Химия и физика горючих ископаемых

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 (Q_s^ds) і виходу летких речовин на сухий беззольний стан (V^daf) 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 (W^af_max). Введено також 6 типів бурого вугілля. Типи вугілля (9) визначаються за виходом летких речовин на сухий беззольний стан (V^daf), а в антрацитів -- за об'ємним виходом летких речовин на сухий беззольний стан (V^daf_об) . Виділено 3 типи.

Підтипи вугілля визначаються:

• ·         у бурого вугілля (5 підтипів) -- за виходом смоли напівкоксування на сухий беззольний стан (T_sk^daf);
• ·         у кам'яного вугілля (8 підтипів) -- за товщиною пластичного шару (у) і індексу Рогу (RI);
• ·         для антрацитів (6 підтипів) -- за анізотропією відбиття вітриніту (A_R,%).

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:

1. 1.      1113219 (R₀=1,10-1,19 %,клас II), категорія I (еОК не більше 20 %), тип 32 (V^daf=32-33 %), підтип 19 (y=19 мм). Марка Ж, група IЖ ;
2. 2.      R₀= 1,48, еОК=38 %, V^daf=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 (R_о) 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 Q_В<24МДж/кг, за умови, що середній показник відбиття вітриніту R₀і0,6 %.

Система кодификації вугілля середнього і високого рангу призначена для  рядового і збагаченого вугілля  окремих пластів чи світи пластів (табл. 2.4).

Для характеристики вугілля середнього і високого рангів використовується 14-значна кодификація, основана на наступних восьми параметрах вугілля, що дозволяють одержати інформацію про ранг, тип і марку вугілля:  

 

	кількість цифр:
1) середній показник відбиття  вітриніту R0, (%)	2
2) характеристика рефлектограми	1
3) характеристика мацерального  складу	2
4) індекс вільного спучування	1
5) вихід летких речовин на  сухий беззольний стан, (%)	2
6) зольність на сухий стан, (%)	2
7) загальний вміст сірки на  сухий стан, (%)	2
8) QВ на сухий беззольний стан, (МДж/кг)	2

 

 

Тепер розглянемо все це докладніше (табл. 2.4).

Перші дві цифри коду позначають відбивну здатність вітриніту, що відповідає нижній межі 0,1%-го діапазону значень  середнього показника відбиття вітриніту, помноженому на 10.

Третя цифра дає характеристику рефлектограми. Наприклад, якщо в коді стоїть 0, то рефлектограма без розривів, вугілля в пласті.

Четверта і п'ята цифра позначають індекс складу мацеральної групи, а  саме: четверта цифра відповідає нижній межі 10 %-го діапазону значень вмісту інертиніту (без мінеральних речовин), розділеному на 10, а п'ята цифра позначає верхню межу 5%-го діапазону значень вмісту лейптиніту.

Шоста цифра позначає індекс вільного спучування, що відповідає нижній межі діапазону його значень з інтервалом у 1/2.

Сьома і восьма цифри відповідають межі 2 %-го діапазону значень виходу летких речовин на сухий беззольний стан при виході летких речовин вище 10 % і 1 %-го діапазону при виході летких речовин менш 10 %.

Дев'ята і десята цифри відповідають нижній межі 1%-го діапазону значень зольності за сухим станом.

Одинадцята і дванадцята цифри  відповідають нижній межі 0,1 %-го діапазону  значень загального вмісту сірки  на сухий стан, помноженому на 10.

Тринадцята і чотирнадцята цифри  відповідають нижній межі діапазону  з інтервалом 1 МДж/кг значень Q_В на сухий беззольний стан.

Сьогодні в Україні діє система  класифікації вугілля відповідно до ДСТУ-3472-96 (табл. 2.5.), у якому передбачено  поділ на 9 марок (Б, Д, ДГ, Г, Ж, ДС, ПС, П, А).

Серед класифікаційних показників:

• ·         середній показник відбиття вітриніту R₀, %;
• ·         вихід летких речовин V^daf, %;
• ·         товщина пластичного шару у, мм;
• ·         індекс Рогу RI, відн.од;
• ·         теплота згоряння Q_s^daf, МДж/кг.

У зв'язку з труднощами у постачанні високоякісного коксівного вугілля і обмеженістю його запасів в Україні усе більшого значення набуває постачання кам'яного вугілля з Польщі. Основне застосування воно знаходить у підготовці шихт на коксохімічних підприємствах України. У табл. 2.6 приведена класифікація кам'яного вугілля Польщі у відповідності зі стандартом PN-82/G-97002.

 
 
 

Таблиця 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	<=0,1	Без розриву	0	0-<10	0	Не кодується	0	0,1/2	48	>=48	00	0-1	00	0,0-0,1	21	,22
03	0,30-0,39	1	>0,1<=0,2	-"-	1	10-<20	1	0-<5	1	1,1 1/2	46	46-<48	01	1-2	01	0,1-0,2	22	22-23
04	0,40-0,49	2	>0,2	-"-	2	20-<30	2	5-<10	2	2,2 1/2	44	44-<46	02	2-3	02	0,2-0,3	23	23-24
…	…	3	>0,2	1 розрив	3	30-<40	3	10-<15	3	3,3 1/2	…	…	…	…	…	…	24	24-25
10	1,00-1,09	4	>0,2	2 розриви	4	40-<50	4	15-<20	4	4,4 1/2	…	…	10	10-11	10	1,0-1,1	…	…
…	…	5	>0,2	Більше 2 разривів	5	50-<60	5	20-<25	5	5,5 1/2	10	10-<12	11	11-12	11	1,1-1,2	…	…
48	4,80-4,89				6	60-<70	6	25-<30	6	6,6 1/2	09	9-<10	12	12-13	…	…	36	36-37
49	4,90-4,99				7	70-<80	7	30-<35	7	7,7 1/2	08	8-<9	…	…	20	2,0-2,2	37	37-38
50	>5,00				8	80-,90	8	35-<40	8	8,8 1/2	…	…	20	20-21	21	2,1-2,2	38	38-39
					9	>=90	9	>=40	9	9,9 1/2	01	1-<2	…	…	…	…	39	>=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	<0,4	Від 50 до 70	-	-	<24*
Довгополум′яневе	Д	Від 0,4 до 0,6 (включно)	35-50	<6	-	-
Довгополум′яневе газове	ДГ	0,50-0,80	35-48	Від 6 до 9 (включно)	-	-
Газове	Г	0,50-1,00	33-46	10-16**	-	-
Жирне	Ж	0,85-1,20	28-36	17-38	-	-
Коксівне	К	1,21-1,60	18-28	13-28	-	-
Піснувате-спікливе	ПС	1,30-1,90	14-22	6-12	Від13 до 50 (включно)	-
Пісне	П	1,60-2,59	8-18***	<6	>13	Від 35,2 до 36,5 (включно)
Антрацит	А	2,60-5,60	<8	-	-	<35,2
*Теплота згоряння приведена  на вологий стан Qsaf. **При значенні показника відбиття  вітриніту <0,85 % і товщині пластичного  шару >16 мм вугілля належить  до марки Г. ***При виході летких речовин <8% і теплоті згоряння > 35,2 Мдж/кг вугілля належать до марки Г.