гибель растений на месте их роста. Эта гипотеза приемлема для объяснения некоторых залежей каменпого угля, например шотландских, с. - этьенских. Но фю нельзя объяснить происхождения каменных углей, залегающих многочисленными отдельными слоями среди других осадоч-ныхь горных пород, а также битуминозных углей. Гипотеза сплавов. В основе ея лежат наблюдения, указывающия на громадный вынос растительного материала в моря, производимый большими реками (например сибирскими, американскими): приносимые реками в моря растительные остатки, целия деревья, пропитываясь водою, отлагаются на дне водного бассейна и разлагаются как за счет кислорода, растворенного в воде, так и заключенного в них самих; следствием чего является значительное их обуглероживание, т. е. обогащение углеродом. При помощи этой гипотезы легко объяснить нахождение среди слоев каменного угля различных осадочных пород. Но прилагать эту гипотезу к объяснению происхождения мощных толщ каменного угля и антрацита—значит допускать невероятно большия скопления растительных остатков, что недопустимо. Таким образом, этою гипотезою возможно объяснить образование незначительных залежей каменных и бурых углей. Морская гипотеза приписывает скоплевие каменного угля деятельности водорослей и других морских растений, занимающих иногда обширные пространства в морях и океанах. По этой гипотезе в состав каменпого угля и антрацита, несомненно, входят остатки деревьев, но это не главная масса каменного угля: между ними «сть основное вещество, связывающее их воедино; это-то основное вещество есть остаток морских водорослей. Кроме того, вместе с остатками водорослей в морях погребались низшие животные организмы, которыми кишат в морях места, покрытия водорослями. Эта гипотеза с успехом объясняет многие факты; но нельзя отвергать возможность образования углей и так, как допускают выше приведенные две гипотезы. Необходимо предположить, что природа практиковала и в прежние времена такие же разнообразные способы скопления растений, что и ныне; причем весьма вероятно, что в одном и том же месте могло происходить образование угля совместно сплавом и жизнедеятельностью водорослей.
Теперь установлено, что породы, наиболее богатия углеродом, встречаются в наиболее древних образованиях, а переходя от этих последних к более новым, можно постепенно дойти до пород угля, всеболее и более беднеющих углеродом и более и более богатых кислородом и водородом, и, наконец, в современных образованиях найти такую породу, как торф, который представляет прямой переход к ныне живущим растениям. И чем дольше растительные остатки находятся бев воздуха, тем больше они должны потерять кислорода и обогатиться углеродом. К этому фактору—времени надо прибавить еще второй фактор—давление, которое способствует более быстрому обогащению таких пород углеродом. Участием этого второго фактора только возможно объяснить различие каменных углей Подмосковного и Донецкого бассейнов, хотя эти угли относятся к одному и тому же возрасту. Те местности, где эалегают антрациты в Донецком бассейне, подверглись еще большему давлению толщ отложившихся в вих осадков. Знакомство со способами образования минеральных углей должно привести еще к одному положению: ни бурый, ни каменный уголь, пи антрацит ие есть окончательный продукт разложения растении; им представляется возможность с течением времени еще больше обогащаться углеродом, и бурый уголь может со временем перейти в каменный, этот последний в антрацит. Этот взгляд, высказанный раньше геологами, недавно блестяще был нодтвержден опытами Фр. Боргиуса (Zeitschr. fdr angew. Chemle, 25, 2450; 26, 602). С помощью метода иагревания торфа целлюлозы (клетчатки) в присутствии воды в закрытом сосуде до температур 310—340° Ц., каменноугольнообразовательный процесс природы был воспроизведен исследователем лабораторно. На основании продуктов, образующихся при этом внутричастичном разложении клетчатки, процесс превращения последней можно формулу овать, как процесс экзотермический, свободно протекающий в природе, хотя для окончательного разложения и требуется громадное число лет (около 8 миллионов лет). В результате разложения клетчаткивыделяются HjO, С02 и несколько водорода и остается соединение, богатое углеродом;
25 CeII10Os=24 С0а + 65Н.О + 6 CSftHM09 + 18 Н,
Клетчатка углекис- вода твердое соеди- водолота нение, похожее родна жирный уголь
Твердое соединевие C51H1402 соответствует составуприродных жирных углей; при сухой перегонке дает ароматические соединения. Изследованием Бергиуса доказано, что природные жирные угли не представляют аморфного углерода, загрязненного органическими веществами, но суть, вероятно, единичное химическое соединение, которое загрязняется более или менее естественными продуктами разложения жиров и белковых веществ, содержащихся в углеобразующих растениях. На „уголь“, образовавшийся при этом процессе из клетчатки, надо см< треть, как на главную составную часть нормальных углей. Так как вышеприведенный свободно протекающий процесс разложения экзотермн-чен и даже при значительной продолжительности приводит только к устойчивому со фд и и опию с 84% С, то образование более углеродистых углей—тощих и ап-трацитов—должно происходить другим путем. Условия для дальнейшого обогащения углеродом также были выяснены опытным путем. Именно, если жирный уголь подвергнуть прессованию в 5000 атмосфер при температуре выше 200°, то происходит новая реакция разложение, при которой получается уже тощий уголь с 90% углерода; кроме того, выделяется и метан. В виду этого, углеобразование приводится к двум совершенно различным реакциям: 1) свободно протекающей реакции разложения клетчатки, зависящей во всем ея объёме от продолжительности реакции, и 2) реакции превращения жирпых углей в антрацит с выделением метана, зависящей только от очень высокого давления. Этн наблюдения находятся в согласии и с геологическими условиями; а именно: антрациты найдены там, где на угольные залежи действовало горообразование, то есть прессование.КОКСb.
