INTRODUS de Gosstandart al Rusiei

2. ADOPTAT de Consiliul Interstatal de Standardizare, Metrologie si Certificare (Procesul verbal nr. 6-94 din 21 octombrie 1994)

3. Acest standard internațional este textul autentic complet al ISO 7404-5-85 Cărbune bituminos și antracit. Metode de analiză petrografică. Partea 5. Metoda de determinare microscopică a indicilor de reflectare a vitrinitei” și conține cerințe suplimentare care reflectă nevoile economiei naționale

4. ÎNLOCUIȚI GOST 12113-83

Data introducerii 1996-01-01

Acest standard internațional se aplică cărbunelui brun, cărbunelui tari, antracitului, amestecurilor de cărbune, organicelor solide difuze și materialelor carbonice și specifică o metodă pentru determinarea valorilor reflectanței.

Indicele de reflectare a vitrinitei este utilizat pentru a caracteriza gradul de metamorfism al cărbunilor, în timpul prospectării și explorării acestora, dezvoltării zăcămintelor și clasificării, pentru a stabili transformarea termogenetică a solidului împrăștiat. materie organicăîn rocile sedimentare, precum și pentru a determina compoziția amestecurilor de cărbune în timpul îmbogățirii și cocsării.

Cerințele suplimentare care reflectă nevoile economiei naționale sunt scrise cu caractere cursive.

1. SCOP ŞI DOMENIUL DE APLICARE

Prezentul standard internațional specifică o metodă pentru determinarea valorilor de reflectanță minime, maxime și arbitrare folosind un microscop în ulei de imersie. și în aer pe suprafete lustruite secţiune lustruită de brichete şi piese lustruite componenta vitrinită a cărbunelui.

GOST 12112-78 Cărbuni bruni. Metoda de determinare a compozitiei petrografice

GOST 9414.2-93 Cărbune tare și antracit. Metode de analiză petrografică. Partea 2. Metoda de preparare a probelor de cărbune

3. ESENȚA METODEI

Esența metodei constă în măsurarea și compararea curenților electrici care apar într-un tub fotomultiplicator (PMT) sub influența unui flux luminos reflectat de suprafețele lustruite ale maceralelor sau submaceralelor probei de testat și a probelor standard (etaloni) cu un setați indicele de reflexie.

4. PRELEVARE ȘI PREGĂTIREA PROBE

4.1. Prelevarea de probe pentru prepararea brichetelor lustruite se efectuează conform GOST 10742.

4.2. Brichetele lustruite sunt realizate conform GOST 9414.2.

Din probele destinate măsurării indicilor de reflexie cu construcția reflectogramelor se realizează două brichete lustruite cu diametrul de minim 20 mm.

4.3. Pentru prepararea brichetelor lustruite din roci cu incluziuni de materie organică solidă dispersată, roca zdrobită este îmbogățită preliminar, de exemplu, prin flotație, prin metoda de descompunere chimică a părții anorganice constitutive a rocilor și altele.

4.4. Pentru a pregăti bucăți lustruite de cărbune, se prelevează mostre din principalele litotipuri care formează patul cu o dimensiune de cel puțin 30–30–30 mm. Atunci când se prelevează probe din miezul găurilor de foraj, este permisă prelevarea de probe cu o dimensiune de 20 × 20 × 20 mm.

4.5. Pentru a pregăti piese lustruite din roci cu incluziuni de materie organică solidă dispersată se prelevează probe în care incluziunile de materie organică solidă sunt vizibile microscopic sau prezența lor poate fi presupusă după tipul de depozite. Mărimea probelor depinde de posibilitatea de prelevare (aflorimente naturale, lucrări miniere, carote din foraje).

4.6. Pregătirea pieselor lustruite constă în trei operații: impregnare pentru a conferi probelor rezistență și soliditate pentru șlefuirea și lustruirea ulterioară.

4.6.1. Ca agenti de impregnare se folosesc rasini sintetice, ceara de carnauba, colofoniu cu xilen etc.

Pentru unele tipuri de cărbuni și roci cu incluziuni de materie organică solidă dispersată, este suficientă scufundarea probei în substanța de impregnare.

Dacă proba are o rezistență suficientă, suprafața perpendiculară pe planul de stratificare este ușor șlefuită.

Probele de roci argilo-nisipoase slab compactate care conțin mici incluziuni organice împrăștiate sunt uscate într-un cuptor la o temperatură de 70 °C timp de 48 de ore înainte de a fi înmuiate în colofoniu cu xilen.

Probele sunt legate cu sârmă, la capătul căreia este atașată o etichetă cu un pașaport și plasate într-un strat într-o ceașcă de porțelan, se toarnă colofoniu în ea, se zdrobește în boabe cu dimensiuni cuprinse între 3 și 7 mm și xilen. se toarnă (3 cm 3 la 1 g de colofoniu) astfel încât probele să fie complet acoperite cu soluția.

Impregnarea se realizează într-o hotă atunci când este încălzită pe o țiglă închisă timp de 50 - 60 min până când xilenul este complet evaporat. Probele sunt apoi îndepărtate din cană și răcite la temperatura camerei.

4.6.2. Măcinați două plane paralele reciproc ale probei impregnate, perpendiculare pe stratificare și lustruiți unul dintre ele.

Slefuirea și lustruirea se efectuează în conformitate cu GOST R 50177.2 și GOST 12113.

4.7. În studiul brichetelor și pieselor lustruite depozitate pe termen lung, precum și a probelor măsurate anterior, este necesar să le șlefuiți cu 1,5 - 2 mm înainte de a măsura indicele de reflexie și să le lustruiți din nou.

