Реферат на тему:
Класифікація твердих горючих копалин
В основу генетичних класифікацій викопного вугілля покладені знання про
їхню хімічну природу і походження. Вони повинні служити надійною основою
для створення промислових класифікацій і давати рекомендації для
раціонального використання кожного виду горючої копалини.
Перша генетична класифікація вугілля була запропонована німецьким
палеоботаніком Потоньє. Він виділив у викопному вугіллі три основних
класи: 1) гуміти, 2) сапропеліти, 3) біоліти.
Пізніше Ю.А.Жемчужников запропонував свою генетичну класифікацію, у якій
виділив дві групи (гумоліти і сапропеліти), а кожну групу розділив на
два класи (1–гуміти, 2–ліптобіоліти, 3–сапропеліти і
4–сапроколліти).
Гуміти утворилися з вищих рослин, а сапропеліти — з нижчих рослин і
тваринного планктону. Пізніше був виділений проміжний клас
гуміто-сапропелітового вугілля. Аронов і Нестеренко розділили вугілля на
чотири генетичних класи: гуміти, ліптобіоліти, сапропеліти й особливо
тверді горючі копалини. Перераховані класифікації не мають принципових
відмінностей і використовуються для дослідження впливу генезису вугіль
на їхні властивості.
З усіх класів вугілля найбільш поширені і повно вивчені гуміти.
Сапропеліти істотно відрізняються від гумітів відсутністю шаруватості,
однорідним складом і дуже високою густиною.
При аналізі ізометаморфного вугілля було встановлено, що воно
відрізняється за своїми фізичними і хімічними властивостями. Вивчення
якісних показників вугілля у залежності від виходу летких речовин
показало, що всі донецьке вугілля в ряді метаморфізму за відповідними
характеристиками розташовуються смугою, обмеженою лініями максимальних і
мінімальних значень виходу летких речовин. Видавський встановив, що при
одному й тому ж ступені вуглефікації вугілля має різні елементний склад
і властивості, і пояснив це різною окисною здатністю, а надалі,
розглядаючи умови утворення, увів поняття “відновленість”, більш
відповідне хімічному перетворенню органічних речовин у процесі утворення
гелефікованої речовини, яка представляє основний петрографічний
компонент донецького вугілля.
Відновленість вугілля — один з головних генетичних факторів, що
обумовлюють розмаїтість їхніх властивостей. Утворення вугілля різних
типів за відновленістю обумовлено палеогеотектонічною обстановкою,
геохімічним складом води і мінерального середовища, у якому відбувалося
вуглеутворення.
Поняття про ступінь відновленості вугіля виникло на базі виявлених
розходжень хіміко-технологічних властивостей ізометаморфного вугілля
Донбасу. Вугілля, яке містить велику кількість кисню і має меншу теплоту
згоряння, гіршу спікливу здатність і меншу розчинність в органічних
розчинниках, було названо “менш відновленим”, а вугілля з протилежними
властивостями — “більш відновленим”. Це явище пояснюється різними
первинними умовами утворення вугілля. Пізніше були виявлені особливості
петрографічних характеристик і хімічного складу різновідновленого
вугілля усього ряду вуглефікації для різних родовищ і басейнів.
Встановлено, що вплив відновленості позначається, насамперед, і найбільш
яскраво на властивостях вітринітів. Тому розподілу на типи за
відновленістю піддається тільки вугілля, складене переважно вітринітом
(вітренове, кларенове, кларено-дюренове). Всі інші типи гумітового
вугілля є маловідновленими.
Кожний з типів вітриніту характеризується комплексом ознак, визначеним
діапазоном зміни кожної ознаки і виявляється у вугіллі будь-якої стадії
вуглефікації.
За петрографією типи вітриніту відрізняються за кольором, структурою,
формою залягання, розміром частинок і за оптичними показниками:
відбивною здатністю, показникам заломлення і коефіцієнтом пропуску.
Вихідним матеріалом кожного з типів вітриніту можуть бути будь-які
тканини лігніно-целлюлозного складу вищих рослин і вуглеводний матеріал
нижчих.
