Читайте также:
|
1. Общие сведения
1.1. Ископаемый уголь представляет собой твердое горючее полезное ископаемое осадочного происхождения. В его состав входят: преобразованные органические вещества, минеральные компоненты (условно не более 50% от сухой массы) и влага.
В зависимости от исходного органического вещества, характера и степени его преобразования, содержания и состава минеральных веществ ископаемые угли представлены разновидностями, существенно различающимися по химическому составу, физическим и технологическим свойствам. С повышением степени углефикации в химическом составе органического вещества углей увеличивается содержание углерода (от 63 до 95%) и снижается содержание кислорода, водорода и азота. Цвет малозольных углей изменяется от бурого до интенсивно черного, блеск – от матового до стеклянного, твердость по шкале Мооса от 1 до 5, плотность от 0,92 до 1,7 г/см3, значительно изменяются твердость, хрупкость, электропроводимость, термическая стойкость и, другие механические и физические свойства. На средних стадиях углефикации угли приобретают свойство спекаться – переходить при нагревании без доступа кислорода в пластическое состояние и образовывать полукокс или кокс. Высшая теплота сгорания углей 25–37 МДж/кг, низшая – 6–31 МДж/кг.
1.2. Минеральные компоненты в углях и породных прослоях представлены в основном кварцем, глинистыми минералами, полевыми шпатами, пиритом, марказитом, карбонатами. При сжигании углей большая часть минеральных веществ переходит в золу и шлак. Состав минеральных компонентов углей определяет химический состав и технологические свойства золы, играет существенную роль в процессах энергетического и технологического использования углей, а также определяет возможность и целесообразность использования зол, шлаков и отходов обогащения углей для производства строительных материалов и глинозема. Минеральное вещество углей в совокупности с параметрами топочных агрегатов, техническими и термодинамическими условиями сжигания определяют токсичность золошлаковых отходов при утилизации или размещении их в золошлакоотвалах.
В некоторых месторождениях в углях и вмещающих породах установлены повышенные конценрации германия, галлия, урана, скандия, молибдена, свинца и цинка, промышленное извлечение которых может существенно повысить экономический потенциал этих месторождений. Наличие в углях серы, радионуклидов, а также других элементов, образующих при использовании высокотоксичные, радиоактивные и сильно активные соединения (ртути, мышьяка, бериллия, фтора, урана, тория и др.) при массовом сжигании (переработке) может создать опасность загрязнения окружающей среды. Золошлаковые отходы сжигания углей могут быть не токсичными (V класс) или иметь различные классы токсичности.
1.3. Ископаемые угли по ГОСТ 25543–88 подразделяют:
· по степени углефикации органического вещества на три вида (бурые угли, каменные угли и антрациты, образующие непрерывный генетический ряд) – в зависимости от значения среднего показателя отражения витринита (Ro), теплоты сгорания на влажное беззольное состояние (
) и выхода летучих веществ на сухое беззольное состояние (Vdaf).
· по генетическим параметрам на 49 классов – по среднему показателю отражения витринита (Ro); 7 категорий – по содержанию фюзенизированных компонентов на чистый уголь (SОК); 31 тип – по максимальной влагоемкости на беззольное состояние (W max af) для бурых углей, выходу летучих веществ на сухое беззольное состояние (
) для каменных углей и объемному выходу летучих веществ на сухое беззольное состояние (
) для антрацитов; 33 подтипа – по выходу смолы полукоксования на сухое беззольное состояние (
) для бурых углей, толщине пластического слоя (y) и индексу РОГА (RI) для каменных углей, анизотропии отражения витринита (A R) для антрацитов.
· по технологическим параметрам на марки, группы и подгруппы. Выделено 17 марок углей: бурые угли и антрациты – по одной марке (Б и А), каменных углей –15 марок: (длиннопламенные (Д), длиннопламенные газовые (ДГ), газовые (Г), газовые жирные отощенные (ГЖО), газовые жирные (ГЖ), жирные (Ж), коксовые жирные (КЖ), коксовые (К), коксовые отощенные (КО), коксовые слабоспекающиеся низкометаморфизованные (КСН), коксовые слабоспекающиеся (КС), отощенные спекающиеся (ОС), тощие спекающиеся (ТС), слабоспекающиеся (СС), тощие (Т). Угли (исключая угли марок Д, ДГ, КЖ, КСН и ТС) подразделяются на группы,: угли марки Б по максимальной влагоемкости; угли марок Г и Ж – по различиям в спекаемости изометаморфизованных углей; угли марок ГЖО, ГЖ, К, КО, КС, ОС, СС, Т и А – по величине Ro и в меньшей мере по принадлежности изометаморфизованных углей к различным типам (по для каменных углей и антрацитов). Цифровое обозначение группы (1, 2 или 3) предшествует названию марки. По петрографическому составу группы углей по маркам делятся на подгруппы витринитовых или фюзенитовых. Буквенное обозначение подгруппы (В и Ф соответственно) следует после названия марки. Для углей 1Б, 2Г, ГЖ, Ж, КЖ, СС – подгруппы не выделяют. Марку, группу и подгруппу углей устанавливают в соответствии с их классом и подтипом для каждого пласта на месторождении.
