Химическая характеристика углей нижне- и среднеюрского возраста Тургайского бассейна

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Химическая характеристика углей нижне- и среднеюрского возраста Тургайского бассейна

27.04.2020

Влажность углей. Угли характеризуются повышенной влажностью. Для рабочего топлива среднее содержание влаги изменяется по разным месторождениям в пределах 31—35% (табл. 5), причем повышается с уменьшением зольности. Количество лабораторной влаги по средневзвешенным данным колеблется от 7 до 14%. Высокое содержание влаги характеризует юрские угли бассейна как типичные бурые марки Б2.

Зольность углей. Угли Тургайского бассейна относятся к сравнительно малозольным. Содержание золы в них колеблется от 3 до 40%. Однако средневзвешенная зольность углей, подсчитанная для отдельных месторождений даже с учетом засорения породными прослоями, изменяется от 14% (юг месторождения Эгинсай) до 29% (Черниговское месторождение), а по наиболее крупным и перспективным для освоения месторождениям — от 14 до 19%. Для горючих сланцев средневзвешенное содержание золы составляет 45— 47%.
Химическая характеристика углей нижне- и среднеюрского возраста Тургайского бассейна

Зольность углей тесно связана с их петрографическим составом (табл. 6). Для блестящих и полублестящих она характеризуется наименьшими значениями (4—9%). В полуматовых углях содержание золы повышается до 11—24% и в матовых до 33%. Иногда встречаются малозольные богхеды и полубогхеды. В целом же угли смешанного происхождения обладают несколько большей зольностью.

Температура плавления и состав золы. Температура плавления золы (t3) для гумусовых малозольных углей месторождения Кушмурун изменяется от 1200 до 1390° С. Угли более зольные (матовые и полуматовые), имеют, как правило, более тугоплавкую золу (1400—1650° С). Зола горючих сланцев имеет еще более высокую температуру плавления — 1680° С. В тех же пределах колеблется температура плавления золы углей Приозерного месторождения (табл. 7).


Зола углей Черниговского месторождения, как более зольных и гумусово-сапропелевых, тугоплавкая: температура начала деформации конуса (t1) изменяется от 1120 до 1570° С, a t3 от 1240 до 1640° С. Значительно ниже температура плавления золы углей Харьковского месторождения: t1=1150° С и t3 =1280° С при содержании золы 18,7%. Весьма легкоплавкой является также зола Орловского месторождения. Средние значения температур плавления золы следующие: t1=1086°, t2=1200° и t3=1224°С.

Зола месторождения Киякты является еще более легкоплавкой, чем зола орловских углей. По данным К. И. Сатпаева, температура начала ее плавления (4) равна 1100°C, t2 1150° С, а t3 1170°С.

Основное влияние на температуру плавления золы оказывает ее состав. С повышением содержания кремнезема и глинозема зола становится более тугоплавкой, а увеличение количества окиси железа, кальция и магния понижает температуру плавления. В табл. 8 приведены данные состава золы углей основных месторождений бассейна, а на графике (рис. 20) показана зависимость температуры плавления золы от ее состава.

Выход летучих веществ. Выход летучих на горючую массу изменяется в очень широких пределах — от 36,5 до 86%. Наибольшее количество летучих (73—86%) наблюдается в чистых сапропелитах. В углях смешанного состава оно изменяется от 53 до 70%, но иногда доходит до 78%. Для гумусовых углей выход летучих ниже (36—54%). Наименьший выход летучих (36%) характерен для шелковисто-полуматовых углей, содержащих значительное количество фюзена, а наибольший (66%) для липтобиолитовых. Таким образом, выход летучих веществ зависит в основном от петрографического состава углей. По месторождениям средний выход летучих изменяется от 42 до 59%. При этом наибольшие значения характерны для гумусово-сапропелитовых углей Черниговского месторождения, а наименьшие — для фюзеновых углей месторождения Кызылтал. Выход летучих из углей наиболее крупных месторождений, перспективных для первоочередного освоения, составляет 45—50 %.

Содержание серы в углях разных месторождений бассейна изменяется в больших пределах — от сотых и десятых долей процента до нескольких процентов, реже 10%, а в единичных пробах до 28%. Для большинства месторождений среднее содержание серы в углях выдерживается в пределах 0,3—1,1%- Повышенной сернистостью отличаются угли южной части месторождения Эгинсай (рис. 21) (карьерный участок), месторождений Кушмурун и Панфиловского.

Для эгинсайских углей содержание серы изменяется в единичных пробах от 0,03 до 17%, а для кушмурунских от 0,2 до 10%. Наиболее сернистыми являются угли черниговской (пласты А, Б, В) и нижней части кушмурунской (пласты HM и Промежуточные) свит. Среднее содержание серы в этих пластах 4—4,5%. Установлено, что количество серы в углях пласта Нижнего Мощного особенно увеличивается на тех участках, где пласт ложится почти непосредственно на породы фундамента (базальты туринской серии или глины коры их выветривания). Содержание серы в горючих сланцах (пласты Промежуточные) изменяется от 0,14 до 18,8%.

Из месторождений, рекомендуемых к освоению в первую очередь, низким содержанием серы отличаются угли Приозерного и Орловского месторождений (0,1—1,1 %). Сернистость углей нижнеюрского возраста в среднем почти в 2 раза выше, чем углей средней юры (1,5% против 0,8%).

Сера углей представлена органической, пиритной и сульфатной разновидностями (табл. 9). Для месторождения Кушмурун содержание органической серы изменяется от 0,3 до 4,3% (максимально в пласте НМ). Сера пиритная содержится в количествах от 0,1 до 5,0%, сера сульфатная — десятые и сотые доли процента.

В углях Приозерного месторождения наиболее распространенной является органическая сера (в среднем 0,5%), несколько ниже содержание пиритной серы. Сульфатная сера, как и на других месторождениях бассейна, встречается в наименьшем количестве (среднее 0,06%). Такое же соотношение разновидностей серы получено для малозольных и малосернистых углей Орловского месторождения. Значительно преобладает в них сера органическая, пиритная почти в 2 раза меньше, а сульфатная составляет 0,1 %.

В качестве примера, показывающего характер распределения разновидностей серы в различных пластах угля одного месторождения, приводятся данные 127 определений (материалы К. Г. Гавриловой) для пластов месторождения Эгинсай (табл. 10).

В углях пласта Мощного и пластов M1—M4 сера органическая, как правило, преобладает над пиритной и составляет максимально 2,02%. Только в пласте M1, так же как в верхних пластах карьерного участка и углях северной части месторождения пиритной серы больше, чем органической. Сера сульфатная присутствует в углях Эгинсая в небольших количествах (0,03—0,26%).

Элементарный анализ показал, что содержание углерода в углях колеблется в среднем по месторождениям от 67 до 74,4%, что характерно для типичных бурых углей марки Б2. По количеству углерода угли убаганской серии имеют несколько более низкую степень углефикации, чем угли карашиликской серии, где его содержание достигает 78% (Бурлук). По основным промышленным месторождениям оно составляет в среднем 70,1—71,3%.

Результаты исследований Е.И. Таракановой показали, что максимальное содержание углерода (76—86,4%) обнаруживается соответственно в полубогхеде и богхеде, т. е. в чистых сапропелитах. В гумусово-сапропелевых углях оно изменяется от 70,1 до 74,5%. Из числа гумитов наибольшее количество углерода (72,9%) получено ею для фюзенового, шелковисто-полуматового угля и смоляного липтобиолита. Для малозольного блестящего угля, а также для матового угля Е.И. Таракановой установлено более низкое содержание углерода.

Количество водорода изменяется от 4,5% для месторождений Кызылтал, Байконур и Панфиловского до 5,9% для Черниговского месторождения. Максимальное количество водорода (8,6%) отмечено для сапропелевых углей. В углях смешанного состава (гумито-сапропелитах) оно несколько ниже. Наименьшее количество водорода (3,9%) обнаружено Е.И. Таракановой в полуматовом угле.

Сумма кислорода и азота изменяется от 19,7 до 26,5%, в том числе по основным промышленным месторождениям от 22,9 до 25,8%.

Теплота сгорания рабочего топлива изменяется в среднем от 2759 ккал/кг (черниговские угли) до 3538 ккал/кг (эгинсайские угли). Теплота сгорания рабочего топлива для углей других месторождений колеблется в пределах 2929—3400 ккал/кг. Учитывая, что для исследований отбирался и парафинировался керн мокрого, только что вынутого из скважины угля, фактическая теплота сгорания рабочего топлива, по-видимому, должна быть значительно выше.

Средняя калорийность сухого топлива для различных месторождений бассейна изменяется от 4648 ккал/кг (Черниговское месторождение) до 5880 ккал/кг (Орловское) и 5942 ккал/кг (Савинковское месторождение). Изучение состава углей показало, что калорийность их находится в прямой зависимости от содержания в них углерода и в обратной — от содержания в них золы. Существует также определенная связь между калорийностью углей и их петрографическим составом. Наивысшей калорийностью сухого топлива обладают сапропелевые угли: богхед 8706 ккал/кг, полубогхед 7715 ккал/кг, тускло блестящий гумито-сапропелит 7845 ккал/кг и горючий сланец 3703 ккал/кг. Гумиты дают в общем несколько более низкую теплоту сгорания — от 4088 ккал/кг (матовый уголь) до 6594 (смоляной липтобиолит) —6696 ккал/кг (блестящий уголь).

Средняя теплота сгорания горючей массы углей колеблется по месторождениям в пределах 6540—7962 ккал/кг, в том числе для основных промышленных месторождений 6607—6925 ккал/кг. Наблюдается отчетливая связь калорийности горючей массы углей и их петрографического состава. Наиболее высокими значениями она характеризуется для сапропелитов (7595—8933 ккал/кг), затем для гумусово-сапропелевых углей (6773—8415 ккал/кг) и липтобиолитов (7394 ккал/кг). Внутри гумитов калорийность на горючую массу повышается от матовых углей (6364 ккал/кг) к блестящим (6991 ккал/кг). Теплота сгорания горючих сланцев 6726 ккал/кг.

Удельный вес углей бассейна изменяется в прямой зависимости от зольности от 1,30 до 1,58 г/см3. Объемный вес колеблется в пределах 0,97 (фюзеновые угли) — 1,36 г/см3. Для большинства месторождений средний объемный вес углей при подсчете запасов принимался равным 1,22—1,23 г/см3.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: