Качество углей среднего карбона Донецкого бассейна

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Качество углей среднего карбона Донецкого бассейна

05.04.2020

На площади бассейна угли среднего карбона изменяются в широком диапазоне — от близких к бурым до антрацитов.

Наименее метаморфизованные угли, переходные от бурых к длиннопламенным, распространены только по северной окраине бассейна (Старобельско-Миллеровская площадь) и на крайнем западе (Петриковский и Ново-Московский районы).

Зона распространения длиннопламенных углей также тяготеет к северной и западной окраинам бассейна: южная часть Старобельско-Миллеровской площади, Лисичанский, Петропавловский районы, крайняя южная часть Красноармейского района (Кураховские шахты) и западная часть Донецко-Макеевского района (Трудовские шахты).

Газовые угли имеют значительное распространение в северной полосе мелкой складчатости и в западной части бассейна. Важнейшими районами развития и добычи газовых углей являются: Красноармейский, Донецко-Макеевокий (западная часть), Алмазно-Марьевский (северная часть) и Луганский. Кроме того, газовые угли имеются на западной оконечности Центрального района и на севере Краснодонского и Каменско-Гундоровского районов.

Угли основных коксующихся марок — Ж, К и ОС — распространены в виде узкой полосы шириной 15—20 км, которая в западной части бассейна проходит с юго-запада на северо-восток через Донецко-Макеевский, Центральный районы и юг Алмазно-Марьевского. Эти районы в балансовых запасах углей марок Ж, К, ОС составляют около 70%, а в добыче соответственно около 80%.

К востоку от Алмазно-Марьевского района зона развития углей Ж, К, ОС приурочена к северной полосе мелкой складчатости — районы Селезневский, Луганский, Краснодонский, Каменско-Гундоровский, Белокалитвенский, Тацинский. Конфигурация зон распространения отдельных марок здесь очень прихотливая и определяется элементами мелких структурных форм.

К юго-востоку от полосы развития углей марок Ж, К, ОС расположена область тощих углей и полуантрацитов, охватывающая восточную часть Донецко-Макеевского района, западную Чистяково-Снежнянского, почти весь Селезневский, Ореховский районы и юг Краснодонского, Каменско-Гундоровского и Белокалитвенского районов.

В центральной и юго-восточной частях бассейна находятся важнейшие районы развития антрацитов: Чистяково-Снежнянский, Боково-Хрустальский, Должанско-Ровенецкий, Гуково-Зверевский, Шахтинско-Несветаевский.

Основными параметрами, определяющими качественные различия углей и направление использования их в промышленности, являются: зольность, содержание серы и фосфора, выход летучих веществ, элементарный состав и теплота сгорания.

Для коксующихся углей, кроме того, важное значение имеют показатели спекаемости: толщина пластического слоя и характер коксового остатка.

Для антрацитов и полуантрацитов дополнительными показателями служат механическая прочность и объемный выход летучих веществ.

Классификационными параметрами по ГОСТу 8180—59 являются выход летучих веществ и показатель спекаемости; остальные параметры берутся для каждой шахты в качестве дополнительной характеристики топлива в зависимости от направления его использования. Некоторые из этих показателей нормируются стандартами — ГОСТы 8181—56, 8182—56, 8183—56, 8184—56 и др.

Зольность. В Донецком бассейне преобладают угли с повышенной зольностью — Aс 12—18%. Четко выраженных закономерностей в изменении зольности углей на площади бассейна не наблюдается. Во всех районах имеются угли весьма различные по зольности, причем зольность изменяется в пределах каждого пласта. Можно отметить единичные пласты, характеризующиеся на значительных площадях пониженной зольностью (Aс до 9%), например m3, l3, k5, h7.

