Химическая характеристика углей Забайкалья
По химическим показателям угли забайкальских месторождений могут быть подразделены на четыре группы: 1) миоценовые бурые угли группы Б1; 2) мезозойские бурые угли группы Б2; 3) мезозойские бурые угли группы Б3; 4) мезозойские каменные угли марок Д, ДГ и Г. Угли Чарского месторождения, расположенного на севере Читинской области, приближаются, по-видимому, к марке жирных (Ж), но данных для окончательного суждения об их марочном составе недостаточно. В табл. 5 приводятся показатели качества углей перечисленных марок Забайкалья.
Рассматриваемые угли в основном малозольные и среднезольные. Содержание серы в некоторых углях достигает 3,6% (букачачинские, нерчуганские и др.). Сера в основном колчеданная (пиритная), меньше органической серы и еще меньше сульфатной, составляющей доли процента от общего содержания серы. Фосфор во всех углях содержится от сотых до первых десятых долей процента. Содержание гуминовых кислот в углях группы Б3 колеблется от 3,5 до 15%; а в углях группы Б2 — от 15 до 18%. Каменные угли нередко на глубинах 80—160 м от поверхности также содержат до 3% гуминовых кислот. В зонах интенсивного поверхностного выветривания (окисления) все каменные угли содержат растворимые гуминовые кислоты в количествах от 12 до 20%, а бурые — до 50—60%. По этому признаку в сочетании с пластометрическими показателями (у газовых углей у = 0—8 мм, X = 30—50 мм) для каменных углей обычно выделяются зоны поверхностного и глубинного окисления.
Сведения о химическом составе золы углей носят отрывочный характер. Установлено, что в общем случае зола состоит на 45—60% из кремнезема и на 25—40% из полуторных окислов, в том числе до 18—30% глинозема.
Плавкость золы бурых гусиноозерских углей характеризуется следующими константами: начало деформации 1005—1160°, начало размягчения 1115—1335°, жидкоплавкое состояние 1205—1375°; для баянгольских углей марки Д соответственно 1245, 1370 и 1380°.
Объемная масса бурых углей колеблется в пределах 1,25—1,35 (средняя 1,3), каменных 1,28—1,45 (средняя 1,35) т/м3.
Заметного изменения в качестве углей отдельных месторождений по стратиграфическому разрезу не обнаруживается, что связано, очевидно, с относительно небольшой мощностью отложений. Все известные месторождения каменных углей связаны с отложениями юрского возраста, бурых — с нижнемеловыми и неогеновыми.
Обращает на себя внимание повышенная степень метаморфизма мезозойских бурых углей западной части Забайкалья, представленных группой Б3 до марки Д. К востоку от хребта Яблонового многие буроугольные месторождения содержат угли марок Б1 и Б2.
Для каменных углей заметно некоторое увеличение спекаемости с глубиной и полное отсутствие ее на глубинах 50—80 м от поверхности (Букачачинское месторождение) и 150—170 м (Тугнуйская депрессия), что обусловлено, по мнению авторов, поверхностным и глубинным окислением углей. На месторождениях (Нерчуганское и др.) и в депрессиях (Тунгирская, Каларская и др.), перекрытых мощной толщей мерзлых пород, неокисленные, слабо спекающиеся угли встречаются значительно выше по разрезу, чем на месторождениях с маломощной островной мерзлотой или без мерзлоты. Мерзлота сохраняет угли от окисления.
Контактовый метаморфизм в частных случаях проявляется слабо и выражается в появлении маломощных зон полукоксования и ококсования на контакте с дайками и жилами таких магматических пород, как тешениты-кринаниты на юге Гусиного озера, рвущие угленосный нижний мел. Однако в общем случае наличие изверженных тел среди пород, вмещающих угольные пласты, заметно сказалось на понижении содержания аналитической влаги в бурых углях неогенового возраста, а также на пестроте марочного состава углей мезозоя (см. табл. 5).
