Качество углей Петропавловского угленосного района

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Качество углей Петропавловского угленосного района

07.04.2020

По петрографическим особенностям нижнекарбоновые угли района резко отличаются от среднекарбоновых. Это различие определяет своеобразие и химического состава, и технологических свойств. В табл. 139 приведен типовой вещественно-петрографический состав тех и других углей.

Для верхневизейских углей характерно пониженное содержание гелифицированного и повышенное — спорово-кутинового и фюзенизированного веществ. Угли среднего карбона Петропавловского района по составу не отличаются от углей старых районов Донбасса.

По характеру исходного материала угли нижнего и среднего карбона представлены в основном гумитами. Липтобиолиты встречаются во многих пластах в виде тонких прослоев, достигающих 3 см, или в виде коротких линз. Сапропелиты распространены в виде прослоев, чаще в кровле гумусовых пластов.
Качество углей Петропавловского угленосного района

Среди углей среднего карбона резко преобладают клареновые. В углях верхнего визе широко распространены кларено-дюрены и в меньшем количестве дюрено-кларены и дюрены с тонкоштриховатой и тонкополосчатой текстурой. В целом петрографический состав верхневизейских углей отличается большей изменчивостью по сравнению с углями среднего карбона. Закономерных изменений в вещественном составе углей по площади не наблюдается. В то же время в разрезе самарской свиты отмечаются некоторые различия между пластами верхней и нижней ее частей. Так, в углях нижних пластов (с1, c14 и c6) преобладают споровые кларено-дюрены; в углях верхних пластов (c8в и с10в) обычно содержится, повышенное количество фюзинита, и они относятся к смешанным кларено-дюренам.

Основное промышленное значение для района имеют высококачественные угли нижнего карбона. Угли среднего карбона изучены значительно хуже верхневизейских. Это связано в первую очередь с тем, что они представлены менее ценными марками и имеют значительно худшие показатели по зольности и серности. Угли свит С25—C27 полностью относятся к длиннопламенным; они не спекаются, имеют высокую влагу. Среди углей свит C21—C23 преобладают также длиннопламенные, переходящие в восточной части района в газовые пониженной спекаемости (табл. 140).

Ниже рассматривается технологическая характеристика верхневизейских углей. Зольность этих углей изменяется от 3 до 16% (табл. 141).

Закономерностей в изменении зольности в угольных пластах не обнаруживается. Повышенная зольность отмечается на некоторых участках в пластах с1 и с8.

Состав золы углей колеблется в следующих пределах: Fe2O3 13,6— 54,2%; SiO2 18,8—63,4%; Al2O3 10,2—22,1%; CaO 3,72—22,8%; MgO 0,1—1,9%; MnO 0,15—2,2%; SO3 1,18—12,5%; Na2O и K2O 0,16—2,40%.

Температура плавления изменяется от 1075 до 1300°, что позволяет относить ее к группе легкоплавких и плавких. По составу и температуре плавления золы угли района благоприятны для доменного производства.

Сернистость углей района (Sсоб) изменяется от 0,9 до 4,0%. Преобладающее количество углей района (73%) относится к мало- и среднесернистым. Сернистые (Sсоб 2,5—3,5%) и высокосернистые (Sсоб>3,5%) угли чаще располагаются на востоке и на выходах угольных пластов (табл. 142). Среди основных пластов в районе к мало- и среднесернистым относятся: с1, с4, с41, с5, с9 (с8) и с111 (с11в); более высокой сернистостью характеризуются угли пластов с21, с6 и с8в (с7в).

Содержание колчеданной серы в углях составляет около 40—60% по отношению к общей; относительное содержание сульфатной серы в среднем 2,5%; серы летучей в процессе коксообразования в преобладающем количестве проб 40—44%.

Верхневизейские угли по степени метаморфизма на детально разведанных площадях относятся к марке Г и отчасти ГЖ. В результате специфичности своего петрографического состава они не укладываются в общедонецкую классификацию, которая выработана для клареновых углей среднего карбона. Поэтому в данной работе принята технологическая классификация, разработанная для этих углей ДонУГИ.

Изменение свойств углей по простиранию относительно небольшое. В то же время в северо-восточном направлении, т. е. примерно в направлении падения пластов, происходит заметное увеличение степени метаморфизма (рис. 162). Увеличение метаморфизации углей наблюдается также в стратиграфическом разрезе от верхних пластов к нижним. В соответствии с этим в направлении с юго-запада на северо-восток, а также при переходе от верхних пластов к нижним наблюдается постепенное уменьшение влаги в углях и одновременно увеличение содержания углерода, теплоты сгорания, спекаемости (табл. 143).


Таким образом, угли юго-западной части района относятся к газовым малометаморфизованным, а в северо-восточной — на глубоких горизонтах наблюдается переход к жирным углям. Последние вскрыты пока лишь в двух точках северо-восточнее с. Петропавловки на глубинах 600—800 м (скв. 1905 и 1912). По прогнозу в крайней северо-восточной части района на глубинах 1200 м и более вследствие дальнейшего увеличения метаморфизма ожидается переход углей в марку К.

На площади разведанных газовых углей и переходных к жирным выход летучих веществ (Vг) колеблется в пределах 37—45%, причем эти изменения в большей степени зависят от петрографического состава, чем от степени метаморфизма. Теплота сгорания углей (Qбг) изменяется в пределах 7900— 8500 ккал/кг.

Специфической особенностью углей марки ГЖ нижнего карбона является их высокая плавкость, обусловленная обилием лейптинита. Нередко отмечались факты вытекания пластической массы из аппарата Сапожникова. Толщина пластического слоя для углей верхних пластов самарской свиты равна преимущественно 5—10 мм; в нижних пластах свиты она увеличивается до 10—18 мм.

Наибольшая спекаемость установлена в северо-восточной части района, где развиты угли, переходные к жирным. В соответствии с изменением спекаемости угли верхней половины самарской свиты относятся главным образом к группе Г1 и только на северо-востоке района к группе Г9.

Угли нижней половины свиты на основной площади относятся к группе Г9, переходя, с одной стороны, в крайней юго-западной части в группу Г1 и, с другой (на погруженных северо-восточных площадях), в гж.

Нижнекарбоновые угли района характеризуются легкой, реже средней степенью обогатимости. Изучение обогатимости производилось по многочисленным керновым пробам, а в 1957—1958 гг. также по пластовопромышленным пробам из ствола шахты 1 «Терновской». Результаты как лабораторных, так и полупромышленных испытаний, произведенных различными методами, оказались сходными (табл. 144).

Из табл. 144 видно, что зольность и сернистость концентрируются в мелких классах углей.


Данные фракционного анализа (табл. 145) свидетельствуют о том, что выход концентрата высокий и с небольшой зольностью, следовательно, уголь относится к легкообогатимым. Результаты обогащения углей на ХОКЗе приведены в табл. 146.

В табл. 147 приводятся данные по исследованию обогатимости угольных пластов, вскрытых стволом шахты 1 «Терновской». Исследования производились методом отсадки в лаборатории Днепропетровского горного института. Результаты исследования позволили сделать следующие выводы:

а) угли вскрытых пластов относятся к легкообогатимым;

б) при зольности и сернистости исходного угля соответственно 8— 19% и 1,0—4,0% выход гравитационного концентрата составил 74—88% с зольностью 3—5% и сернистостью 0,9—2,3%;

в) в процессе обогащения повышается спекающая способность углей: толщина пластического слоя увеличивается на 2—3 мм, а в углях с высокой спекающей способностью более чем на 5 мм;

г) при обогащении сернистых углей резко снижается (до 40%) содержание серы в концентрате, что выгодно отличает их от углей среднего карбона;

д) угольная мелочь (класса 0—1 мм) характеризуется высокой флотационной способностью, при этом получается выход концентрата 70—80%) с зольностью 7—8%; время флотации 6—7 минут;

е) угольная пыль (класс 0—0,15 мм), получаемая при рассеве рядовой пробы, является наиболее зольным и сернистым классом.

Минеральные примеси в угле — алевролит и аргиллит, встречается кальцит и реже зерна кварца в легких фракциях (уд. вес менее 2,8), в тяжелых — зерна и сростки пирита с органическим веществом.

Коксующая способность углей нижнего карбона в районе изучалась следующими методами: а) ящичного коксования, проведенного трестом «Днепрогеология» в количестве более 150 пластовых проб; б) коксованием в 200-килограммовой электропечи и в) коксованием в промышленной печи. Опытные шихты для ящичного коксования составлялись с участием углей нижнего карбона в количестве 20—35% вместо среднекарбоновых углей марок Г, ОС или К+ОС в эталонной шихте коксохимических заводов Юга. Полученные коксы по всем показателям не уступали коксу из эталонной шихты.

Коксование углей пластово-промышленных проб из ствола шахты 1 «Терновской» производилось на ХОКЗе методами ящичных коксований и коксованием в 200-килограммовой электропечи с испытанием механической прочности кокса в барабане ИГИ (табл. 148).

Опытная шихта с заменой углей марки ОС углями пласта с5 проверялась коксованием в промышленных коксовых печах (в двух камерах) на ХОКЗе с периодом коксования 15 часов. Испытание механической прочности кокса производилось в барабане Сундгрена при загрузке 410 кг. Результаты испытания (средние из двух определений) приведены в табл. 149.

По макроскопической характеристике, форме кусков и суммарному выходу классов >40 мм опытный кокс не уступал заводскому. Механическая прочность опытного кокса оказалась ниже металлургического (295 кг против 325 кг). Объясняется это рядом технических причин, которые в дальнейшем при эксплуатации месторождений будут устранены, так как представится возможность работать с большими массами исследуемого угля.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: