Витринит

Введение

Петрографический анализ необходим при изучении генезиса и классификации углей для оценки стадии метаморфизма, для решения ряда задач прикладной углепетрографии. а также при выборе направлений рационального использования углей в процессах обогащения, коксования, брикетирования и сжигания.

Петрографический анализ пробы индивидуального угля дает информацию о его мацеральном и микролитотипном составе, а также о распределении минералов в угле. Показатель отражения ей* тринита является надежной характеристикой стадии метаморфизма угля, а распределение значений показателя отражения для угольной смеси, наряду с данными группового мацерального анализа, дает информацию о важных химических и технологических свойствах смеси.

Международный Комитет по петрологии углей и органических ископаемых (the International Com* mittee for Coal and Organic Petrology — ICCP) разработал рекомендации no номенклатуре углей и методам петрографического анализа и опубликовал справочник с подробным описанием углей разных стадий метаморфизма (1]. ICCP руководит программой по стандартизации методов петрографического анализа углей.

Международные стандарты ИСО серии 7404. разработанные в соответствии с рекомендациями ICCP. регламентируют систему современных методов петрографического анализа углей, как сырья геологического происхождения для технологического использования. Серия ИСО 7404 состоит из пяти частей под общим названием «Методы петрографического анализа углей»:

* Часть 1: Словарь терминов:

— Часть 2: Методы подготовки проб угля;

* Часть 3: Метод определения мацерального состава;

* Часть 4: Метод определения микролитотипного. карбоминеритного и минеритного состава;

— Часть 5: Метод определения показателя отражения витринита с помощью микроскопа.

Термины и определения, приведенные в настоящем стандарте, предназначены для описания методов петрографического анализа, регламентированных в остальных частях ИСО 7404.

Составление словаря общепринятых терминов, касающихся свойств и методов анализа углей, представляет собой непростую задачу в связи с большим разнообразием состава углей, добываемых в мире, а также различиями национальных номенклатур и классификаций углей. С подобной проблемой разработчики настоящего стандарта столкнулись при работе над терминами общего характера.

Общие термины и определения, приведенные в ИСО 7404-1 (раздел 2.1). заимствованные из международного стандарта ИСО 11760 «Классификация углей», не соответствуют терминологии, используемой в остальных стандартах серии ИСО 7404. В настоящем стандарте общие термины заменены на термины по ГОСТ 17070 «Угли. Термины и определения», обозначающие понятия, относящиеся к генезису и видам углей и принятые в Российской Федерации и странах СНГ.

Термины, относящиеся к оптической микроскопии, и петрографические термины, вошедшие в настоящий стандарт, общепризнаны и употребляются во многих странах.

В перечень терминов, принятых ICCP и ISO. не входит ряд терминов, относящихся к типам мацералов. обладающих особыми свойствами, но иногда с трудом поддающихся определению (псевдови* тринит. семивитринит). Эти термины могут быть важными в специфических случаях.

В настоящий стандарт включены дополнительные по отношению к международному стандарту ИСО 7404*1:2016 положения, отражающие потребности национальной экономики и/или особенности межгосударственной стандартизации, а именно:

— внесен дополнительный раздел 2 «Нормативные ссылки» для учета требований ГОСТ Р 1.5—2012 (подраздел 3.6):

— в подразделе 3.1 «Общие термины» термины, регламентированные в ИСО 11760. заменены на термины, принятые в РФ и регламентированные в ГОСТ 17070;

— подраздел 3.2 дополнен термином «анизотропия отражения витринита» (3.2.4.);

* семивитринит выделен в самостоятельную группу мацералов (подраздел 4.1. таблица 1). Характеристика мацералов группы семиеитринита приведена в дополнительном приложении ДА.

