О взаимосвязи между некоторыми характеристиками марок углей Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

------------------------------------------------- © P.M. Бычев, 2010

УДК 622:552.5 Р.М. Бычев

О ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ НЕКОТОРЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ МАРОК УГЛЕЙ

Определены марки, группы, классы и типы углей с помощью специально разработанной программы.

Ключевые слова: состав и структура углей, угольные бассейны, классификация углей.

1ГЛак известно, все угли классифици-.ж\ руются на марки, группы, классы и типы в соответствии с ГОСТ 25543-88, причем для этих целей используются 4 параметра: отражательная способность

витринита К^, содержание фюзенизиро-ванных компонентов ЮК, выход летучих

т 7-daf

веществ V и толщина пластического

слоя у.

Изучению взаимосвязи некоторых характеристик предшествовало формирование базы данных, включающей угли основных угольных бассейнов России: Кузнецкого, Тунгусского, Печорского и о. Сахалин и различных месторождений бурого угля [1-6] - всего около 500 проб углей, охватывающих весь ряд метаморфизма.

Для исследования характера взаимосвязи использовались параметры, характеризующие состав и структуру углей, при этом рассчитывались средние для каждой марки угля значения, что в определенной мере позволило оценить дифференцируемость марок по тому или иному показателю.

Определение марок, групп, классов и типов углей производилось с помощью специально разработанной программы [7] в соответствии с ГОСТ 25543-88.

Для приведенного ниже анализа были использованы следующие показатели:

стандартные, входящие в ГОСТ 25543-88

а) Ко - показатель отражения витринита, %,

б) - выход летучих веществ на сухую беззольную массу, который характеризует термически неустойчивую часть угля;

нестандартные

(Н/С)ат - соотношение содержания водорода и углерода, выраженное в атомных процентах;

- показатель, характеризующий соотношение термически неустойчивой и структурированной части угля;

/1 а а т т^а^ //~^daf /1 а а т т^а^.

(100 - V )/С . где (100 - V ) - масса твердого остатка после удаления летучих веществ при 850 оС, С^ - содержание углерода в угле на сухую без-зольную массу.

Если считать, что разность (100 -V ) характеризует количество нелетучего ароматического углерода в угле, то

/1 а а л 7^аК //~^daf __

отношение (100 - V )/С это, ориентировочно, доля ароматичес-кого углерода от общего его количества.

Таким образом, все используемые показатели в большей мере характеризуют структуру углей, в меньшей степени - состав. Для каждой марки углей были определены средние значения по всем перечисленным показателям и построены соответствующие графики.

Таблица 1

Распределение числа проб по маркам углей

Марка Кол-во проб Марка Кол-во проб

Бурый (Б) 81 Коксовый (К) 4

Длиннопламенный (Д) 30 Коксовый отощенный (КО) 17

Длиннопламенный газовый (ДГ) 31 Коксовый слабоспекающийся низ-кометаморфизованный (КСН) 2

Г азовый (Г) 54 Коксовый слабоспекающийся (КС) 23

Г азовый жирный отощенный (ГЖО) 34 Отощенный спекаюйщиеся (ОС) 4

Г азовый жирный (ГЖ) 26 Тощий спекающийся (ТС) 2

Жирный (Ж) 82 Слабоспекающийся (СС) 11

Коксовый жирный (КЖ) 12 Тощие (Т) 52

Таблица 2

Дифференцируемость углей по различным показателям

Марка Уравнения зависимости

угля Ro = ^УаяГ) Сат = Ц100- (Н/С)ат = Ц100- С^У^о)

Б + +

Д + +

ДГ + +

Г + + +

ГЖО + +

ГЖ + +

Ж + + +

КЖ + + +

К

КО

КСН

КС + + +

ОС + + +

ТС + + +

СС + + +

Т + + +

Количество проб, использовавшихся для статистического анализа, по каждой марке углей приведено в табл. 1.

На рис. 1, а представлена зависимость показателя отражательной способности витринита от выхода летучих веществ, которая описывается полиномом третьей степени Я = -0,00005 (У^)3 + 0,00503(УС“)2 - -0,1928Vdaf + 3,57 (1)

Коэффициенты корреляции Я и детерминации Я2 для этого уравнения достаточно высоки и составили, соответственно, 0,975, 0,951

Из графика видно, что, несмотря на то, что все данные хорошо описываются уравнением (1), наилучшим образом показателем Vdaf дифференцируются угли, у которых выход летучих веществ > 26 %. В соответствии с ГОСТ 25543-88 такое содержание выхода летучих веществ в ряду метаморфизма имеют угли марок от Б до КЖ. Причем, это, несмотря на то, что практически все марки, для которых были подсчитаны средние значения, включают как витринитовые, так и фюзе-нитовые угли.