У хіміко-технологічному аспекті типи вугілля за відновленістю протягом
усього вуглефікаційного ряду розрізняються за вмістом водню, виходом
летких речовин, теплотою згоряння і густиною органічної речовини.
Найбільш чітко ці відмінності видні на буровугільній і кам’яновугільній
стадіях і менше в антрацитах, у яких генетичні типи зближуються за
хімічними властивостями і більш чітко розрізняються за фізичними
показниками (анізотропія відбивної здатності вітриніту). Для кам’яного
вугілля яскравою характеристикою ступеня відновленості є показники
спікливості, а для бурого — вміст гумінових кислот і кисневих
функційних груп. У Донецьком басейні вміст загальної і піритної сірки
використовується як один з показників ступеня відновленості, однак
аналіз даних по іншим басейнам показав, що в цілому такої закономірності
не існує.
Для Донецького басейну доведено, що відновлене вугілля утворилося в
сильно обводнених, більш анаеробних умовах під вапняковою покрівлею, в
основному в лужному і нейтральному водному середовищі. Для утворення
відновленого вугілля необхідно швидке занурення неокисленого рослинного
матеріалу під водний покрив і лужний потенціал вод, які вміщають
рослинний матеріал, що розкладається.
Перебування поруч відновленого і мало відновленого вітринітів може
свідчити про наявність процесів, у яких одна частина органічного
матеріалу окиснюється за рахунок відновлення іншої.
При побудові геолого-вуглехімічної карти Донбасу було введено чотири
генетичних типи вугілля у порядку зростання ступеня відновленості, а
потім був доданий п’ятий:
оа — особливо маловідновлений;
а — маловідновлений:
б — проміжний;
в — відновлений;
вв — сильно відновлений.
Генетичний тип за відновленістю визначається за діаграмою ДонУГІ —
Артемгеологія.
Згідно геологічним даним максимальна відновленість залишків рослин
спостерігається в анаеробних лужних морських чи мінералізованих умовах.
Якщо вуглефікація є результатом впливу факторів, що впливали на усю
вугленосну товщу, і їй підлеглі всі пласти, то зміна генетичного типу за
відновленістю явище фаціальне і характерне для кожного пласта окремо.
Встановлено, що для пластів мало відновленого вугілля характерна проста
будова, груба площинність, слабка мінералізація переважно
піщано-глинистим матеріалом, сильна розкладеність гелефікованої
речовини.
Пласти з відновленим вугіллям мають складну будову, тонку чи навіть
мікросмужкуватість, включення тонкодисперсного піриту і меншу
розкладеність гелефікованої речовини зі збереженою морфологічною
структурою рослинних залишків.
Ознаки генетичного типу зберігають своє значення у всьому ряді
вуглефікації, є показники що їх характеризують. У вугілля низького і
середнього ступеня вуглефікації це товщина пластичного шару, вміст
вуглецю, водню, кисню, і сірки. У вугіллі високого ступеня вуглефікації
— це геологічна будівля пласта, петрографічний склад, присутність
тонкодисперсного піриту, вміст сірки, склад золи, механічна міцність і
анізотропія відбивної здатності вітриніту.
Діагностичне значення при визначенні відновленості вітринітового вугілля
має вихід летких речовин і смоли напівкоксування, вміст водню, вуглецю і
сірки, щільність і показники спікливості, що, крім щільності, вище у
відновленого вугілля.
У Радянському Союзі були розроблені басейнові промислові класифікації,
побудовані для кам’яного вугілля в основному на двох параметрах: виході
летких речовин на суху беззольну масу і товщині пластичного шару.
Граничні значення цих і інших параметрів для вугілля аналогічних марок у
різних басейнах різні, у результаті чого вугілля з тими самими
параметрами попадають у різні технологічні групи. Для деякого вугілля з
великим вмістом лейптиніту через сильну текучість пластичної маси немає
можливості замірити товщину пластичного шару, як це має місце при
дослідженні вугілля Кізеловського басейну.