4.1.4 Предназначенное применение

Должно быть приведено описание, содержащее руководство по окрашиванию в биологии и количественные и качественные процедуры (если это применимо). Информация должна включать сведения относительно следующего:

a) тип (типы) биологического материала, обращение и обработку перед окрашиванием, например:

1) могут ли быть использованы пробы клеток или тканей;

2) может ли быть использован замороженный или химически-фиксированный материал;

3) протокол для обращения с тканью;

4) какая закрепляющая среда может быть применена;

b) детали соответствующей методики реакции, использованной изготовителем для исследования реактивности красящего вещества, краски, хромогенного реактива, флюорохрома, антитела, зонда нуклеиновой кислоты или лектина, применяемых для окрашивания в биологии;

c) результат (результаты), ожидаемые при методике реакции на предполагаемом типе (типах) материала при способе, намеченном изготовителем;

d) замечания о подходящем положительном или отрицательном контроле ткани и об интерпретации результата (результатов);

4.2 Дополнительные требования к реагентам специфических видов

4.2.1 Флюорохромы

Независимо от типа применения, флюорохромы, предлагаемые для окрашивания в биологии, должны сопровождаться следующей информацией:

а) избирательность, например, описание мишени (мишеней), которые могут быть продемонстрированы, с использованием специфических условий; длины волн света возбуждения и испускания; для флюорохромов, связанных с антителами, отношение флюорохром/белок (Ф/Б).

4.2.2 Соли металлов

В случае, если предлагаются металлсодержащие соединения для применения в поглощающей металл методике при окрашивании в биологии, должна быть приведена следующая дополнительная информация:

систематическое наименование; чистота (отсутствие примесей).

4.2.3 Антитела

Антитела, предлагаемые для окрашивания в биологии, должны сопровождаться следующей информацией:

a) описание антигена (иммуногенного вещества), против которого направлено антитело и если антиген определен кластером системы дифференциации — номер CD. Описание должно содержать, если это приемлемо, тип обнаруживаемой макромолекулы, часть которой должна быть обнаружена, клеточная локализация и клетки или ткани, в которых она находится, и любая перекрестная реактивность с другими эпитопами;

b) для моноклональных антител — клон, метод образования (супернатант культуры ткани или асцитическая жидкость), подкласс иммуноглобулина и идентичность легкой цепи;

c) для поликлональных антител — животное-хозяин, и используется ли цельная сыворотка или фракция иммуноглобулина;

описание формы (раствор или лиофилизированный порошок), количество общего белка и специфическое антитело, а для раствора — природа и концентрация растворителя или среды;

е) если применимо, описание любых молекулярных связующих веществ или наполнителей, добавленных к антителу;

заявление о чистоте, технике очищения и методах обнаружения примесей (например, Вестерн-блоттинг, иммуногистохимия);

4.2.4 Зонды нуклеиновой кислоты

Зонды нуклеиновой кислоты, предлагаемые для окрашивания в биологии, должны сопровождаться следующей информацией:

последовательность оснований и является зонд одно- или двух-спиральным; молярная масса зонда или число оснований и, если приемлемо, число фракций (в процентах) пар оснований гуанин — цитозин;

использованный маркер (радиоактивный изотоп или нерадиоактивная молекула), точка прикрепления к зонду (3″ и/или 5″) и доля вещества в процентах меченого зонда; обнаруживаемая генная мишень (последовательность ДНК или РНК);

e) описание формы (лиофилизированный порошок или раствор) и количество (пг или пмоль) или концентрация (пг/мл или пмоль/мл), если применимо, и, в случае раствора, — природа и концентрация растворителя или среды;

f) заявление о чистоте, методиках очистки и методах обнаружения примесей, например, высокопроизводительная жидкостная хроматография;

(1)

2) Если результаты представлены в виде ряда измерений в 72 Е—шаге или V—шаге, используют следующие уравнения:

где R_t — среднее значение Ч2 V—шага или Е—шага;

X — число замеров показателя отражения в V2 Е—шаге или

Регистрируют субмацералы витринита, к которым относятся

значения R независимо от того, какой показатель отражения измеряли, максимальный, минимальный или произвольный, и количество точек измерения. Процентное содержание витринита для каждого /з Е-шага или Е-шага можно представить в виде рефлекто-граммы. Пример выражения результатов приведен в таблице 2, соответствующая рефлектограмма на рисунке 4.