5. MATERIALE ȘI REACTIVI

5.1. Standarde de calibrare

5.1.1. Standardele de indice de reflexie, care sunt mostre cu o suprafață lustruită, îndeplinesc următoarele cerințe:

a) sunt izotrope sau reprezintă secțiunea principală a mineralelor uniaxiale;

b) durabil și rezistent la coroziune;

c) menține o reflectanță constantă timp îndelungat;

e) au o rată de absorbție scăzută.

5.1.2. Standardele trebuie să aibă o grosime mai mare de 5 mm sau să aibă forma prismă triedrică (30/60°) pentru a preveni intrarea în lentilă a mai multă lumină decât cea reflectată de suprafața sa superioară (de lucru).

O margine lustruită este folosită ca suprafață de lucru pentru a determina indicele de reflexie. Baza și părțile laterale ale standardului acoperit cu lac negru opac sau plasat într-un cadru opac puternic.

Calea fasciculului într-un standard în formă de pană introdus în rășină neagră în timpul măsurătorilor fotometrice ale reflectanței este prezentată în Figura 1.

5.1.3. Când se efectuează măsurători, se folosesc cel puțin trei standarde cu indici de reflexie apropiați sau care se suprapun pe aria de măsurare a indicilor de reflexie ai probelor studiate. Pentru a măsura reflectanța cărbunelui egală cu 1,0%, trebuie utilizate standarde cu reflectanțe de aproximativ 0,6; 1,0; 1,6%.

Indicii medii de refracție și reflexie pentru standardele utilizate în mod obișnuit sunt prezentați în Tabelul 1.

5.1.4. Valorile adevărate ale indicelui de reflexie al standardelor sunt determinate în laboratoare optice speciale sau calculat din indicele de refracție.

Cunoașterea indicelui de refracție n si rata de absorbtie? (dacă este semnificativă) referinței la o lungime de undă de 546 nm, puteți calcula reflectanța ( R) ca procent conform formulei

Dacă indicele de refracție nu este cunoscut sau se presupune că proprietățile suprafeței pot să nu corespundă cu exactitate proprietăților de bază nominale, reflectanța este determinată prin comparare atentă cu un standard cu o reflectanță cunoscută.

5.1.5. Standardul zero este utilizat pentru a elimina influența curentului de întuneric al tubului fotomultiplicator și a luminii împrăștiate în sistemul optic al microscopului. Sticla optică K8 poate fi folosită ca standard zero sau o brichetă lustruită din cărbune cu dimensiunea particulelor mai mică de 0,06 mm și având o depresiune în centru cu un diametru și o adâncime de 5 mm umplută cu ulei de imersie.

Figura 1 - Traseul fasciculului într-un standard în formă de pană introdus în rășină neagră,
în măsurătorile fotometrice ale reflectanţei

tabelul 1

Indici medii de refracție de reflexie pentru standardele utilizate în mod obișnuit

5.1.6. La curățarea standardelor, trebuie avut grijă să nu deteriorați suprafața lustruită. În caz contrar, este necesar să lustruiți din nou suprafața de lucru.

5.2. Ulei de imersie care îndeplinește următoarele cerințe:

non-coroziv;

neuscare;

cu un indice de refracție la o lungime de undă de 546 nm 1,5180 ± 0,0004 la 23 °C;

cu coeficient de temperatură dn/dt mai mic de 0,005 K -1 .

Uleiul trebuie să fie lipsit de componente toxice, iar indicele său de refracție trebuie verificat anual.

5.3. Spirit rectificat,

5.4. Vată absorbantă, țesătură pentru optică.

5.5. Lame si plastilina pentru fixarea probelor studiate.

6. ECHIPAMENTE

6.1. Monocular sau un microscop binocular polarizat cu un fotometru pentru a măsura indicele în lumina reflectată. Părțile optice ale microscopului utilizate pentru măsurarea reflectanței sunt prezentate în Figura 2. Părțile constitutive nu sunt întotdeauna aranjate în secvența specificată.

6.1.1. Sursă de lumină DAR. Poate fi folosită orice sursă de lumină cu emisie stabilă; se recomandă o lampă cu halogen cu cuarț de 100 W.

6.1.2. Polarizator D- filtru polarizant sau prismă.

6.1.3. Diafragma pentru reglarea luminii, constând din două deschideri variabile, dintre care una focalizează lumina pe planul focal din spate al obiectivului (iluminator ÎN), celălalt - pe suprafața probei (apertura câmpului E). Trebuie să fie posibilă centrarea în raport cu axa optică a sistemului de microscop.

6.1.4. Iluminator vertical - prismă Berek, placă de sticlă simplă acoperită sau iluminator Smith (combinație de oglindă cu placă de sticlă Z). Tipurile de iluminatoare verticale sunt prezentate în Figura 3.

6.1.6. Ocular L - două oculare, dintre care unul este prevăzut cu o reticulă, care poate fi scalată astfel încât mărirea totală a obiectivului, a ocularelor și în unele cazuri a tubului să fie între 250° și 750°. Poate fi necesar un al treilea ocular M pe calea luminii spre fotomultiplicator.

DAR- lampă; B- lentilă convergentă ÎN- deschiderea iluminatorului; G- filtru termic;
D- polarizator; E- diafragma de camp; F- lentila de focalizare a diafragmei de camp;
Z- iluminator vertical; ȘI- lentila; R - probă; LA- masa; L- oculare;
M - al treilea ocular; H- deschidere de măsurare, DESPRE- filtru de interferență 546 nm;
P- fotomultiplicator

Figura 2 - Părți optice ale unui microscop utilizate pentru măsurarea reflectanței

6.1.7. Un tub de microscop având următoarele atașamente:

a) diafragma de măsurare H, care vă permite să reglați fluxul de lumină reflectat în fotomultiplicator de la suprafața probei R, zonă mai mică de 80 microni 2 . Diafragma trebuie să fie centrată cu firele încrucișate ale ocularului;

b) dispozitive de izolare optică a ocularelor pentru prevenirea pătrunderii luminii în exces în timpul măsurătorilor;

c) înnegrirea necesară pentru a absorbi lumina împrăștiată.