Малозольные угли встречаются, как правило, в пластах простого строения, по генетическому типу относящихся к маловосстановленным. Пласты сложного строения, особенно восстановленного типа, обычно отличаются высокой зольностью. Однако эти закономерности строго не выдерживаются. Высокая зольность углей (выше 25%) встречается сравнительно редко. Колебания средних значений пластовой зольности для различных марок по районам иллюстрируются табл. 36.
Качество углей среднего карбона Донецкого бассейна

До 1960 г. верхний предел зольности (Aс) для кондиционных углей марок Д, Г, Ж, К и ОС был установлен 45%; для тощих и антрацитов 40%. С 1960 г. введены более жесткие нормативы: для коксующихся углей 40%, для энергетических 30%. Предельная зольность углей для большинства направлений использования лимитируется потребительскими нормами в пределах 25—37,5%. Зольность (Aс) угля для непосредственного коксования допускается до 8%, для обогащения на фабриках коксохимических заводов — не должна превышать 25%.

Важным показателем для промышленной оценки углей является температура плавления золы. По этому показателю угли бассейна относятся к углям с золой средней плавкости: преобладающая температура плавления (t3) 1200—1300°.

Химический состав золы углей изменяется в широких пределах. Для маловосстановленных углей характерно преобладание в составе золы кремнезема и глинозема, для восстановленных — основных окислов (Fe2О3+CaO+MgO), особенно окислов железа.

Сера. По ГОСТу 8181—56 принята следующая группировка углей бассейна по содержанию серы:

В промышленности широко применяется более обобщенное деление по сернистости на четыре группы:

По ГОСТу 8181—56 для углей, идущих непосредственно на коксование, верхний предел содержания серы (Sобс) установлен 3%, а для углей, направляемых для обогащения на фабрики коксохимических заводов, — 4,5%.

Угли бассейна относятся преимущественно к сернистым. Содержание серы в углях подчинено некоторым закономерностям: пониженная сернистость характерна для маловосстановленных углей и, наоборот, повышенная — для восстановленных. В разрезе всех свит на площади бассейна наблюдается широкий диапазон колебаний содержания серы. Установлена, однако, преимущественно пониженная сернистость углей в юго-западной части бассейна и повышенная на севере, что увязывается с планом распространения углей по типам. Закономерности в распространении серы в углях по маркам не наблюдается. Средние показатели сернистости углей в основных районах и распределение углей по группам сернистости дается в табл. 37 и 38.

Малосернистые угли наиболее часто встречаются в Красноармейском и Донецко-Макеевском районах; в центральных и северных районах они отмечаются в единичных пластах и на ограниченных участках. Из наиболее малосернистых пластов можно назвать следующие: h3, h7, h8, k5, l3, m3.

Содержание органической серы в углях колеблется в пределах 0,3—1,2%; сульфатной 0,1—0,2%. Резкие колебания в содержании общей серы происходят за счет сульфидной серы.

Фосфор. Содержание фосфора в донецких углях не является лимитирующим показателем и составляет обычно от 0,007 до 0,017%; более высокие содержания (до 0,026%) отмечаются очень редко, например, в Центральном районе — пласт l81.

Влага. Максимальное содержание аналитической влаги (Wa) 10—15%—имеют угли марки ДБ; в длиннопламенных углях влажность составляет 4—12%; в газовых, близких к марке Д, 3—5% и в собственно газовых 1,2—3%. Минимальной влажностью (0,5—1,5%) обладают угли марок Ж, К, ОС; в антрацитах влажность увеличивается до 2-4,5%.

Некоторое колебание влажности углей в пределах одной и той же марки бывает обусловлено влиянием генетического типа; в маловосстановленных углях она обычно выше, чем в восстановленных. Особенно это заметно в слабометаморфизованных углях (Д, Г), где разница достигает 2—4%.

Влажность рабочего топлива (Wp) изменяется аналогично Wa от максимальных значений в области длиннопламенных углей (13%) до 6% в газовых и до 3,5—5% в углях марок Ж, К, ОС, Т. В антрацитах, содержание влаги (Wр) повышается до 5—6 %.

