Химическая характеристика качества углей Сахалинского угольного бассейна

Обобщенные результаты анализов углей о. Сахалина приведены в работах Т.А. Зикеева, И.А. Ульянова, А.П. Солдатенкова, В.К. Дмитриева, М.Г. Маскина, л.В. Пазигуна, О.А. Дуктовской, И.Н. Чекунова, Е.Ф. Лиокумовича, З.И. Капитоновой.

В соответствии с ГОСТ 7026—59 в настоящее время принято деление углей о. Сахалина на марки (табл. 213).

Все угли (и бурые) обладают плотным сложением. Плотность беззольной угольной массы бурых углей 1,42 г/см3, каменных газово-жирных 1,25 г/см3.

Рабочая влага сахалинских углей высокая: каменных 10%; бурых более 10%. Аналитической влаги у первых 0,5—4,5%, у вторых 5,0—11,0%. Зольность углей пласта III в шахте № 16/17 3,5—8,0%, пласта V на Вахрушевском месторождении — 30—40%. Средняя пластовая зольность по бассейну 15—16%. Зола сахалинских углей тугоплавкая. Средняя температура размягчения золы 1400°. Сахалинские угли являются трудно размалываемыми.

Содержание серы редко превышает 1,0% (среднее 0,5%). Фосфора содержится 0,035—0,07.5%, редко до 0,1%. Угли характеризуются повышенным содержанием водорода и выходом первичной смолы. Теплота сгорания горючей массы бурых углей до 7000 ккал/кг и более; длиннопламенных 7650—7750 ккал/кт; газовых 8000—8450 ккал/кг, коксовых 8400—8750 ккал/кг.

Теплота сгорания рабочего топлива (низшая) бурых углей 4130—4420 ккал/кг, длиннопламенных 4900 ккал/кг, газовых 5960—6650 ккал/кг, жирных и коксовых 7140—7240 ккал/кг, тощих 7440 ккал/кг.

Выход первичных смол из углей Мгачинского, Бошняковского, Шахтерского, Горнозаводского, Лопатинского и Первомайского месторождений достигает 17—21.

Результаты опытного коксования углей основных месторождений о. Сахалина приведены в табл. 214.

Угли мелового возраста изучены недостаточно. Они малосернистые, спекающиеся, переходные от газовых к жирным и жирные. В прошлом они разрабатывались в Александровском районе.

Палеогеновые угли нижнедуйской свиты и ее аналогов длиннопламенные. Наиболее высокометаморфизованные угли нижнедуйской свиты приурочены к Бродяжскому месторождению. Они отнесены Н. П. Георгиевским к марке Ж—К.

В районе Широкой Пади угли Хокоройского месторождения Ю.М. Ковтуновичем отнесены к газовым. Они легко обогащаются. В нижнедуйской свите выявлены месторождения жирного угля (Пилевское, Белкинское, Северо-Воздвиженское и Воздвиженское).

С нижнедуйской свитой связаны длиннопламенные угли. Они довольно высокозольные, малосернистые, обладают повышенным выходом летучих веществ и смол (12—17% на Лопатинском месторождении).

Угли верхнедуйской свиты наиболее широко распространены и хорошо изучены.

На Мгачинском месторождении угли длиннопламенные. Зольность равна 15—25%, уменьшается к верхним пластам. К югу, в бассейне р. Владимировки, степень метаморфизма углей повышается до газовых и жирных. На Дуйском и Октябрьском месторождениях метаморфизм углей закономерно возрастает в направлении с запада на восток от жирных до коксовых и тощих. Изменение выхода летучих на 1 км широтного направления на Дуйском месторождении (в основном Ж) 3—4%, на Октябрьском (в основном К) 7—8%. На Октябрьском месторождении при довольно высоком выходе летучих (20—22%) наступает потеря спекаемости. На Медвежском месторождении присутствуют тощие, неспекающиеся угли с выходом летучих веществ 14—20%.

На Солнцевском месторождении среднемиоценовые угли относятся к переходным от бурых к каменным. Аналогичные по составу угли развиты на Константиновском и Соболевском месторождениях.

На остальной площади распространены угли бурые или переходные к каменным (табл. 215).

Все сахалинские угли подвержены быстрому окислению и самовозгоранию, кроме углей марки T законсервированной шахты № 13/14. Они не самовозгораются даже при хранении в штабеле высотой 2—3 м в течение более 10 лет. В.М. Рябухо установил, что при хранении угли теряют спекающие свойства. Высота пластического слоя у спекающихся углей понижается через 3—4 месяца хранения на открытом воздухе на 3— 4 единицы. Одновременно понижается теплотворная способность.

В.М. Рябухо по данным опробования пластов углей шахт № 4 и б (Шахтерское месторождение) установил степень выветривания до глубины 200 м. Практика подтверждает эти данные.

Около 30% всех добываемых на о. Сахалине углей обогащается механическим способом (отсадкой в неклассифицированном виде). При этом зольность углей снижается с 20—25% до 10—15%.

Угли месторождений Александровского и Углегорского угольных районов можно использовать как сырье для получения металлургического кокса. Они имеют повышенную спекаемость и плавкость, высокую теплоту сгорания, низкое содержание серы и (в большинстве пластов) легкую и среднюю обогатимость. Они имеют повышенное содержание фосфора, что снижает их качество (см. табл. 214).

ВУХИН производились исследования по подбору коксовой шихты, опытному коксованию и промышленному использованию кокса из сахалинских углей. Промышленное испытание кокса проводилось в печах среднего объема (табл. 216).

Низкое содержание в коксе серы позволяет выплавлять чугун на кислых шлаках.

Работы по подбору коксовой шихты сахалинских углей проводились ВУГИ. Была установлена возможность ввода в шихту 5% полукокса (взамен тощих углей) и 20% газовых углей (концентрата) шахты № 15.

Оптимальной шихтой, по ВУХИН, из которой можно получить наиболее прочный кокс на базе этих углей, должна быть шихта, состоящая из 70—75% жирных углей штольни № 25 Усть-Бошняковского месторождения и 20—25% отощенных Усть-Лесогорского месторождения. Прочность кокса из такой шахты будет характеризоваться остатком в барабане 305—310 кг.

Опытное полузаводское коксование показало, что при сочетании газовых углей Владимиро-Агневского месторождения с неокисленными углями Бродяжского получается прочный кокс. Из шихты, в которой 60% газовых углей Владимиро-Агневского месторождения сочеталось с 30% неокисленных и 10% окисленных Бродяжского месторождения, получился кокс с остатком в барабане 333 кг.

Кокс, полученный из сахалинских углей, содержит много фосфора (0,165—0,189%).

Газовые угли Мгачинского, Бошняковского и Шахтерского (шахта № 1/2) месторождений, длиннопламенные Лопатинского и бурые Горнозаводского месторождений можно рекомендовать для получения искусственного жидкого топлива методом полукоксования. Угли Центрального угленосного района (шахты № 4/6, 10/13, 7), имеющие тугоплавкую золу, могут быть использованы для газификации.