1.4. Основным направлением промышленного использования углей является энергетическое – сжигание в слоевых и факельных топках. В значительных масштабах спекающиеся каменные угли перерабатываются в металлургический кокс, в более ограниченном объеме угли поступают на полукоксование. При коксовании и полукоксовании углей получают также жидкие и газообразные продукты, являющиеся ценным химическим сырьем. Перспективно использование углей для получения синтетического газообразного и жидкого топлива, пластических масс, буроугольного воска, высокоуглеродистых конструкционных и углеграфитовых материалов, гуминовых удобрений, а также для других целей. Зола и шлак от сжигания углей, отходы их добычи и обогащения используют в производстве строительных материалов. Перспективным является получение из отходов коксования и полукоксования глинозема, раскислителей, керамических, огнеупорных и абразивных материалов и другой продукции.
1.5. Промышленному использованию углей предшествуют добыча горной массы, разделение угля на классы крупности (грохочение), обогащение с целью повышения содержания органического вещества, брикетирование – окускование мелких фракций и мягких углей, подсушка для удаления избыточной влаги. Запасы углей можно классифицировать по степени технологичности добычи (открытый или подземный способ, валовая или селективная добыча, разные системы разработки и т.п.), обогатимости, зольности, сернистости, фосфористости и т.д.
В зонах аэрации и активного воздействия подземных вод вблизи дневной поверхности угли подвергаются окислению. В результате окисления угли утрачивают прочностные свойства (вплоть до превращения в сажистое вещество), изменяются их химические и технологические свойства: возрастает содержание кислорода, влаги, зольность, снижаются содержание углерода и теплота сгорания, в каменных углях появляются гуминовые кислоты, спекающиеся угли утрачивают способность спекаться.
Мощность зоны окисления углей колеблется от 0 до 100 м в зависимости от характера современного и древнего рельефа, длительности процесса окисления, уровня грунтовых вод, климатических условий, петрографического состава и степени углефикации.
Параметры качества окисленных углей ряда бассейнов и месторождений указаны в государственных стандартах 2111–75, 14834–86, Р 50904–96. Метод установления границы зоны окисленных углей для условий Кузбасса приведен в ГОСТ 2111–75.
Параметры качества углей для различных направлений промышленного использования определены в государственных стандартах 7241–88, 7429–89, 8010–87, 8011–74, 8163–87, 8166–87, 8167–87, 9744–87, 10355–86, 10658–87, 19339–88, Р 50904–96, Р 51586–2000, Р 51587–2000, Р 51588–2000, Р 51591–2000, Р 51971–2002, Р 51972–2002, 288991–91, 288992–91, 288993–91.
Номенклатура основных показателей качества угля приведена в табл. 1.
1.6. Угли залегают в виде пластов, пластообразных и линзовидных залежей. Площади непрерывного распространения угленосных толщ составляют от единиц до десятков тысяч квадратных километров. Мощности пластов и залежей достигают 200 м и более.
Углевмещающие толщи перекрываются или содержат самостоятельные пласты торфа, глин (нередко огнеупорных), песков, аргиллитов, алевролитов, песчаников, карбонатных, изверженных и горелых горных пород, которые могут иметь промышленное значение.
Угленосные отложения обычно газоносны; среди газов преобладает метан. Метан газоугольных месторождений являетсяобъектом самостоятельной эксплуатации.
В практике разведки угольные пласты (залежи) подразделяются по мощности на весьма тонкие (менее 0,7 м), тонкие (0,71–1,2 м), средней мощности (1,21–3,5 м), мощные (3,51–15,0 м) и весьма мощные (более 15 м). Для подземной разработки угля пласты разделяются на тонкие (до 1,2 м), средней мощности (1,2–4,5 м) и мощные (более 4,5 м). Для открытой разработки к тонким относят пласты мощностью до 2 м, к средним – от 2 м до 15–20 м (в зависимости от угла падения), к мощным – свыше 15–20 м.
Выделяют пласты (залежи) простого строения – без породных прослоев, сложного строения – при наличии одного-двух породных прослоев и очень сложного строения, когда пласты (залежи) представлены частым переслаиванием угольных слоев (пачек) и породных прослоев. Пласты (залежи) сложного и очень сложного строения, содержащие породные прослои, выдержанность и мощность которых позволяют вести селективную слоевую отработку, разделяются прослоями на части, рассматриваемые как самостоятельные объекты для подсчета запасов.
Таблица 1
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 26 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |