Качество углей Саяно-Партизанского угленосного района

Угли района состоят из полублестящих (56,7%), блестящих (37, 4%), полуматовых и матовых петрографических разностей (15,9%). Цвет их черный, блеск — от смолистого до шелковистого, структура однородная или густоштриховатая, текстура массивная или тонкослоистая.

Угли содержат минеральные примеси в виде пленок пирита и кальцита, приуроченных к трещинкам, а также в виде рассеянных в массе угля зерен кластического материала.

По результатам спорово-пыльцевого анализа, исходным растительным материалом для углей служили преимущественно высшие растения, принадлежащие к классам хвойных, гинкговых, саговых, плауновых и папоротникообразных. Основная масса всех петрографических типов углей слагается стеблевыми остатками этих растений, находящихся в разной степени гелификации — от витрена до ксиловитрена и аттрита (табл. 100).

Угли Саяно-Партизанского района относятся к гумусовым, а некоторые (пластов «Рыбного», «Подсланцевого», «Верхнего») — к сапропелево-гумусовым. Накопление растительного материала, видимо, происходило в условиях обводненного, возможно, проточного лесного болота с уровнем воды выше торфяного слоя, о чем свидетельствует кларено-витреновый состав углей, обогащение их сапропелевым материалом, относительно незначительное содержание фюзенизированных элементов и сильная гелификация растительных тканей. Сапропелево-гумусовые угли накапливались, вероятно, в более глубоких озерных частях болота, что подтверждается присутствием в углях сапропелевого материала и водорослей типа Pila.

Степень метаморфизма углей района по цвету спор и витренизированного вещества определена под микроскопом как газовая средней под-стадии.

Химические свойства саяно-партизанских углей изучались с помощью технического анализа (3303 пробы), элементарного анализа (681 проба), пластометрии (2108 проб), определения теплоты сгорания (358 проб), проведения полукоксования (206 проб) и определения объемного веса (368 проб). В табл. 101 приводятся результаты анализа углей.

В зоне окисления углей характеристика последних значительно изменяется. С увеличением глубины изменчивость качественных показателей постепенно уменьшается до определенной границы, ниже которой устанавливается постоянство показателей качества угля. Разведочными работами установлено, что нижняя граница зоны окисленных углей находится на разных глубинах в зависимости от уровня подземных вод и степени трещиноватости пород и углей. На пологом юго-западном крыле Саяно-Партизанской мульды нижняя граница окисленных углей находится на глубине в среднем 14 м, а на крутом северо-восточном она погружается в среднем до 70—80 м, а иногда и более 100 м.

Зона окисленных углей, независимо от глубины ее проникновения, легко разделяется (сверху вниз) на две основные подзоны: негодных выветрелых и окисленных углей (табл. 102).

Угли, находящиеся в подзоне выветрелых углей, непригодны для промышленного использования. В топках они не горят. Окисленные угли, особенно угли нижнего горизонта, относительно устойчивы и являются хорошим энергетическим топливом; по-видимому, они найдут применение в качестве технологического сырья. Приведенные в табл. 101 данные свидетельствуют об относительном постоянстве элементарного состава органической массы саяно-партизанских углей и газовой степени их метаморфизма.

Результаты полукоксования углей района и состав их золы приведены в табл. 103. Как видно из данных таблицы, более высокий выход первичной смолы дают угли базального горизонта (пласт «Рыбный» — 15,3%). В пластах угля нижнего угольного и верхнего угольного горизонтов выход первичной смолы соответственно 12,3 и 14%. При пересчете на горючую массу выход смолы достигает 17—18%. Первичная смола некоторых пластов угля района подвергалась химическому анализу (табл. 104).

Незначительное количество парафинов и умеренное содержание фенолов ставят смолу углей Саяно-Партизанского района в разряд довольно ценных. По некоторым пластам угля производилась разгонка первичной смолы на фракции (табл. 105). Таким образом, саяно-партизанские угли, дающие 17—18% выхода смолы на горючую массу, при удовлетворительном ее качестве и значительном выходе летучих фракций могут найти применение как сырье для производства искусственного жидкого топлива.

Исследования золы углей района показали, что состав ее следующий: кремнезем, глинозем, окислы железа, окись магния, окись кальция, сера. Следует обратить внимание на высокое содержание глинозема в золе углей пластов: «Алдаракского III», «Сланцевого», «Надсланцевого», «Партизанского» и «Верхнего». Для 13 пластов произведены расчеты температуры плавления золы по формуле Пробста. Расчетами установлено, что зола углей района относится к числу тугоплавких — температура плавления от 1200 до 1466°, чаще 1300—1350°.

Испытания углей в топках локомобилей показали, что при их сгорании получается мало золы и нормальный, легко удаляемый шлак, что весьма важно для энергетических углей.

По 13 основным пластам района произведен также спектральный анализ (107 проб) золы углей.

Технологические свойства углей в лабораторных и полузаводских условиях изучались: ВУХИНом в г. Свердловске, Кузнецким научно-исследовательским угольным институтом в г. Новокузнецке и ЗС ФАН СССР в г. Новосибирске. Ситовый состав пластово-промышленных проб приводится в табл. 106.

Обогатимость углей определялась как в лабораторных, так и в полузаводских условиях (табл. 107) соответственно по 1732 рядовым и 19 пластово-промышленным пробам. В лабораторных условиях обогащение углей производилось в тяжелых жидкостях. Исследования показали, что угли обладают в основном средней и легкой обогатимостью при высокой ценности концентрата, за исключением угля пласта «Рыбного», который трудно обогащается и дает низкий выход концентрата.

Отдельные пробы угля были труднообогатимы со средней ценностью концентрата, но это компенсируется высокой ценностью промпродукта, зольность которого колеблется от 19,7 до 35,3 %. При такой зольности промпродукт может быть использован как энергетическое топливо.

Коксующие свойства углей района изучались по 19 пластово-промышленным пробам, причем коксование производилось самостоятельно, а также в шихте с кузнецкими и улухемскими углями. Исследования показали, что самостоятельно саяно-партизанские угли металлургического кокса не дают. С целью определения степени пригодности этих углей для получения металлургического кокса в шихте с другими углями произведено 40 опытов в полузаводских условиях, результаты которых приведены в табл. 108.

Следовательно, угли района при существующей технологии могут употребляться в коксовой промышленности как составная часть шихты в количестве 20—30% совместно с жирными и тощими углями.

На основании комплексного изучения саяно-партизанских углей можно сделать следующие выводы об их качестве.

1. Угли района существенно гумусовые, каменные, газовой степени метаморфизма (средняя подстадия) с повышенным содержанием золы, серы, переменным содержанием фосфора и повышенным выходом летучих.

2. Технологические свойства углей характеризуются:

а) средней и легкой обогатимостью при высокой ценности концентрата и промпродукта;

б) пониженной спекаемостью, выражающейся величиной пластического слоя 10—13 мм, и низкой термостойкостью жидкой части пластической массы;

в) низкой коксующей способностью, обусловившей участие их в шихте для получения металлургического кокса в количестве не более 20—30%.

3. Угли района являются высококалорийным энергетическим топливом, пригодным для получения из них искусственного жидкого топлива, а зола их может быть сырьем для алюминиевой промышленности.