OSNOVI GEOLOGIJE UGLJA

Transcription

1 OSNOVI GEOLOGIJE UGLJA

2 DEFINICIJA UGALJ je organogeno sedimentna stena mrke do crne boje, koja ima sposobnost da gori i može se koristi kao gorivo. Nastao je akumulacijom ostataka kopnenih, ređe vodenih biljaka i retko od fito- i zooplanktona, u slatkovodnoj sredini (jezera, močvare, deltne ravnice). Osim organske materije ugalj sadrži čvrste mineralne primese (manje od 50 % neorganske materije).

3 Ugalj se javlja u vidu slojeva zajedno sa drugim sedimentnim stenama. Tvrdina od 1 do 3 Mosove skale. U elementarnom sastavu organske mase ugljeva preovladava ugljenik (od 65% kod mrkih do 98% kod antracita), kiseonik (od 30% kod mrkih do 1% kod antracita) i vodonik (od 6% kod mrkih do 1% kod antracita).

4 Prema stepenu karbonifikacije (hemijske zrelosti) ugljevi se dele na: - MRKE (ugljeve niskog ranga), - KAMENE (ugljeve srednjeg ranga) i - ANTRACITE (ugljeve visokog ranga).

5 U odnosu na poreklo ogranske materije mogu se izdvojiti: 1. UGLJEVI NASTALI OD VIŠIH BILJAKA - Humusni ugljevi (grupa humolita) - Liptobiolitski ugljevi 2. UGLJEVI NASTALI OD VIŠIH I NIŽIH BILJAKA - Humusno-sapropelni, ili sapropelnohumusni 3. UGLJEVI NASTALI OD NIŽIH BILJAKA - Sapropelni

6 Najstariji ugljevi nađeni su u Tasmaniji (Australija), kao tvorevine starijeg paleozoika. Sa aspekta rezervi uglja posebno su značajni sedimentni kompleksi stena devonske, karbonske, permske, jurske, kredne i tercijarne starosti. U ekonomskom smislu od karbona do kvartara, mogu se izdvojiti dva glavna perioda akumulacije uglja.

7 Prvi je bio krajem karbona i početkom perma ( Mabp).. Ovi ugljevi čine glavne rezerve kamenog uglja u svetu, a prisutni su na svim kontinentima. Osim što su visokog ranga, često su pretrpeli i značajnije strukturne promene. Perm Karbon

8 Drugi važan period je bio tokom tercijara (65-0 Mabp).. Ovi ugljevi po svom rangu variraju od lignita do antracita, a čine glavninu svetskih rezervi mrkog uglja. Karakteriše ih velika debljina ugljenih slojeva i mala strukturna poremećenost.

9 Stratigrafska distribucija rezervi: Karbon 20 % Perm - 27 % Jura - 16 % Kreda 21 % Tercijar 16 % Najvažnije države: SAD mil.t., Kina mil.t., Rusija mil.t, Australija mil.t., JAR, Indija, Nemačka i Poljska. UKUPNO SVET mil.t.

10 Proizvodnja i potrošnja uglja Proizvodnja SAD mil.t., Kina mil.t., Rusija mil.t, Australija mil.t., Indija mil.t., Indonezija mil.t. Potrošnja SAD mil.t., Kina mil.t., Rusija 82.9 mil.t, Australija 50.8 mil.t., Indija mil.t., Indonezija 30.5 mil.t. Japan mil.t.

11 Šta je litotip? Litotip je makroskopski prepoznatljiv sastojak uglja. Termin zvanično uveden od strane Seylera (1954), mada se predpostavlja da koncept litotip datira iz XIX veka pa i ranije.

12 Predstavlja kombinaciju jedne, dve ili ste tri grupe macerala Litotipovi se razlikuju po boji, sjaju i strukturno-teksturnim karakteristikama, tehnološkim osobinama, maceralnom sastavu, hemijskom sastavu Ukazuju na promene uslova deponovanja organske materije u močvari Razlikuju se litotipovi mrkih i kamenih ugljeva

13 PREGLED LITOTIPOVA MRKIH UGLJEVA (izvor: International Hanbook of Coal Petrography, 1993) Grupa litotipa Litotip Varijeteti* BARSKI KSILITNI FUZENIZIRANI ZEMLJASTI Trakasti ugalj Netrakasti Braon - slabo gelificirani Crni - gelificirani Žuti - negelificirani Braon - slabogelificirani Crni - gelificirani

14 PREGLED LITOTIPOVA KAMENIH UGLJEVA (izvor: Stach's Textbook of Coal Petrology, 1975) Litotip Vitren Klaren Duren Fuzen Makroskopske osobine Sjajan, crne boje, obično lako lomljiv- krt, često ispucao Polusjajan, crne boje, tankoslojevit Mat, crne do sivocrne boje, kompaktan, tvrd, sa grubom površinom Jako sjajan, crne boje, vlaknast, mek i trošan