NOTĂ Cu grijă, o parte din fluxul de lumină poate fi redirecționată către ocular sau camera TV pentru observare continuă atunci când se măsoară reflectanța.

6.1.8. Filtru DESPRE cu o lățime de bandă maximă la (546 ± 5) nm și o jumătate de lățime a lățimii de bandă mai mică de 30 nm. Filtrul ar trebui să fie amplasat pe calea luminii, direct în fața fotomultiplicatorului.

DAR- filament; B- lentilă convergentă ÎN - deschiderea iluminatorului (poziția de reflexie a filamentului);
G- diafragma de camp; D- lentila de focalizare a diafragmei de camp; E- prisma Berek;
F- planul focal invers al lentilei (poziția imaginii filamentului și deschiderea iluminatorului);
Z- lentila; ȘI- suprafata probei (pozitia imaginii campului vizual);

dar- iluminator vertical cu prisma Berek; b- iluminator cu placa de sticla; în- Iluminatorul lui Smith

Figura 3 - Schema iluminatoarelor verticale

6.1.9. Fotomultiplicator P, fixat într-o duză montată pe un microscop și permițând fluxului de lumină prin deschiderea de măsurare și filtrul să intre în fereastra fotomultiplicatorului.

Fotomultiplicatorul trebuie să fie de tipul recomandat pentru măsurarea fluxurilor de lumină de intensitate scăzută, trebuie să aibă o sensibilitate suficientă la 546 nm și un curent de întuneric scăzut. Caracteristica sa trebuie să fie liniară în regiunea de măsurare, iar semnalul să fie stabil timp de 2 ore.De obicei, se folosește un multiplicator direct cu un diametru de 50 mm cu o intrare optică la capăt, având 11 diode.

6.1.10. treapta de microscop LA, capabil să se rotească la 360° perpendicular pe axa optică, care poate fi centrată prin reglarea scenei sau a lentilei. Etapa rotativă este conectată la driverul de pregătire, care asigură deplasarea probei, cu un pas de 0,5 mm în direcții. XȘi Y, echipat cu un dispozitiv care permite ajustarea ușoară a mișcărilor în ambele direcții în limita a 10 microni.

6.2. Stabilizator DC pentru sursa de lumina. Caracteristicile trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

1) puterea lămpii ar trebui să fie de 90 - 95% din normă;

2) fluctuațiile puterii lămpii ar trebui să fie mai mici de 0,02% atunci când sursa de alimentare se schimbă cu 10%;

3) ondulație la sarcină maximă mai mică de 0,07%;

4) coeficient de temperatură mai mic de 0,05% K -1.

6.3. Stabilizator de tensiune DC pentru fotomultiplicator.

Caracteristicile trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

1) fluctuațiile de tensiune la ieșire trebuie să fie de cel puțin 0,05% atunci când tensiunea sursei de curent se modifică cu 10%;

2) ondulație la sarcină maximă mai mică de 0,07%;

3) coeficient de temperatură mai mic de 0,05% K -1;

4) schimbarea sarcinii de la zero la maxim nu ar trebui să modifice tensiunea de ieșire cu mai mult de 0,1%.

Notă - Dacă în timpul perioadei de măsurare tensiunea sursei de alimentare scade cu 90%, între sursa de alimentare și ambii stabilizatori trebuie instalat un autotransformator.

6.4. Dispozitiv indicator (afișaj), constând din unul dintre următoarele dispozitive:

1) un galvanometru cu o sensibilitate minimă de 10 -10 A/mm;

2) reportofon;

3) voltmetru digital sau indicator digital.

Instrumentul trebuie ajustat astfel încât timpul de răspuns la scară completă să fie mai mic de 1 s și rezoluția sa să fie de 0,005% reflectanță. Aparatul trebuie să fie echipat cu un dispozitiv pentru eliminarea potențialului pozitiv mic care apare atunci când fotomultiplicatorul este descărcat și din cauza curentului de întuneric.

Note

1. Voltmetrul sau indicatorul digital trebuie să poată distinge clar valorile reflectanței maxime atunci când proba este rotită pe scenă. Valorile individuale ale reflectanței pot fi stocate electronic sau înregistrate pe bandă magnetică pentru procesare ulterioară.

2. Un amplificator cu zgomot redus poate fi utilizat pentru a amplifica semnalul fotomultiplicatorului atunci când este aplicat instrumentului indicator.

6.5. fixare pentru a da suprafața lustruită a probei de testat sau poziția de referință paralelă cu lama de sticlă (presa).

7. MĂSURĂTORI

7.1. Pregătirea echipamentului (în 7.1.3 și 7.1.4, literele dintre paranteze se referă la Figura 2).

7.1.1. Operațiuni inițiale

Asigurați-vă că temperatura camerei este (23 ± 3) °C.

Includeți surse de curent, lumini și alte echipamente electrice. Setați tensiunea recomandată pentru acest fotomultiplicator de către producător. Pentru stabilizarea echipamentului, acesta se ține timp de 30 de minute înainte de începerea măsurătorilor.

7.1.2. Reglarea microscopului pentru măsurarea reflectanței.

Dacă se măsoară o reflectanță arbitrară, polarizatorul este îndepărtat. Dacă se măsoară reflectanța maximă, polarizatorul este setat la zero când se folosește o placă de sticlă sau un iluminator Smith, sau la un unghi de 45° când se folosește o prismă Berek. Dacă se folosește un filtru polarizant, acesta este verificat și înlocuit dacă prezintă o decolorare semnificativă.