На сьогодні, коли все частіше доводиться одержувати кокс із вугілля
різних басейнів, потреба в створенні єдиної класифікації вугілля
безсумнівна, причому вона повинна базуватися на науково-обґрунтованих
параметрах, що відбивають склад і властивості вугілля.
У Радянському Союзі були проведені численні наукові дослідження,
спрямовані на розробку єдиної класифікації викопного вугілля як основи
їхнього раціонального використання в енергетиці, хімічній промисловості
та в інших напрямках його переробки, які покладені в основу введеного з
1990 року ДСТ 25543-88 “Вугілля бурі, кам’яні й антрацити. Класифікація
за генетичними і технологічними параметрами”.
У залежності від розміру середнього показника відбиття вітриніта (R0),
теплоти згоряння на вологий беззольний стан (Qsds) і виходу летких
речовин на сухий беззольний стан (Vdaf) вугілля підрозділяють на буре,
кам’яне й антрацити (табл. 2.3).
Таблиця 2.3 – Види викопного вугілля
Вид вугілля Середній показник відбиття вітриніта R0, % Теплота згоряння
на вологий беззольний стан Qsds , МДж/кг Вихід летких речовин на сухий
беззольний стан Vdaf, %
Буре вугілля
Кам’яне вугілля
Антрацит Менше 0,60
Від 0,40 до 2,59
2,40 і більше Менше 24
24 і більше
– –
9 і більше
менше 9
Все викопне вугілля розділене в залежності від величини середнього
показника відбиття вітриніту на 17 класів, а за вмістом фюзенізованих
компонентів — на 5 категорій. Зведено розподіл вугілля на типи. Тип
бурого вугілля визначається за максимальною вологоємністю на беззольний
стан (Wafmax). Введено також 6 типів бурого вугілля. Типи вугілля (9)
визначаються за виходом летких речовин на сухий беззольний стан (Vdaf),
а в антрацитів — за об’ємним виходом летких речовин на сухий беззольний
стан (Vdafоб) . Виділено 3 типи.
Підтипи вугілля визначаються:
у бурого вугілля (5 підтипів) — за виходом смоли напівкоксування на
сухий беззольний стан (Tskdaf);
у кам’яного вугілля (8 підтипів) — за товщиною пластичного шару (у) і
індексу Рогу (RI);
для антрацитів (6 підтипів) — за анізотропією відбиття вітриніту
(AR,%).
Усе вугілля позначають семизначним кодовим числом, у якому:
перші дві цифри показують клас і характеризують середнє значення
величини показника відбиття вітриніту для даного класу, помножене на 10;
третя цифра вказує категорію і характеризує середнє значення суми
фюзенізованих компонентів, поділене на 10;
четверта і п’ята цифри вказують тип і характеризують: для бурого вугілля
— середнє значення величини максимальної вологоємності на беззольний
стан, для кам’яного вугілля — середнє значення величини виходу летких
речовин на сухий беззольний стан, для антрацитів — середнє значення
величини об’ємного виходу летких речовин на сухий беззольний стан для
даного типу;
шоста і сьома цифри вказують підтип і характеризують; для бурого вугілля
середнє значення величини виходу смоли напівкоксування на сухий
беззольний стан, для кам’яного вугілля — середнє значення товщини
пластичного шару, для антрацитів — середнє значення величини
анізотропії відбиття вітриніту для даного підтипу.
Буре, кам’яне вугілля й антрацити розділені на 14 технологічних марок,
24 групи і 40 підгруп у залежності від їхніх технологічних властивостей.
Генетичні і технологічні показники встановлюють для кожного шахтопласту
за пластовою пробою з неокисненої зони. Відповідно до технологічних
властивостей у ДСТ зазначені напрямки використання вугілля.
Для суміші вугілля пластів і ділянок (однієї шахтовидачі) визначають для
кожного пласта чи ділянки показники, передбачені ДСТ, і на підставі
отриманих даних, з урахуванням запланованої участі в суміші кожного
пласту чи ділянки, обчислюють середньозважені показники і за таблицями
визначають кодовий номер, марку, групу і підгрупу вугілля.