15 MACERAL Mikroskopski prepoznatljiv sastojak uglja, čija asocijacija kontroliše hemijska, fizička i tehnološka svojstva uglja određenog ranga U širem smislu može se shvatiti kao mineral kod stena Vodi poreklo od različitih organa (koren, stablo, grana, list) ili tkiva biljaka Svi macerali u svom nazivu imaju sufiks INIT

16 Hemijska, fizička i tehnološka svojstva macerala variraju u zavisnosti od ranga uglja, pa čak i u okviru samog ranga Za razliku od minerala, macerali istog ranga ne predstavljaju homogeni materijal, već mešavinu nekoliko sličnih komponenti čiji hemijski sastav nije tačno utvrđen Ne sadrže mineralne supstance koje mogu biti otkrivene pod mikroskopom, ali sadrže neorganske nečistoće koje mogu biti detektovane u okviru organskog kompleksa (mikroelementi) Svrstani su u grupe i podgrupe, prema sličnim karakteristikama Podeljeni su u tipove i podtipove.

17 Osnovne grupe macerala I) kod mrkih ugljeva: 1. HUMINITA 2. LIPTINITA 3. INERTINITA II) kod kamenih ugljeva: 1. VITRINITA 2. LIPTINITA 3. INERTINITA

18 GRUPA HUMINITA/VITRINITA Osnovni sastojak humusnih ugljeva, nosilac najveće količine ugljenika i osnovnih svojstava (hemijskih, fizičkih i tehnoloških svojstava) uglja Najvećim delom vodi poreklo od humusnih materija, odnoso huminske kiseline Humusne materije predstavaju složena jedinjenja tamne boje koji se sastoje od C, O, H i N, odnosno od jezgra koje je izgrađeno od aromata i hidroksilne (-OH), karboksilne (-COOH) i metoksilne ( OCH 3 ) funkcionalne grupe Humusne materije vode poreklo od lignina, celuloze i tanina drveća i zeljastih biljaka Povećanje stepena refleksije i ranga ulja je posledica procesa vitrinizacije, odnosno aromatizacije

19 GRUPA LIPTINITA (EGZINITA) Etimološko značenje: liptis (grč.) - ostatak Macerali crne do tamno braon boje, koji imaju sposobnost da fluoresciraju u ultravioletnoj svetlosti Vode poreklo od jednorodnih biljnih delova koji se odlikuju velikom otpornošću pri procesima razlaganja (spore, polen, kutin, suberin...) Nagomilavaju se u vidu ostataka posle razlaganja ostale organske materije Visokim sadržajem vodonika i kiseonika, tj. visokim učešćem alifatične komponente, koja se nalazi u mastima, smolama, voskovima...(lipidi i proteini) Stepen fluorescencije opada sa porastom stepena karbonifikacije uglja Osnovi sastojak liptobiolitskih ugljeva (uljnih šejlova)

20 GRUPA INERTINITA Etimološko značenje: iners (lat.) nepokretan, trom Slabo reaktivne komponente uglja Bele boje Visoke refleksije Nastaje u procesima oksidacije macerala huminitske i liptinitske grupe Visok sadržaj ugljenika koji je inertan u uslovima visokih temperatura (kod sagorevanja)

21 Gde nastaje ugalj?

22 PROCES KARBONIFIKACIJE Karbonifikacija je skup veoma složenih procesa koji učestvuju u transformaciji organske materije od ishodišne biljne materije, preko stadijuma treseta do antracita. Porast: sadržaja UGLJENIKA, Toplote sagorevanja i refleksije huminita/vitrina; Smanjenje: sadržaja vlage, isparljivih materija

23 Biljna materija Treset Mrki ugalj Humifikacija Biohemijska gelifikacija Geohemijska gelifikacija Kameni ugalj Antracit

24 UGLJONOSNA SERIJA I UGLJENI SLOJ UGLJONOSNA SERIJA predstavlja asocijaciju slojeva uglja i različitih pratećih sedimenata. Često se označavaju i samo kao «ugljonosni sedimenti». U osnovi se razlikuju limničke i paralske ugljonosne serije.

25 Limničke ugljonosne serije (limne gr. jezero, baruština) nastaju u kontinentalnim sredinama (jezerskim i jezersko-močvarnim), pa su osim slojeva uglja zastupljeni i jezerski, rečni i drugi kopneni sedimenti u kojima se po pravilu sreću ostaci slatkovodne faune i flore, kao i ostaci kopnene flore. Obično ih karakteriše: manji broj slojeva uglja, veće i srazmerno postojane debljine.