(100^аэгуса£

(100^ааг)/Са£

Рис. 1. Графики зависимостей Я0 = А^") (а), Сат = ^Ш-У^/С" (б), (Н/С)ат = ^Ш-У^/С" (в)

и С^У^/Яо) (Г)

V

б

а

Vе" ^

о

Рис. 1, б. иллюстрирует зависимость между показателями Сат и (100-Уа*)/С^, которая описывается линейным уравнением

Сат = 54,805(100-У")/С" + 10,595,

(Я = 0,985, Я2 = 0,969) (2)

В этом случае наиболее четко дифференцируются угли с содержанием углерода > 58,81 %, т.е. такие марки, как КС, ОС, ТС, СС, Т.

На рис. 1, в приведена зависимость соотношения содержания водорода и углерода, выраженного в атомных процентах от показателя (100-УЛ*)/С^

Уравнение зависимости имеет линейный характер

(Н/С)ат = -1,2965(100-Уи)/Си+1,7853,

(я = 0,992, Я2 = 0,985) (3)

Из графика следует, что в соответствии с приведенной зависимостью диф-

ференцируются угли в интервале отношения (Н/С)ат 0,83-0,73 (марки Г, ГЖО, ГЖ, Ж, Кж), а также 0,50-0,63, т.е. марки углей КС, ОС, ТС, СС, Т.

Зависимость содержания углерода (ат. %) от отношения Vdaf/Ro представлена на рис. 1, г.

Уравнение зависимости следующее Сат = -5,42091п^а#Яо) + 74,091,

R = 0,989Ю = 0,978) (4)

Из графика видно, что почти все марки углей достаточно хорошо дифференцируются, однако при детальном анализе по каждому из показателей можно увидеть, что по обоим показателям не дифференци-

1. Оценка каменных углей Кузнецкого и Печорского бассейнов и о-ва Сахалин методами международной системы классификации каменных углей по типам /Козко А.И., Коновалова Л.Н., Вадюхина В.И. и др. // Химия и классификация ископаемых углей: Сб. статей. М.: Изд-во "Наука”, 1966. С. 5-31.

2. Угольная база России. Том II. Угольные бассейны и месторождения Западной Сибири. М.: ООО «Геоинформцентр», 2003. - 604 с.

3. Угольная база России. Том IV. Угольные бассейны и месторождения Восточной Сибири. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2001. - 493 с.

4. Угольная база России. Том VI. Основные закономерности углеобразования и размещения угленосности на территории России. М.: ООО «Геоинформмарк», 2004. - 786 с.

руются марки К, КО и КСН, а также ГЖО и ГЖ.

В табл. 2 представлены результаты приведенного выше анализа дифференциации углей: знаком «+» отмечены марки, различающиеся по той или иной зависимости.

Выводы

Изучение различного рода зависимостей с использованием средних для марок значений показывает, что параметры ГОСТ 25543-88 «Классификации по генетическим и технологическим параметрам» могут быть усовершенствованы, что позволит сделать классификацию углей более эффективной.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Добронравов В.Ф., Арцер А.С., Дунаевская Э.Ф. и др. О показателях степени восста-новленности и степени метаморфизма в бурых углях Сибири и Дальнего Востока // Химия твердого топлива. - 1982. - № 1.

6. Носоченко В.С., Ченец Т.Я., Колондинце-ва Л.А. и др. Исследование бурых углей Абан-ского месторождения Канско-Ачинского бассейна как сырья для производства углегумино-вых удобрений и стимуляторов роста растений // Химия твердого топлива. - 1969. - № 1.

7. Бычев Р.М. Определение марок и подгрупп углей по ГОСТ 25543-88 с помощью электронной таблицы. // Кокс и химия. - 2005г.

- №2.

— Коротко об авторе ------------------------------------------------------------

Бычев Р.М. - старший научный сотрудник, кандидат технических наук, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН г. Якутск, [email protected]

А