7.1.3. Iluminat

O picătură de ulei de imersie este aplicată pe suprafața lustruită a unei brichete lustruite montată pe o lamă de sticlă și nivelată și plasată pe platoul de microscop.

Verificați reglarea corectă a microscopului pentru iluminarea Koehler. Reglați câmpul iluminat folosind diafragma de câmp ( E) astfel încât diametrul său să fie de aproximativ 1/3 din întregul câmp. Diafragma iluminatorului ( ÎN) sunt reglate astfel încât să reducă strălucirea, dar fără a reduce în mod nejustificat intensitatea fluxului luminos. În viitor, dimensiunea diafragmei ajustate nu se modifică.

7.1.4. Reglarea sistemului optic. Centrați și focalizați imaginea diafragmei de câmp. Centrați lentila ( ȘI) dar în raport cu axa de rotație a etajului obiect și reglați centrul deschiderii de măsurare ( H) astfel încât să coincidă fie cu reticule, fie cu un punct dat din câmpul vizual al sistemului optic. Dacă imaginea deschiderii de măsurare nu poate fi văzută pe eșantion, un câmp care conține o mică incluziune lucioasă, cum ar fi un cristal de pirit, este selectat și aliniat cu firele de păr. Reglați centrarea diafragmei de măsurare ( H) până când fotomultiplicatorul dă semnalul cel mai înalt.

7.2. Testare de fiabilitate și calibrare hardware

7.2.1. Stabilitate hardware.

Standardul cu cea mai mare reflectanță este plasat la microscop, focalizat în ulei de imersie. Tensiunea fotomultiplicatorului este ajustată până când citirea afișajului se potrivește cu reflectanța standardului (de exemplu, 173 mV corespunde unei reflectanțe de 173%). Semnalul trebuie să fie constant, modificarea citirii nu trebuie să depășească 0,02% în 15 minute.

7.2.2. Modificări ale citirilor în timpul rotației standardului de reflexie pe scenă.

Așezați pe scenă un standard cu o reflexie a uleiului de 1,65 până la 2,0% și focalizați în uleiul de imersie. Rotiți treapta încet pentru a vă asigura că modificarea maximă a citirilor este mai mică de 2% din reflectanța probei prelevate. Dacă abaterea este mai mare decât această valoare, este necesar să se verifice poziția orizontală a standardului și să se asigure perpendicularitatea strictă a acestuia pe axa optică și rotația în același plan. Dacă după aceasta fluctuațiile nu devin mai mici de 2%, producătorul trebuie să verifice stabilitatea mecanică a scenei și geometria microscopului.

7.2.4. Linearitatea semnalului fotomultiplicator

Măsurați reflectanța celorlalte standarde la aceeași tensiune constantă și aceeași setare a deschiderii luminii pentru a verifica dacă sistemul de măsurare este liniar în limitele măsurate și că standardele sunt conforme cu valorile lor de proiectare. Rotiți fiecare standard astfel încât citirile să fie cât mai aproape posibil de valoarea calculată. Dacă valoarea pentru oricare dintre standarde diferă de reflectanța calculată cu mai mult de 0,02%, standardul trebuie curățat și procesul de calibrare trebuie repetat. Standardul trebuie lustruit din nou până când indicele de reflexie diferă de cel calculat cu mai mult de 0,02%.

Dacă reflectanța standardelor nu oferă o diagramă liniară, verificați liniaritatea semnalului fotomultiplicator folosind standarde din alte surse. Dacă nu oferă un grafic cu linii, testați din nou semnalul pentru liniaritate aplicând mai multe filtre de calibrare a densității neutre pentru a reduce puterea de lumină la o valoare cunoscută. Dacă se confirmă neliniaritatea semnalului fotomultiplicator, înlocuiți tubul fotomultiplicator și efectuați teste suplimentare până când se obține liniaritatea semnalului.

7.2.5. Calibrare hardware

După ce s-a stabilit fiabilitatea aparatului, este necesar să se asigure că instrumentul indicator oferă citirile corecte pentru standardul zero și pentru cele trei standarde de reflexie ale cărbunelui de testare, așa cum este indicat la 7.2.1 la 7.2.4. Reflectanța fiecărui standard afișată pe afișaj nu trebuie să difere de cea calculată cu mai mult de 0,02%.

7.3. Măsurarea reflectanței Vitrinite

7.3.1. Dispoziții generale

Metoda de măsurare a valorilor de reflexie maximă și minimă este dată în 7.3.2, iar pentru una arbitrară în 7.3.3. În aceste subclauze, termenul vitrinit se referă la unul sau mai multe submacerale din grupul vitrinite.

După cum s-a discutat în Secțiunea 1, alegerea submaceralelor care urmează să fie măsurate determină rezultatul și, prin urmare, este important să se decidă ce submacerale să măsoare reflectanța și să le noteze atunci când se raportează rezultatele.

7.3.2. Măsurarea reflectanței maxime și minime a vitrinitei în ulei.

Instalați polarizatorul și verificați aparatul conform 7.1 și 7.2.

Imediat după calibrarea echipamentului, pe o masă mecanică (preparat) se așează un preparat lustruit nivelat realizat din proba de testat care permite efectuarea măsurătorilor începând dintr-un colț. Aplicați ulei de imersie pe suprafața probei și focalizați. Mișcați ușor specimenul cu preparatul de șofer până când firele de păr sunt focalizate pe o suprafață adecvată a vitrinitei. Suprafața de măsurat trebuie să fie lipsită de fisuri, defecte de lustruire, incluziuni minerale sau relief și trebuie să fie la o oarecare distanță de limitele maceralului.

Lumina este trecută printr-un fotomultiplicator și masa este rotită la 360° cu o viteză de cel mult 10 min -1. Înregistrați cele mai mari și cele mai mici valori ale indicelui de reflexie, care se notează în timpul rotației tabelului.

NOTĂ Când glisa este rotită la 360°, în mod ideal, pot fi obținute două citiri maxime și minime identice. Dacă cele două citiri sunt foarte diferite, trebuie determinată cauza și corectată eroarea. Uneori, cauza erorii poate fi bulele de aer din ulei care intră în zona măsurată. În acest caz, citirile sunt ignorate și bulele de aer sunt eliminate prin coborârea sau ridicarea etajului microscopului (în funcție de design). Suprafața frontală a lentilei obiectiv este șters cu o cârpă optică, se aplică din nou o picătură de ulei pe suprafața probei și se realizează focalizarea.

Proba este mutată în direcția X(lungimea treptei 0,5 mm) și luați măsurători atunci când reticulul lovește o suprafață adecvată a vitrinitei. Pentru a fi siguri că măsurătorile sunt efectuate pe un loc adecvat al vitrinitei, proba poate fi mutată cu ajutorul cursorului până la 10 µm. La sfârșitul traseului, proba trece la următoarea linie: distanța dintre linii este de cel puțin 0,5 mm. Distanța dintre linii este aleasă astfel încât măsurătorile să fie distribuite uniform pe suprafața secțiunii. Continuați să măsurați reflectanța utilizând această procedură de testare.

La fiecare 60 de minute, verificați din nou calibrarea aparatului în raport cu standardul cel mai apropiat de cea mai mare reflectanță (7.2.5). Dacă reflectanța standardului diferă cu mai mult de 0,01% față de valoarea teoretică, aruncați ultima citire și efectuați-o din nou după recalibrarea aparatului față de toate standardele.

Măsurătorile de reflexie se fac până la obținerea numărului necesar de măsurători. Dacă bricheta lustruită este pregătită din cărbune dintr-un strat, atunci se fac de la 40 la 100 de măsurători și mai multe (vezi tabelul 3 ). Numărul de măsurători crește odată cu gradul de anizotropie a vitrinitei. În fiecare bob măsurat, se determină valorile maxime și minime ale numărului și în timpul rotației treptei microscopului. Valorile medii ale reflectanței maxime și minime sunt calculate ca medie aritmetică a rapoartelor maxime și minime.

Dacă proba utilizată este un amestec de cărbuni, atunci se fac 500 de măsurători.

Pe fiecare specimen lustruit trebuie măsurate 10 sau mai multe zone de vitrinite, în funcție de gradul de anizotropie al probei de testat și de obiectivele studiului.

Înainte de începerea măsurătorilor, specimenul lustruit este fixat astfel încât planul de stratificare să fie perpendicular pe fasciculul incident al sistemului optic al microscopului. La fiecare punct măsurat, se găsește poziția citirii maxime, iar apoi citirile sunt înregistrate la fiecare 90° din rotirea etajului microscopului când acesta este rotit la 360°.

Reflectanta maxima si minima (R 0, max și R 0, min) calculată ca medie aritmetică a citirilor maxime și, respectiv, minime.

7.3.3. Măsurarea reflectanței vitrinitei arbitrare în uleiul de imersie (R 0, r)

Utilizați procedura descrisă în 7.3.2, dar fără polarizare și rotație a probei. Efectuați calibrarea așa cum este descris în 7.2.5

Măsurați reflectanța vitrinitei până când este înregistrat numărul necesar de măsurători.

Pe fiecare brichetă lustruită, este necesar să se efectueze de la 40 la 100 sau mai multe măsurători (tabel 3 ) în funcție de omogenitatea și gradul de anizotropie a probei de testat.

Numărul de măsurători crește odată cu creșterea eterogenității în compoziția grupului huminit și vitrinite, precum și cu o anizotropie pronunțată a cărbunilor și antracitelor.

Numărul de măsurători pentru probele care conțin materie organică solidă dispersată este determinat de natura și dimensiunea acestor incluziuni și poate fi semnificativ mai mic.

Pentru a stabili compoziția amestecurilor de cărbune din reflectograme, este necesar să se efectueze cel puțin 500 de măsurători pe două probe din proba de cărbune studiată. Dacă participarea cărbunilor de diferite grade de metamorfism, care fac parte din sarcină, nu poate fi stabilită fără ambiguitate, se efectuează alte 100 de măsurători și în viitor până când numărul lor este suficient. Limitarea numărului de măsurători - 1000.

Pe fiecare piesă lustruită se efectuează până la 20 de măsurători în două direcții reciproc perpendiculare. Pentru a face acest lucru, piesa lustruită este setată astfel încât planul de stratificare să fie perpendicular pe fasciculul incident al sistemului optic al microscopului. Locurile pentru măsurători sunt alese astfel încât să fie distribuite uniform pe întreaga suprafață a vitrinitei specimenului lustruit studiat.

Indicele de reflexie arbitrară (R 0, r ) se calculează ca medie aritmetică a tuturor măsurătorilor.

7.3.4. Măsurători de reflexie în aer.

Definițiile indicilor de reflexie maxim, minim și arbitrar (R a, max, Ra, min Și Ra, r) ​​​​pot fi efectuate pentru o evaluare preliminară a etapelor metamorfismului.

Măsurătorile în aer se efectuează în mod similar cu măsurătorile în ulei de imersie la valori mai mici ale opririi deschiderii, tensiunii iluminatorului și tensiunii de operare PMT.

Pe bricheta lustruită studiată, este necesar să se efectueze 20 - 30 de măsurători, lustruit - 10 sau mai mult.