26 Paralske ugljonosne serije (paralios gr. primorski) nastaju u primorskim regionima, u prelaznim sredinama sedimentacije (paralske močvare, litoral, delte, obodne lagune, estuari). Osim slojeva uglja javljaju i morski sedimenti u kojima se po pravilu sreću brojni ostaci morske faune i flore, pored ostataka kopnene flore koja pretežno čini ugljeni sloj ili se javlja u neposrednoj povlati ugljenog sloja. Po pravilu se javlja veći broj slojeva uglja nepostojane debljine, sa čestim bočnim izmenama.

27 SLOJ Odlika svih sedimentnih stena UGLJENI SLOJ je akumulacija uglja ograničena dvema manjeviše paralelnim površinama ka povlati i podini ugljenog sloja. Ove granice su oštre, mada to mogu biti i postepeni prelazi preko ugljevitih glina. Strukturni elementi sloja su: - Povlata (krovina) i - Podina Подина Подина Повлата (кровина) Повлата (кровина)

28 Razlikuju se slojevi uglja: - Proste i - Složene građe u zavisnosti od toga da li su se menjali uslovi taloženja organske materije, odnosno da li se u njemu nalazi jedan ili više proslojaka. Proslojak uglja je deo ugljenog sloja koji je ograničen sa dva proslojka drugih sedimenta, ili jednim proslojkom i podinom ili povlatom. Proslojak uglja pripada osnovnom delu ugljenog sloja samo ako je debljina neorganskog proslojka koji ga izdvaja manja od proslojka uglja. U protivnom reč je o zasebnom ugljenom sloju. Prosti ugljeni slojevi mogu prelaziti u složene, a od njih pri daljem povećanju ukupne debljine sedimenata mogu nastati zasebni ugljeni slojevi.

29 3D Model Polja E, Kolubarski basen

30 NABORI

31 INTRUZIJE

32 KVALITET UGLJEVA Tehnička analiza, Elementarna analiza, Hemijski sastav pepela, Termotehničke osobine pepela, Petrografska ispitivanja, Sadržaj ulja (tera). Sadržaj i vrsta mikroelemenata (različitim metodama). Ispitivanja koksa. Paleopalinološka i kutikularna analiza. Organsko-geohemijska ispitivanja.

33 GAGAT Nakit kraljice Viktorije 24. maj januar Araucariaceae

34 UGLJEVI SRBIJE

35 HUNGARY Subotica ROMANIA L E G E N D : Brown coal Bituminous coal Carboniferous-Permian COAL RESOURCES CROATIA BOSNIA AND HERTZEGOVINA Drina D a nu be MONTENEGRO Tisa Novi Sad Valjevo Užice S ava 17 ALBANIA Belgrade 7 Aranđelovac Raška 5 Prizren M o ra va Priština 4 D a nu be Kruševac Niš Vranje 26 Jurassic Cretaceous Lower Miocene Zaječar F.Y.R. MACEDONIA D a nu be BULGARIA 0 50 km Brown coal: 1. Mazgoš, 2. Kovin, 3. Metohija, 4. Kosovo, 5. Drenica, 6. Kostolac, 7. Kolubara, 8. Smederevsko Pomoravlje, 9. Poljana, 10. Mlava, 11. Mladenovac, 12. Despotovac, 13. Dragač evo, 14. Krepoljin, 15. Lubnica, 16. Sjenica, 17. Požega, 18. Zapadna Morava, 19. Soko Banja, 20. Zvižd, 21. Aleksinac, 22. Vrdnik, 23. Bogovina, 24. Senje-Resavica, 25. Jankova Klisura, 26. Jelašnica Bituminous coal: 27. Ibar, 28. Senonski rov, 29. Stara planina, 30. Jerma, 31. Miro č, 32. Dobra, 33. Vrška Čuka, 34. Mlava-Pe č. 13 bituminous coal bas./dep. (2 in exploitation) 33 brown coal bas./dep. (11 in exploitation)

36 Geological resources ~ 24 Bt (mainly Kosovo, Kolubara, Kostolac, Metohija, Kovin) Annual production: 33 Mt (exl. Kosovo basin) 93.9% Mainly low-rank Pontian coal Coal Bituminous coal Bright brown coal Dull brown coal Soft brown coal 5.4% 0.4% 0.3% Kameni ugljevi visokog ranga (antraciti): > 2,20 % Rr (Vrška Čuka) Kameni ugljevi niskog ranga: 0,51-2,20 % Rr (Ibar) Sjajni mrki ugljevi: 0,41-0,47 % Rr (Zvižd, Bogovina IP, Senje-Resavica, Aleksinac) Mat mrki ugljevi: 0,31-0,40 % Rr (Sjenica, Soko Banja, Lubnica, Krepoljin) Meki mrki ugljevi (ligniti): 0,26-0,30 %Rr (Kosovo, Kolubara, Kostolac, Metohija, Kovin)

37 Kostolac (Drmno)

38 Kolubara

39 Kosovski basen