В отличие от естественных горючих материалов: К. у.; дерева, пефти и торфа, кокс является одним из видов искусственного топлива. Коксом называется обогащенный углеродом остаток сухой перегонки К. у., он, следовательно, так же относился к К. у., как древесный уголь к дереву.
Размеры коксовальной промышленности в главных, по колич. добытого кокса, странах впдпы из следующей таблицы:
Считается пригодным для кбксовапия такой уголь, который дает 20—30 % летучих веществ и содержит шф слишком мпого золы; при нагревании он должен пр“о-ходить через расплавленное или тестообразное состоянье и в этом состоянии выделять газы, так чтобы оставалась пористая масса. Если уголь содержит меньше 20®/0 летучих веществ, то он не будет плавиться, как следует; если же больше 30%. то получится слишком пористый и хрупкий кокс. Однако давление высокаго
|
| |
Соед. | |
Германия | |
Велико- | |
Россия | |
Бельгия | |
франция. | |
Австрия | |
Канада | |
Италия | |
|
годы. | |
Штаты | |
тыс. | |
| |
тыс. | |
тыс. | |
тыс. | |
тыс. | |
тыс. | |
тыс. | |
|
| |
тыс. т. | |
т.. 1 | |
т.. | |
т.. | |
т.. | |
т.. | |
тонп. | |
т.. | |
т.. | |
|
1905 | |
29.240 | |
16.491 1 | |
18.327 | |
2.301 | |
2.23Э | |
1.908 | |
1.400 | |
625 | |
628 | |
|
1906 | |
33.023 | |
20.260 | |
19.605 | |
2.265 | |
2.414 | |
1.851 | |
1.678 | |
764 | |
673 | |
|
1907 | |
36.995 | |
21.938 | |
19.605 | |
2.543 | |
2.474 | |
2.127 | |
1.855 | |
785 | |
718 | |
|
1903 | |
23.618 | |
21.175 | |
18.834 | |
2.671 | |
— | |
1.955 | |
1.876 | |
— | |
— | |
|
1909 | |
— | |
| |
— | |
2.633 | |
— | |
— | |
— | |
— | |
— | |
|
1910 | |
— | |
| |
— | |
2.750 | |
— | |
— | |
— | |
— | |
— | |
Цель превращения К. у. в кокс различна. Некоторые сильно спекающиеся К. у. неудобны для употребления в печах вследствие присущей им способности плавиться и спекаться, так как могут засорять топочную решетку илп затруднять проход воздуха в шахтовых иечах; полученный же из пих кокс представляет вещество неплавкое. К. у. обращают в кокс также с той целью, с какою получают уголь из дерева и торфа, т. е. для увеличения теплового действия при сжигании. Иногда кокс предпочитают К. у. потому, что он при горении не дает дыма. Еще причина коксования заключается в утилизации угольной мелочи: некоторые К. у. при выработке дают много мелочи, которая имеет мало сбыта; если они принадлежат к спекающ. К. у., то посредством коксования мелочь можпо превратить в крупные куски кокса, представляющие хорошее топливо. При помощи коксования удается обогащать углеродом плохие К. у., удаляя из них под действием жара значительную часть минеральных веществ. При коксовапии и обработке угля перед коксованием удаляется также значительная часть серы, что представляет тоже существенное улучшение топлива. Выше (7/8) уже было указ., что разные угли дают различный кокс; для коксования пригодны лишь жирные угли, дающие спекающийся кокс. Но со временем стали употреблять и тощие угли и даже антрациты, смешивая их с жирными углями, например в Крезо (франция) в 80-х годах прошлого столетия коксовали смесь из 50 % антрацита и 50% спекающагося угля. Иногда тощие угли смешивают с каменноуголь-пым дегтем и в таком виде подвергают коксованию.
слоя угля во время коксования может до некоторой степени противодействовать этой черезмерной пористости. Некоторые К. у. надо коксовать тотчас же по вынимании их из копи, потому что, при лежании па воздухе даже в течение нескольких дней, они теряют способность спекаться в жару. Вообще держатся правила коксовать по возможности скорее за выемкой угля из копи. Некоторые угли, в особенности тощие, спекаются или не спекаются, смотря по быстроте нагревапия: при быстром нагревании спекаются, при медленном — нет. Вообще качество получаемого кокса зависит не только от одного сорта угля, но и от самого коксования, устройства и величины печи, продолжительности коксования и способа тушения кокса. В угле, назначаемом для коксования, определяют: 1) выходы кокса в тигельной пробе, 2) количество золы и 3) состав золы (смотрите выше, каменный уголь, 9/10).
При коксовании уменьшается содержание серы в коксе потому, что серный колчедан (источник серы в К. у.) в жару разлагается, часть серы улетучивается; колчедан же превращается в одпосернистое или полуторасернистое железо. Содержание золы в коксе увеличивается сравнительно с К. у. В хорошем коксе бывает 3—8% золы; но иногда и больше. Содержание серы в коксе не должно превышать 1,5%, если кокс предназначается для металлургических целей. Главная масса кокса употребляется в металлургических процессах, наир. для выплавки чугуна. См. М. Ииузн“-цоег, „Производство кокса“ (1912).
Е Орлов.
жении идеи, К. не всегда строго соблюдает правильность форм, не ищет выразительности типов и новизны трактовки. С 1871 г., после смерти жены, К. покинул Россию и поселился в С.-Американских Штатах, где отдался сельск. хозяйству. Ум. в 1913 году Н. Т.
> Энциклопедический словарь Гранат, страница 230 > Каменный уголь и кокс