Выход летучих веществ на горючую массу (Vг) изменяется в донецких углях от 2% для наиболее метаморфизованных антрацитов до 47% в некоторых длиннопламенных углях.

Выход летучих является одним из основных классификационных показателей, определяющих в первом приближении степень метаморфизма угля. Однако на выход летучих влияет достаточно заметно также генетический тип и вещественно-петрографический состав угля. Поэтому этот показатель недостаточно четко разграничивает угли по технологическим свойствам и в современной классификации углей между смежными марками допускается перекрытие. Угли с выходом летучих более 35% вообще не могут классифицироваться по этому показателю, поскольку колебания выхода летучих в газовых, длиннопламенных и. переходных к бурым углях происходят в одних и тех же пределах.

Угли высоких стадий метаморфизма (марки Т, ПА, А) по выходу летучих веществ, рассчитанному по весу, тоже не могут быть разделены на марки; для этих углей в качестве классификационного показателя используется объемный выход летучих веществ.

Элементарный состав. Средний элементарный состав углей Донецкого бассейна по маркам приводится в табл. 39.

Во многих работах элементарный состав приводится в расчете не на горючую, а на условную органическую массу. Содержание углерода на органическую массу (С°) является важным показателем степени метаморфизма, особенно в области длиннопламенных и газовых углей. Ниже приводятся характерные значения C° по маркам:

Зависимость содержания углерода и кислорода от выхода летучих веществ иллюстрируется на рис. 117, а, б.

Теплота сгорания. Теплота сгорания горючей массы угля (Qбг) зависит в основном от степени метаморфизма его (рис. 117, в). Ниже приводятся характерные значения Qбг по маркам углей:

Таким образом, максимум теплоты сгорания приходится на угли марок К и ОС.

Теплота сгорания рабочего топлива (Qнр) зависит не только от степени метаморфизма угля, но и от количества балласта. Для рядовых углей с зольностью в среднем 15—18% средние величины Qрн, по данным ДонУГИ, составляют:

Спекаемость. Спекаемость является одним из важнейших свойств углей, определяющих технологию их использования, и поэтому наряду с показателем выхода летучих (Vг) служит классификационным параметром.

Спекаемость, в первую очередь, функция степени метаморфизма углей. Свойство спекаемости появляется у длиннопламенных углей (у = 0—5 мм), достигает максимума в области жирных углей (у = 13—38 мм) и исчезает на границе углей марок ОС и T (рис. 118).

При равной степени метаморфизма наблюдаются довольно значительные колебания спекаемости в зависимости от степени восстановленности углей. Вследствие этого угли на диаграмме располагаются в виде довольно широкой полосы. Угли, попадающие в нижнюю часть этой полосы, соответствуют маловосстановленным, а угли, попадающие в верхнюю часть, — восстановленным. В соответствии с этим крайне мало-восстановленные угли типа а в процессе метаморфизма образуют естественный ряд: Д, Г6, Ж8, Ж13, К14, ОС6, ОС, тогда как восстановленные угли дают ряд Д, Г6, Г16, Ж21, КЖ, К14, ОС6, ОС.

Механическая прочность углей. Механическая прочность снижается от длиннопламенных углей к жирным и коксовым и затем повышается к антрацитам. На рис. 119 показана зависимость механической прочности углей, определенной по методу копра, от степени метаморфизма.

Удельное электрическое сопротивление (р). В качестве показателя удельного электрического сопротивления принят его логарифм. Логарифм удельного электрического сопротивления для углей изменяется от 5 до 9, а для антрацитов от 0,5 до 8. Значительный диапазон изменения lgp в области антрацитов позволяет использовать этот показатель для дробной их классификации. Зависимость между lgp и степенью метаморфизма углей и антрацитов показана на рис. 120.

Удельный вес органической массы изменяется в углях от длиннопламенных до тощих в пределах 1,2—1,3, а у антрацитов от 1,3 до 1,6 (рис. 121).


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: