Materiały konferencyjne SEP 2019

1. WPROWADZENIE Węgiel kamienny to palna skała osadowa pochodzenia organicznego, głównie fitogenicznego. Charakteryzuje się dużą rozciągłością obszaru występowania w porównaniu do nieznacznej grubości pokładów, która waha się od kilku milimetrów do kilkudziesięciu metrów. Heteroge- niczność węgla kamiennego jest konsekwencją silnego zróżnicowania budowy wyjściowego materiału węglotwórczego i różnic w przebiegu procesów uwęglania. Złożoność tych procesów i różnorodność ich efektów stanowi przyczynę szeregu problemów z jakimi trzeba się mierzyć opisując właściwości fizykochemiczne i technologiczne węgla kamiennego, zwłaszcza w przy- padku badania zmian wywołanych interakcjami węgiel–gaz (CH 4 , CO 2 ) w obrębie pokładu węglowego, zrozumienia ich mechanizmów i opracowania metod analitycznych i numerycz- nych stanowiących narzędzia do opisu przebiegu tych zmian [1–7]. Głównym parametrem klasyfikującym stopień uwęglenia węgla kamiennego jest współ- czynnik średniej refleksyjności witrynitu, który przyjmuje wartości od 0,5%–1,0% dla węgli kamiennych niskouwęglonych, 1,01%–3,0% dla węgli kamiennych średnio- i wysoko uwęglo- nych do 3,01%–6,0% dla antracytów (norma ISO 11760). Macerały węgla kamiennego to elementarne składniki petrograficzne. Wyróżnia się je na podstawie schematu petrograficznego (faktograficznego), czyli w oparciu o ich charakterys- tyczną morfologię w obrębie trzech grup. Podział ten wprowadzono z uwzględnieniem różnic we właściwościach technologicznych i optycznych tych mikroskładników, stąd ich nomenkla- tura ma charakter morfologiczny a nie genetyczny. Jednakże formy i strukturę macerałów moż- na odnieść do określonego organu roślinnego czy tkanki lub procesu determinującego ich bu- dowę [8]. Grupa witrynitu obejmuje macerały wywodzące się z tkankowych części roślinnych (łodygi, kora, korzenie); grupa liptynitu zawiera w składzie macerały węgla pochodzące z wyt- worów roślin odpornych na proces utleniania (nabłonki liści, spory, nasiona, żywice, woski) oraz z prymitywnych roślin wodnych i zooplanktonu; grupa inertynitu pierwotnie obejmowała składniki obojętne w procesie koksowania, bogate w pierwiastek C (zwęglony materiał roślin- ny, wtórnie utlenione, zżelifikowane składniki, szczątki grzybów). Wyróżniono cztery podstawowe wydzielenia litograficzne węgla kamiennego, rozróżniane na podstawie makroskopowych cech litograficznych o wymiarze faktograficzny i petrogene- tycznym, tzw. litotypy [8–10]. Witryn, zwany również węglem błyszczącym, charakteryzuje się czarną barwą, wyraźnym połyskiem i kruchością. Zbudowany jest w większości z mace- rałów grupy witrynitu. Duryn, węgiel matowy, jest zwięzły i twardy, barwy od ciemnoszarej po czarną i tworzą go głównie macerały grupy inertynitu i liptynitu. Klaryn węgiel półbłysz- czący ma budowę warstwową i składa się z naprzemiennych warstw witrynu, durynu i fuzytu i jest on najczęściej występującym litotypem w pokładach. Fuzyn to tzw. węgiel włóknisty wy- stępujący w formie cienkich soczewek o charakterystycznym satynowym połysku. W jego skład wchodzą głownie dwa macerały grupy inerty nitu, fuzynit i semifuzynit. Wśród prac badawczych na temat sorpcji gazów kopalnianych na węglach kamiennych wskazać można takie, które ukierunkowane były na aspekt stopnia uwęglenia węgla [11–19] oraz te w których skupiano się na poszukiwaniu korelacji między składem pertograficznym węgla i jego właściwościami sorpcyjnymi [11–12, 20– 32]. Zespół kierowany przez Mastalerz zrealizował serię eksperymentów sorpcyjnych na niskouwęglonych węglach kamiennych (war- tości R o od 0,49% do 0,62%) pochodzących z jednego złoża, z zastosowaniem sorbatów CO 2 i CH 4 [29]. W oparciu o uzyskane wyniki sorpcji CO 2 stwierdzono, że wielkość chłonności sorpcyjnej względem tego gazu koreluje dodatnio z zawartością macerałów grupy witrynitu