Качество товарного угля действующих шахт и угольных карьеров укладывается в значения, приведенные в табл. 5. Зольность товарного угля обычно не выше норматива (17—18%) и поддерживается за счет обогащения его ручной породоотборкой.
Уголь всех шахт отпускается потребителям рядовым, без разделения на классы крупности. Товарное топливо обычно низкосортное и содержит большую долю (до 30—40%) мелочи и штыба.
Опытные работы по брикетированию без связующего компонента в лабораторных условиях, проведенные сотрудниками ВСЕГЕИ Г.Д. Петровским и В.П. Токаревым на углях Гусиноозерского района, Харанорского и некоторых других месторождений, дали положительные результаты как по влагостойкости, так и по термостойкости. Это открывает перспективы для более широкого использования мелких угольных фракций. Этот метод в практику брикетирования (облагораживания) углей пока не внедрен.
Самовозгораемость углей Забайкалья как каменных, так и бурых — весьма высокая. Отдельные разности углей при доступе воздуха быстро самонагреваются и воспламеняются при температурах 185—350° С. Особенно быстро нагревается и загорается уголь в целиках небольших размеров. В Забайкалье нет ни одной шахты и ни одного угольного карьера, где подземные или бортовые пожары были бы неизвестны и с ними не велась бы постоянная борьба.
Угли длиннопламенные — газовые отличаются меньшей самовозгораемостью по сравнению с бурыми углями. Они медленнее высыхают, окисляются и разрушаются, выдерживая при умеренных размерах штабелей весьма длительное хранение.
Обогатимость углей различная, трудно или практически не обогатимые матовые и полуматовые разности полосчатых углей, содержащие минеральные примеси в тонкодисперснорассеянном состоянии. Отделение этих примесей из размолотого в пудру угля обычно дает малый эффект даже при центрифугировании или при расслоении в тяжелых жидкостях. В большей массе высокозольные разности углей обычно являются среднеобогатимыми и дают выход до 60—65% концентрата удовлетворительного по зольности.
Полукоксование забайкальских углей в лабораторных условиях (см. табл. 5) дает удовлетворительные результаты. Результаты полукоксования крупных партий влажного товарного угля в ретортах полу-заводского масштаба, как правило, менее удовлетворительные даже при высокой интенсификации процесса и быстрых поднятиях температур. Разгонка смол обычно характеризуется ничтожным выходом светлых продуктов (бензиновой части) и преобладающим отгоном мазутного ряда. Слабые результаты дает переработка бурых и каменных углей (Букачачинское, Гусиноозерское, Черновское, Арбагарское и Xaранорское месторождения) методом деструктивной гидрогенизации.
Опыты по коксованию каменных углей Забайкалья велись на протяжении последних лет Восточным углехимическим институтом коксовой промышленности (ВУХИН). В итоге многолетних исследований ВУХИН установил непригодность букачачинских и тугнуйских углей к самостоятельному коксованию. Однако коксовая шихта, состоящая из 40% умеренно спекающихся букачачинских газовых углей и 60% южноякутских (коксовых и коксово-жирных), дала прочный кокс нормальной кусковатости, с остатком в барабане 330—340 кг и коксовой мелочью (10—0 мм) в подбарабанном продукте менее 40 кг.
Шихта, в состав которой вошло 40% углей Никольского месторождения, 24% южноякутских коксовых (Чульмакан) и 36% коксовожирных (Нерюнгра), дала кокс с остатком в барабане 329 кг и мелочью класса 10—0 мм в подбарабанном продукте 48 кг.
Повышенную истираемость полученного кокса ВУХИН связывает с тем, что угли Никольского участка частично окислены и имеют пониженную спекаемость. Слабоокисленные угли месторождений Тугнуйской депрессии составляют более 1/2 известных запасов (они развиты на глубинах от 30 до 160—170 м), поэтому ВУХИН рекомендует подшихтовывать 30—35% этих углей, а неокисленных, умеренно спекающихся подшихтовывать в размере 35—40%.