8. PRELUCRAREA REZULTATELOR

8.1. Rezultatele pot fi exprimate ca o singură valoare sau ca o serie de numere în intervale de reflectanță de 0,05% (1 / 2 V-pas) sau la intervale de 0,10% din indicele de reflexie ( V-Etapa). Reflectanța medie și abaterea standard se calculează după cum urmează:

1) Dacă citirile individuale sunt cunoscute, atunci reflectanța medie și abaterea standard sunt calculate folosind formulele (1) și respectiv (2):

(2)

Unde ?R- medie maximă, medie minimă sau medie a indicelui de reflexie arbitrară, %.

Ri- indicare individuală (măsurare);

n- numarul de masuratori;

Deviație standard.

2) Dacă rezultatele sunt prezentate ca o serie de măsurători în 1/2 V-pas sau V-pas, utilizați următoarele ecuații:

Unde Rt- valoare medie 1/2 V-pas sau V-Etapa;

X- numărul de măsurători de reflectanță în 1/2 V-pas sau V-Etapa.

Înregistrați submacerale de vitrinite, care includ valori ?R indiferent de reflectanța măsurată, maximul, minim sau arbitrar și numărul de puncte de măsurare. Procent de vitrinit pentru fiecare 1/2 V-pas sau V-pasul poate fi reprezentat ca reflectogramă. Un exemplu de exprimare a rezultatelor este dat în Tabelul 2, reflectograma corespunzătoare este în Figura 4.

Notă - V-pasul are un interval de 0,1 reflectanță, iar 1/2 are un interval de 0,05%. Pentru a evita suprapunerea valorilor reflectanței exprimate la a doua zecimală, intervalele de valori sunt prezentate, de exemplu, după cum urmează:

V- pas - 0,60 - 0,69; 0,70 - 0,79 etc. (inclusiv).

1 / 2 V- trepte: 0,60 - 0,64; 0,65 - 0,69 etc. (inclusiv).

Valoarea medie a seriei (0,60 - 0,69) este 0,645.

Valoarea medie a seriei (0,60 - 0,64) este 0,62.

8.2. Opțional, un indice de reflexie arbitrar (R 0, r ) se calculează din valorile medii ale valorilor de reflexie maximă și minimă conform formulelor:

pentru minereu lustruit R 0, r = 2 / 3 R 0, max + 1/3 R 0, min

pentru brichete lustruite

Valoare ocupă o poziție intermediară între R 0, max și R 0, min Și asociat cu orientarea cerealelor în bricheta lustruită.

8.3. Ca parametru suplimentar, indicele de anizotropie de reflexie (AR) este calculat folosind formulele:

8.4. Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor în lumină obișnuită și polarizată în aer pe brichete lustruite și piesele lustruite se realizează în mod similar cu prelucrarea rezultatelor măsurătorilor în ulei de imersie (8.1 ).

Figura 4 - Reflectogramă compilată conform rezultatelor din tabelul 2

masa 2

Reflectanța măsurată arbitrară

Submacerale ale vitrinitei, telocolinitei și desmocolinitei

Numărul total de măsurători n = 500

Reflectanta medie ?R 0, r = 1,32%

Deviație standard? = 0,20%

9. PRECIZIE

9.1. Convergenţă

Convergența definițiilor valorilor medii ale maximului, minim sau reflectanța arbitrară este valoarea cu care diferă două citiri separate, luate cu același număr de măsurători de către același operator pe aceeași diapozitivă folosind același aparat la un nivel de încredere de 95%.

Convergența se calculează prin formula

Unde? t- abaterea standard teoretică.

Convergența depinde de o serie de factori, printre care:

1) precizie limitată de calibrare cu standarde de reflectanță (6.2.5);

2) devierea de calibrare admisă în timpul măsurătorilor (6.3.2);

3) numărul de măsurători efectuate și intervalul de valori ale indicelui de reflexie pentru vitrină dintr-un strat de cărbune.

Efectul general al acestor factori poate fi exprimat ca o abatere standard a reflectanței medii de până la 0,02% pentru o probă dintr-un cărbune individual dintr-o cusătură. Aceasta corespunde unei convergențe de până la 0,06%.

9.2. Reproductibilitatea

Reproductibilitatea determinărilor valorilor medii ale indicatorilor maxim, minim sau arbitrar este valoarea cu care valorile a două determinări efectuate cu același număr de măsurători de către doi operatori diferiți pe două preparate diferite realizate din același eșantion și utilizarea echipamentelor diferite diferă cu o probabilitate de încredere de 95%.

Reproductibilitatea este calculată prin formula

Unde? 0 este abaterea standard reală.

Dacă operatorii sunt instruiți în mod adecvat pentru a identifica vitrinitele sau submaceralele corespunzătoare, iar reflectanța standard este cunoscută în mod fiabil, abaterile standard ale determinărilor de reflectanță medie de către diferiți operatori în diferite laboratoare sunt de 0,03%. Reproductibilitatea este astfel de 0,08%

9.3. Discrepanțele permise între rezultatele valorilor medii ale indicatorilor de reflectare a celor două definiții sunt indicate în tabel 3 .

Tabelul 3

10. RAPORT DE TESTARE

Raportul de testare trebuie să includă:

2) toate detaliile necesare pentru identificarea probei;

3) numărul total de măsurători;

4) tipul de măsurători efectuate, i.e. maxim, minim sau un indice de reflexie arbitrar;

5) tipul și raportul de submacerale vitrinite utilizate în această definiție;

6) rezultatele obţinute;

7) alte caracteristici ale probei observate în timpul analizei și care pot fi utile în utilizarea rezultatelor.

Dintre toate microcomponentele OM, vitrinitul este cel mai bun din punct de vedere al caracterului indicativ în studierea gradului de transformare catogenetică. Faptul este că, pentru diagnosticare fiabilă, este nevoie de o microcomponentă, care trebuie să aibă o schimbare regulată a proprietăților în timpul procesului de transformare, în același timp, trebuie să fie distribuită pe scară largă în OM. Vitrinite îndeplinește toate cerințele de mai sus, spre deosebire de alte microcomponente de cărbuni și DOM. Care fie se îmbină cu masa organică totală de cărbune aflată deja în stadiile mijlocii ale catagenezei (leuptinită), fie reacţionează slab şi inegal la modificările parametrilor de mediu (fusinit). Și numai vitrinitul își schimbă proprietățile în mod natural treptat și este foarte ușor de diagnosticat.

Pe baza reflectivității vitrinitei sunt construite majoritatea scalelor pentru determinarea gradului de catageneză. Pe lângă acesta, sunt folosite și alte microcomponente ale DOM, dar într-o măsură mai mică. Metoda se bazează pe modelul de creștere a luciului în timpul catagenezei. Acest lucru poate fi ușor de văzut vizual dacă luăm în considerare schimbarea strălucirii cărbunilor în procesul de schimbare a acestora. Nu sunt necesare instrumente speciale pentru a observa că strălucirea antracitului, de exemplu, este mult mai mare decât cea a cărbunelui brun. Reflectivitatea este strâns legată de structura internă a unei substanțe, și anume de gradul de împachetare a particulelor într-o substanță. De asta depinde ea. Desigur, studiul gradului de catogeneză prin reflectanță se realizează folosind echipamente speciale, de exemplu, dispozitivul POOS-I constă dintr-un microscop polarizant, un atașament optic, un tub fotomultiplicator (PMT) și un dispozitiv de înregistrare. Când se efectuează un studiu, se compară fotocurenții cauzați de lumina reflectată de pe suprafața probei și standardul.

Deci, vitrinitul, sau mai degrabă reflectivitatea sa, a fost luată ca standard pentru cercetare. Se măsoară folosind diverse fotometre și standarde în aer și mediu de imersie cu incidență strict perpendiculară a luminii pe o suprafață de probă bine lustruită. Măsurătorile sunt efectuate numai într-un interval îngust de lungimi de undă: de la 525 la 552 nm. Această limitare se datorează caracteristicilor tehnice ale dispozitivului. O lungime de undă de 546,1 nm este luată ca standard, dar fluctuațiile mici în jurul acestei valori nu au practic niciun efect vizibil asupra valorii măsurate. Proba se fixează pe platoul microscopului și se oprește astfel încât suprafața sa să fie perpendiculară pe axa atașamentului optic. După cum sa menționat mai sus, măsurăm intensitatea luminii reflectate alternativ la probă și standard folosind un PMT. Prin definiție, reflectivitatea este capacitatea de a reflecta o parte din lumina care lovește o suprafață. Dacă traducem acest lucru în limbaj numeric, atunci acesta este raportul dintre lumina reflectată și incidentă.

Care poate fi scris ca:

Unde I1 este intensitatea luminii reflectate și I2 este intensitatea luminii incidente. În practică, atunci când se efectuează măsurători, se utilizează formula

Aici R este indicele de reflexie dorit, d este citirea dispozitivului la măsurarea substanței de testat și, respectiv, R1 este reflectanța standardului și d1 este citirea dispozitivului la măsurarea standardului. Dacă setați dispozitivul receptor la zero pentru referință, atunci formula se simplifică la R=d.

Pe lângă vitrinite, pentru măsurători sunt folosite și alte microcomponente OM. Unele dintre ele au proprietatea anizotropiei de reflectivitate. De obicei sunt utilizați trei parametri de măsurare: Rmax Rmin Rcp. Creșterea anizotropiei vitrinitei în timpul catagenezei se datorează în principal procesului de ordonare treptată a micelilor humici aromatici asociat cu o creștere a presiunii odată cu creșterea adâncimii de imersie. Măsurătorile în cazul unui preparat anizotrop nu diferă conceptual de măsurarea unei probe omogene, dar se efectuează mai multe măsurători. Etapa microscopului se rotește 360? la intervale de 90?. Două poziții cu reflectivitate maximă și două cu cea minimă sunt întotdeauna detectate. Unghiul dintre fiecare dintre ele este de 180?. Se fac măsurători pentru mai multe fragmente de rocă iar valoarea medie este calculată ulterior. Ca medie aritmetică a mediilor măsurătorilor maxime și minime:

Puteți determina imediat valoarea medie alegând un unghi de rotație de 45? de la valoarea maximă sau minimă, dar această măsurătoare este valabilă numai atunci când se studiază un OF slab transformat.

Când se efectuează cercetări, există mai multe probleme asociate cu tehnologia. De exemplu, dacă avem o rocă cu un conținut total scăzut de materie organică, atunci este nevoie de o prelucrare specială a probei și conversia acesteia în formă de secțiuni concentrate lustruite-brichete. Dar în procesul de obținere a concentratelor, materia organică originală este supusă unui tratament chimic, care nu poate decât să afecteze proprietățile optice ale substanței. În plus, se pierd informații despre structura materiei organice a rocii. Distorsiunile în măsurători pot fi introduse și prin faptul că tehnologia procesului de preparare a medicamentelor nu este standardizată și gradul de pregătire a probei este de obicei determinată vizual. Problema sunt și proprietățile fizice ale rocilor, precum mineralizarea puternică sau fragilitatea cărbunelui, în acest caz este necesar să se studieze reflectivitatea pe suprafața care a fost obținută. Dacă zona este aleasă corect, atunci defectele din jur practic nu afectează măsurătorile. Dar, în mod fundamental, valorile cantitative ale erorilor practic nu afectează determinarea stadiului de catageneză.