Примечание — V— шаг имеет диапазон в ОД показателя отражения, а V2—0,05%. Во избежание перекрытия значений показателя отражения, выраженных с точностью до второго знака после запятой, интервалы значений представлены, например, следующим образом:

V—шаг 0,60—0,69; 0,70—0,79 и т. д. (включ.).

7г V—шага: 0,60—0,64; 0,65—0,69 и т. д. (включ.).

Средняя величина ряда (0,60—0,69) —0,645.

Средняя величина ряда (0,60—0,64) —0,62.

8.2 При необходимости произвольный показатель отражения (Rо, _г) вычисляют по средним значениям максимального и минимального показателей отражения по формулам:

для аншлиф-штуфа /?0, г2/’з Rq, max + 7з Яо, min

для аншлиф-брикета Ro. r = V2(/?0, max +RО, min)

Величина Ro_t nu_n занимает промежуточное положение между Rо, шах и Ro. mm и связана с ориентировкой зерна в аншлиф-бри-кете.

8.3 В качестве дополнительного параметра вычисляют показатель анизотропии отражения (А%) по формулам:

8.4 Обработку результатов измерений в обыкновенном и поляризованном свете в воздухе по аншлиф-брикетам и аншлиф-шту-

V—шаге.

для аншлиф-брикета A_R

для аншлиф-штуфа А% =

фам проводят аналогично обработке результатов измерений в им-мерс ионном масле (8.1).

w

30

20

10

1,5 2,0

R_Bt %

I

П 03 78

1,32 0,20

телоколлинит, десмоколлинит 500

Рисунок 4 — Рефлекто! рамма, составленная по результатам таблицы 2

Таблица 2

Измеренный показатель отражения произвольный Субмацералы витринита телоколлинит и десмоколлинит

0,4 0,5

Номер образца Дата

Среднее значение максимального показателя отражения Среднее значение произволь кого показателя отражения R_n

V t Г

Стандартное отклонение Субмацералы витринита Число замеров

Продолжение табл 2

Общее количество измерений п—500 Средний показатель отражения ,.= 1,32 % Стандартное отклонение а = 0,20 %

9 ТОЧНОСТЬ

91 Сходимость

Сходимость определений средних значений максимального, минимального или произвольного показателей отражения представляет собой значение, на которое отличаются два отдельных показания, выполненных при одинаковом числе измерений одним и тем же оператором на одном и том же препарате с использованием одной и той же аппаратуры при доверительной вероятности 95 %.

Сходимость вычисляют по формуле

X=(2VT)e_t,

где <з _t — теоретическое стандартное отклонение.

Сходимость зависит от ряда факторов, включающих:

1) ограниченную точность калибровки с помощью эталонов показателя отражения (6.2.5);

2) допустимое смещение калибровки во время измерений (6.3.2);

3) число сделанных измерений и диапазон значений показателя отражения для витринита одного угольного пласта.

Общее влияние этих факторов может быть выражено стандартным отклонением среднего показателя отражения до 0,02 % для пробы одного отдельного угля из одного пласта. Это соответствует сходимости до 0,06 %.

9.2 Воспроизводимость

Воспроизводимость определений средних значений максимального, минимального или произвольного показателей — это значение, на которое отличаются значения двух определений, выполненных с одинаковым числом измерений дзумя различными операторами на двух различных препаратах, изготовленных из одной и той же пробы, и использованием различной аппаратуры, с доверительной вероятностью 95 %.