Приклади:
1113219 (R0=1,10-1,19 %,клас II), категорія I (еОК не більше 20 %), тип
32 (Vdaf=32-33 %), підтип 19 (y=19 мм). Марка Ж, група IЖ ;
R0= 1,48, еОК=38 %, Vdaf=18,2 %, y=11мм (1431811, ОС, ОСВ).
Міжнародна система кодификації кам’яного вугілля була прийнята комітетом
ЄЕК у вересні 1987 року на його 83 сесії і затверджена в 1988 році.
Система кодификації дозволяє виробникам, продавцям і покупцям уникати
неоднозначності якісних характеристик вугілля, що відповідають вимогам
конкретних областей його застосування. У цьому зв’язку важливо
забезпечити застосування нової системи для кам’яного вугілля різного
походження, різного геологічного віку і різних басейнів, як рядового,
так і збагаченого, що залягає в пласті чи світи пластів.
Нова система кодификації заміняє кодифікаційну систему 1956 року, яка
стала непридатною в умовах зростаючого інтересу до вугілля і швидкого
розширення торгівлі вугіллям, використовуваного для вироблення теплової
енергії і виробництва металургійного палива.
Для характеристики вугілля середнього і високого рангів, були обрані
основні параметри, до яких належать:
відбивна здатність вітриніту;
рефлектограма вітриніту;
мацеральний склад;
індекс вільного спучування;
вихід летких речовин;
зольність;
загальний вміст сірки;
вища теплота згоряння.
Для дійсної системи кодификації границя між вугіллями низького і більш
високого рангу установлюється відповідно до загальної класифікації.
Вугіллям низького рангу вважається вугілля з вищою теплотою згоряння
менш 24 МДж/кг і середнім показником відбиттня вітриніту (Rо) менше 0,6
%.
Вугіллям більш високого рангу, до якого відносять усі вугілля середнього
і високого рангів, вважається:
вугілля з вищою теплотою згоряння понад 24 МДж/кг.
вугілля з QВТаблиця 2.4 - Міжнародна система кодификації вугілля середнього і
високого ступеня вуглефікації
Параметри коду (послідовність цифр у кожному вугіллі)
Середня відбивна здатність вітриніту R0, % (1,2) Характеристика
рефлектограми (3) Мацеральний склад
(nmf) Індекс вільного спучування SI
(6) Вихід летких речовин Vdaf, %
(7,8) Зольність Аdaf, %
(9,10) Загальний вміст сірки Std, %
(11,12) Теплота згоряння Qsdaf, МДж/кг
(13,14)
Інертиніт I, % об. (4) Ліптиніт L,
% об. (5)
Код Значення R0 Код Стандартне відхилення Рефлектограми Код Значення I
Код Значення L Код Значення SI Код Значення Vdaf Код Значення Аdaf Код
Значення Std Код Значення QSdaf
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
02 0,20-0,29 0 =48
00 0-1 00 0,0-0,1 21 ,22
03 0,30-0,39 1 >0,10,2 -“- 2 20-0,2 1 розрив 3 30-0,2 2 розриви 4 40-0,2 Більше 2 разривів 5 50-5,00
8 80-,90 8 35-=90 9 >=40 9 9,9 1/2 01 1-=39
Таблиця 2.5 — Класифікація вугілля України (ДСТУ 3472-96)
Марка вугілля
Позначення марки Класифікаційні показники
Середній показник відбиття вітриніту R0, % Вихід летких речовин Vdaf, %
Товщина пластичного шару Y, мм Індекс Рогу RI, відн.од Теплота згоряння
Qsaf, МДж/кг
Буре Б 13 Від 35,2 до 36,5
(включно)
Антрацит А 2,60-5,60 16 мм вугілля належить до марки Г.
***При виході летких речовин 35,2 Мдж/кг
вугілля належать до марки Г.
Таблиця 2.6 – Класифікація кам’яного вугілля Польщі (стандарт
PN-82/G-97002)
Тип вугілля Параметри класифікації Використання вугілля
Назва Позначення Vdaf,%
PN-81/G-04516
Спіклива здатність RI,
PN-81/G-04518 Ділатометрія В, %
PN-81/G-04517
Індекс вільного спучування SI,
PN-81/G-04515 Теплота згоряння Qsdaf, КДж/кг
PN-81/G-04513
1 2 3 4 5 6 7 8
Полум’яне 31.1
31.2 Понад 28 Менше і дорівнює 5 Не класифікується Не класифікується
Нижче і
дорівнює 3100
більше 3100 Енергетичне паливо для всіх типів топок пересувних і
пилових, паливо для піролізу і газифікації
Газополум?яне 32.1
32.2 Понад 28 Понад 5
до 20
понад 20 до 40 -“- -“- Не класифікується
Не класифікується
Енергетичне паливо для всіх типів топок, паливо для піролизу і
газифікації
Енергетичне паливо для пересувних, камерних топок і всіх типів топок
пилових; паливо для піролізу і газифікації
Газове 33 Понад 28 Понад 40 до50 -“- -“- -“- Енергетичне паливо для
топок пересувних і для різних типів пилових топок, паливо для
промислових печей з особливими вимогами, паливо для газифікації і
добавки для виробництва коксу в коксуванні.
Газово-коксове 34.1 Понад 28 Понад 55 Відсутність дилатації чи нижче 0
-“- -“- Для виробництва коксу в коксуванні, для газифікації і
газококсування.
Ортококсо-ве 35.1
35.2А2
35.1В2 Від 26 до 31
Від 20 до26 Понад 45
0 – 30
Не класиф.
Понад 7,5 Не класиф. Для виробництва коксу при коксуванні.
Продовження табл.2.6
1 2 3 4 5 6 7 8
Метакоксове
36 Від 14 до 20 Понад 45 Понад 0 Не класиф. -“- Для виробництва коксу.
Напівкоксове(семікоксове) 37.1
37.2 Від 20 до 28
Від 14 до 20 Понад або дорівнює 5 Не класиф. -“- -“- Добавка до шихти
при виробництві коксу; может бути викорестана як енегітичне вугілля у
спеціальних топках та при виробництві бездимного палива.
Пісне 38 Від 14 до28 Менше 5 -“- -“- -“- Добавка до шихти при
виробництві коксу; может бути викорестана як енегітичне вугілля у
спеціальних топках та при виробництві бездимного палива.
Вугілля антраци-тове 41 Від 10 до14 Не класифікуются -“- -“- -“- Добавка
до шихти при виробництві коксу; может бути викорестана як енегітичне
вугілля у спеціальних топках та при виробництві бездимного палива.
Антрацит 42 Від 3 до 10 -“- -“- -“- -“- Енегітичне вугілля для
спеціальних топок.
Мета-антрацит 43 Менше 3 -“- -“- -“- -“- -“-
Примітка: 1. Класифікація вугілля, що призначине для сбуту, згідно із
таблицею здійснюється щогічно. Комісія вугілля при Мінестерстві
гірничого виробництва та інергетики
2. Параметром відрізняє вугілля за типами 35.2А та 35.2В є вміст
інертиниту, вміст якого у вугіллі типу 35.2А не повинен перевищувати 30%
ЛІТЕРАТУРA
Саранчук В.И., Айруни А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация,
структура и свойства углей.- К.: Наукова думка.
Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция
бурых углей.- К.: Наукова думка, 1984.
Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики
горючих ископаемых.- К.: Вища шк., 1987.-359с.
Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и
углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева,-1999.-195с.
Агроскин А. А., Глейбман В. Б. Теплофизика твердого топлива.– М. Недра
1980.– 256 с.
Глущенко И. М. Теоретические основы технологии твердых горючих
ископаемых.– К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980.– 255 с.
Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические
свойства углей. — М. : Недра, 1980. — 266 с.
Касаточкин В. И., Ларина Н. К. Строение и свойства природных углей.– М
: Недра, 1975.– 159 с.
Раковский В. Е., Пигулееская Л. В. Химия и генезис торфа.–М. : Недра,
1978.–231 с.
Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля.– К. : Наук. думка,
1982.– 166 с.
Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных
соединений.– 3-е изд., перераб. и доп.– М. : Химия, 1976.– 436 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