Воспроизводимость вычисляют по формуле

Витринит

Термограммы лигнита ( 1) и витринита ( 3) очень подобны и обнаруживают экзотермические эффекты при 400 С. Термограммы землистого угля ( 2) и фюзена ( 4) характеризуются слабыми тепловыми эффектами, что говорит о незначительных изменениях их структуры в процессе нагрева. При обработке лигнита органическими растворителями, как показывает термограмма ( 5), происходит незначительное изменение его структуры. Однако при этом уменьшается экзотермический пик при 400 С. Очевидно, что последний вызывается битумом А. Термограмма лигнита ( 6) после извлечения гуминовых кислот 2 % — ным раствором NaOH показывает сильное изменение его структуры. Очевидно, свойства лигнита в целом определяются в большой мере содержанием в нем гуминовых кислот.
 

Совершенно очевидно, что изменение ОС витринита с ростом 7 — м отражает определенные изменения в структуре минерала, обусловленные проходящими в нем химическими реакциями. Полученной пропорциональности относительно изменения величин ОС витринита квадрату температур можно дать и генетическое объяснение. Известно, что для химических реакций, подчиняющихся закону Аррениуса, относительное увеличение скорости реакции обратно пропорционально квадрату температур.
 

В зависимости от значения показателя отражения витринита RQ, теплоты сгорания на влажное беззольное состояние Ojf и выхода летучих веществ на сухое беззольное состояние Vdaf ископаемые угли подразделяют на виды: бурые, каменные и антрациты.
 

Все мацералы делятся на три группы — витринит, экзинит ( липтинит) и инертинит, причем в основе объединения по группам лежит присущий им химический состав, происхождение и свойства.
 

В и т р е н ( витринит) в тонких шлифах, красный, разных оттенков; в ряду диагенеза и метаморфизма цвет закономерно изменяется от желто-красного ( у бурых углей) через буровато-красный ( у газовых углей) к коричнево-красному ( у коксовых углей) и, наконец, становится черным, непрозрачным. По форме витрен может быть бесструктурным, иметь флюидную структуру ( структуру обтекания), хлопьевидно-комоватую и клеточную структуру лигнинцеллюлозной ткани. В последнем случае эта структура возникает вследствие более темного буроватого цвета клеточных стенок, что можно рассматривать как намечающийся переход к ксилену.
 

Первые две цифры кода обозначают отражательную способность витринита, соответствующую нижнему пределу 0 1-процентного диапазона значений среднего показателя отражения витринита.
 

Установлено, что отражательная способность полированной поверхности витринита позволяет легко и довольно точно определять степень метаморфизма угля ( которая находится во взаимозависимости с большинством свойств углей), и, в частности, выяснять природу и долевое участие различных компонентов в шихте.
 

Максималь ное количество таких фрагментов присутствует в витринитах угле. Результаты восстановительного алки лирования углей зависят также от свойств ароматического углеводо рода, температуры получения из него анион-радикала и температурь алкилирования.
 

Следовательно, содержание азота намного выше в витринитах, чем в фюзинитах; в донецких углях оно в 3 раза выше, а в кузнецких-в 2 раза, причем содержание азота в углях и витринитах из них практически одинаково.
 

К другому показателю степени метаморфизма относится отражательная способность витринита, которая определяется при помощи микроскопа в аншлифах. Как первый, так и второй методы определения уровня метаморфизма требуют специальных исследований угля. В то же время для предварительных выводов о возможности образования залежей нефти или газа в тех или иных угленосных комплексах в зависимости от степени их изменения под влиянием метаморфизма вполне достаточно иметь качественную характеристику углей.
 

Существует значительное различие в содержании азота в группах витринита и фюзинита донецких и кузнецких углей с одинаковыми петрографическим составом и степенью метаморфизма.
 

Термографическими исследованиями установлено, что термическая деструкция ( витринита, экзинита и микринита каменного угля Рурского — бассейна сопровождается пятью тепловыми эффектами, величина которых меняется при переходе от одного пласта к последующим.
 

Кларено-дюреновый тип угля содержит значительно меньше микрокомпонентов группы витринита, чем первые два типа, и носит название полуматового угля, а дюреновый уголь состоит преимущественно из микрокомпонентов группы фюзинита и носит название матового угля.
 

Микрокомпонент — группа — витринит

Микрокомпоненты группы витринита могут быть бесструктурными или иметь клеточную и хлопьеподобную структуру. Их аншлифы имеют черный цвет различного оттенка. Для группы семивитринита характерны клеточная структура и коричневый цвет. Фюзенит отличается черным цветом и непрозрачностью. В группе лейптинита ( желтые форменные элементы) встречаются вещества различных оттенков — от светло-желтого до коричневого. Группа альгинита объединяет микрокомпоненты, которые произошли из простейших водорослей.
 

Наиболее реакционноспособными являются микрокомпоненты группы витринита. Инертинит, наоборот, плохо поддается сульфированию, которое состоит в следующем. Приготавливается уголь путем дробления и рассева рядовой его массы и выделения класса 3 5 мм. Исходным для сульфирования материалом является класс крупности 0 75 — 3 5 мм. Процесс сульфирования осуществляется при 130 С при двух-трехкратном количестве олеума.
 

Основное различие свойств микрокомпонентов группы витринита и лейптинита заключается в том, что образование пластического состояния лейптинита начинается при более низких температурах и характеризуется оно меньшей вязкостью.
 

Кларено-дюреновый тип угля содержит значительно меньше микрокомпонентов группы витринита, чем первые два типа, и носит название полуматового угля, а дюреновый уголь состоит преимущественно из микрокомпонентов группы фюзинита и носит название матового угля.
 

Микрокомпоненты группы семивитринита в сопоставлении с микрокомпонентами группы витринита углей той же степени метаморфизма обладают способностью спекаться в значительно меньшей степени, а микрокомпоненты группы фюзинита в углях всех степеней метаморфизма вовсе не образуют пластического состояния и не спекаются.
 

Если угли состоят только или преимущественно из микрокомпонентов группы витринита, то изменение их свойств в зависимости от степени их метаморфизма хорошо выражается выходом летучих веществ, пересчитанным на горючую массу: с ростом степени метаморфизма углей выход летучих веществ из них уменьшается.
 

Телоколлинит и ксилинит, слагающие петрографические типы, являются микрокомпонентами группы витринита, однако они отличаются друг от друга физико-химическими свойствами.
 

Клареновый и дюрено-клареновый типы угля состоят, в основном, из микрокомпонентов группы витринита при относительно небольшом количестве микрокомпонентов групп фюзинита и лейптинита; блеск их увеличивается с увеличением содержания витринита. Поэтому клареновый тип угля, как содержащий большее количество микрокомпонентов группы витринита, называется зачастую блестящим, а дюрено-клареновый — полублестящим углем.
 

О стадии метаморфизма петрографически неоднородных углей можно судить и по изменению цвета микрокомпонентов группы витринита или группы лейптинита. Закономерности изменения технологических свойств углей в зависимости от их петрографического состава и стадии метаморфизма весьма усложняются и оказываются различными в разных угольных бассейнах.
 

Из данных табл. 2 видно, что исследуемые угли являются петрографически однородными с содержанием микрокомпонентов группы витринита 75 %; сумма отощающих микрокомпонентов W 2 / aSu невысока. В связи с этим свойства углей определяются главным образом свойствами витринита, который у углей практически всех ЦОФ является сложной смесью витринитов шести и более стадий метаморфизма.
 

Витринитовый тип угля Гусиноозерокого месторождения, полученный при обогащении в тяжелых жидкостях, сложен микрокомпонентами группы витринита, главным образом телинитом.
 

Рассеянное органическое вещество континентальных отложений, образовавшееся главным образом за счет остатков высших растений, состоящее преимущественно из микрокомпонентов групп витринита, фюзинита и сорбомикстинита.
 

Классы крупности шихты, подготовленной с применением ПМС, по температуре начала деструкции ( кривая ДТА) расположились в строгом порядке: температура увеличивается от мелких классов к крупным, что соответствует их фракционному и петрографическому составам, массоной доле фракции плотностью 1 4 г / см1 и микрокомпонентов группы витринита.
 

Некоторые микрокомпоненты этой группы ( кутикула, споры, смоляные тела) имеют отчетливые очертания, другие присутствуют в диспергированном виде. Микрокомпоненты группы витринита занимают промежуточное положение по свойствам между фюзинитовыми и липои-динитовыми.
 

Витринит

Витринит изменяется наиболее плавно и постепенно, что позволило углепетрографам и углехимикам принять его за основу углефикационной шкалы катагенети-ческого преобразования ископаемого РОВ. Липоидные компоненты претерпевают кроме изменения окраски сокращение толщины и снижение флуоресценции, исчезающей иа стадии углефикационного скачка вследствие утраты их липидной составляющей.
 

Витринит изменяется наиболее плавно и постепенно, что позволило углепетрографам и углехимикам принять его за основу утлефикационной шкалы катагенети-ческого преобразования ископаемого РОВ. Липоидные компоненты претерпевают кроме изменения окраски сокращение толщины и снижение флуоресценции, исчезающей на стадии углефикационного скачка вследствие утраты их липидной составляющей.
 

Витринит, как основная часть угля, выделенный в чистом виде, лучше отражает изменение свойств угля в целом в ряду метаморфизма.
 

Витринит при 380 — 450 С плавится и затем образует вспученный кокс. Экзинит также обладает некоторыми коксующимися свойствами. Мацералы группы инертита обладают низкой химической активностью, которая незначительно меняется при метаморфизме.
 

Витринит является наиболее легко растворимым из мацералов углей, тогда как инертинит почти совсем не растворяется в органических растворителях.
 

Витринит, который составляет наибольшую часть коксуемых углей, не очень отличается по своему поведению от поведения всего угля. При высокой степени метаморфизма ( ниже 30 % летучих) витринит немного лучше размягчается, чем весь уголь, а при низкой степени метаморфизма — наоборот.
 

Содержание витринита при избирательном измельчении от крупных класов к мелким повышается, фюзени-та — уменьшается.
 

ОС витринита нарастают в последовательности: угли, песчаники и алевролиты, глины и аргиллиты.
 

Для равнометаморфизованных витринитов установлено, что лучшими спекающими свойствами обладают образцы с наибольшим содержанием алифатических связей — С — Н и наименьшим количеством карбонильных групп

В целях выявления возможности применения данных ИК-спектроскопии для дифференциации рядовых углей научены спектры петрографически неоднородных проб, важной особенностью которых является сильное фоновое поглощение, обусловленное сшитыми высокообуглероженными структурами, присутствующими в фюзенизированных микрокомпонентах. Это поглощение, измеряемое при 4000см 1, резко возрастает с увеличением содержания отощающах компонентов

Отощающие компоненты углей Донецкого бассейна, имеющие более высокую интенсивность фонового поглощения, в большей мере снижают толщину пластического слоя, чем такое же количество отощакшщх компонентов углей Кузнецкого бассейна, имеющих меньшее фоновое поглощение.
 

Отражательная способность витринита — геохимический метод, используемый для определения зрелости материнской породы за счет измерения содержания в нем витринита — вида растительной органической материи.
 

Ширина сигналов витринитов имеет тенденцию к уменьшению при содержании углерода выше 80 %, особенно это заметно при содержании углерода выше 85 %, что обычно связывают с уменьшением содержания водорода. Изучение спектров ЭПР витринитовых концентратов углей разных бассейнов было проведено Ждановым и показало, что спектры, полученные при комнатной температуре на воздухе, являются симметричными линиями, представляющими собой суперпозицию гауссовой и лоренцовой компонент, а при повышении стадии метаморфизма лоренцова форма становится преобладающей. Количество ПМЦ увеличивается с метаморфизмом, но в разной степени для витринитов разных бассейнов: более высокое количество ПМЦ — у кузнецких углей, а наиболее низкое — у якутских и донецких углей, относимых к восстановленным. Возможно, различие в количестве ПМЦ в углях с близким содержанием углерода в работах разных исследователей обусловлено генетическими отличиями изучаемых ими углей.
 

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.