Se studiază probe, de obicei în condiții normale de aer, este ușor, rapid. Dar dacă aveți nevoie de un studiu detaliat la mărire mare, se folosesc medii de imersie, de obicei ulei de cedru. Ambele măsurători sunt corecte și fiecare dintre ele este folosită, dar fiecare în cazul său specific. Avantajele măsurătorilor într-un mediu de imersie sunt că permit studierea particulelor cu o dimensiune mică; în plus, claritatea crește, ceea ce face posibilă diagnosticarea gradului de catageneză mai detaliat.

O dificultate suplimentară în cercetare este diagnosticarea microcomponentelor OM, deoarece acestea sunt de obicei determinate în lumină transmisă. În timp ce reflectivitatea este evident în reflectat. De aceea. De obicei, două metode sunt combinate în procesul de cercetare. Adică, lumina transmisă și reflectată sunt utilizate alternativ pentru a studia același fragment DOM. Pentru aceasta, se folosesc de obicei secțiuni lustruite pe ambele părți. În ele, după vizualizarea și determinarea microcomponentului în lumina transmisă, se comută iluminarea și se fac măsurători în lumină reflectată.

Vitrinitul poate fi folosit nu numai pentru a determina gradul de transformare a materiei organice, ci și pentru a determina relația acesteia cu roca. În vitrinitul singenetic, fragmentele sunt de obicei alungite, particulele sunt paralele cu planurile de așternut și au de obicei o structură celulară. Dacă avem de-a face cu particule de vitrinite de formă rotunjită, atunci cel mai probabil aceasta este o substanță redepusă.

Gradul A (antracit).
Antraciții combină cărbunele cu o reflectanță a vitrinitului de peste 2,59%, cu un randament în materie volatilă mai mică de 8%, antraciții includ și cărbunii cu o reflectanță a vitrinitului de 2,2 până la 2,59%. Cea mai mare parte a antracitului este folosită în scopuri energetice. Clasele medii și mari ale acestora servesc drept combustibil fără fum în sectorul casnic. O parte din antracit este trimisă la producția de termoantracit, care, la rândul său, este folosit ca principal umplutură carbonică în fabricarea blocurilor catodice pentru electrolizoarele din industria aluminiului. Antracitul este, de asemenea, utilizat pentru producerea de carbură de siliciu și carbură de aluminiu.

Mark D (flacără lungă).
Cărbune cu flacără lungă sunt cărbuni cu o reflectanță a vitrinitei de la 0,4 la 0,79% cu un randament în materie volatilă de peste 28-30% cu un reziduu nevolatil pulverulent sau ușor aglomerat. Cărbunii cu flacără lungă nu se sinterizează și sunt clasificați ca cărbuni termici. Direcțiile de utilizare a acestor cărbuni sunt energia și combustibilii municipali, prin urmare, caracteristica lor cea mai semnificativă este căldura de ardere. Când treceți la următoarea marcă a DG valoare calorica cărbunele crește semnificativ. Studiile au arătat că cărbunele cu flacără lungă cu un conținut scăzut de cenușă poate servi drept materie primă bună pentru producția de materiale sintetice. combustibil lichidși produse chimice, producție de cocs turnat și absorbanți sferici, cocsificare la temperatură scăzută (până la 700 de grade).

Marca DG (gaz cu flacără lungă).
Cărbunii gazos cu flacără lungă sunt cărbuni cu o reflexie a vitrinitei de 0,4 până la 0,79%, cu un randament de materie volatilă de peste 28-30%, cu un reziduu nevolatil sub formă de pulbere sau ușor aglomerat. Acești cărbuni sunt de tranziție între cărbunii de gradele D și G. Ei diferă de cărbunii cu flacără lungă în prezența sinterizării (grosimea stratului de plastic este de 6-9 mm, iar de la cărbunii de gaz cu proprietăți de sinterizare similare - fragilitate mai nesemnificativă și rezistență mecanică crescută. Această ultimă împrejurare determină predominanța cărbunilor grosolan printre astfel de cărbuni). Cărbunele de calitate DG se referă și la grupul cărbunilor generatori de energie, nu sunt potriviți pentru participarea la încărcăturile de cocs, deoarece cocsul format este caracterizat prin rezistență mecanică scăzută și reactivitate crescută.

Mark G (gaz).
Gazul de cărbune are două grupe tehnologice. Cărbunii de vitrinit (reflectanța vitrinitei de la 0,5 la 0,89%) cu un randament în materie volatilă de 38% sau mai mult, cu o grosime a stratului de plastic de 10 până la 12 mm formează grupa 1G, cărbunii de vitrinite și inertinite cu o reflexie a vitrinitei de 0,8 - 0,99%, randamentul substanțelor volatile este de 30% și mai mult, iar grosimea stratului de plastic este de la 13 la 16 mm din grupa 2G. Cărbunii de gaz sunt utilizați în principal ca energie și combustibili domestici. Pentru cocsificare se utilizează cărbuni din grupa 2G cu grosimea stratului de plastic mai mare de 13 mm.Posibilitatea limitată de utilizare a cărbunelui gazos în încărcăturile cocsăriilor producătoare de cocs metalurgic se datorează faptului că în timpul cocsării stratificate provoacă formarea de microfisuri în cocs, care îi reduc semnificativ rezistența. Cărbunele gazos cu o grosime a stratului de plastic de 8-12 mm este utilizat pentru producerea de cocs turnat și absorbanți sferici, iar cărbunii cu o grosime a stratului de plastic mai mică de 8 mm sunt utilizați pentru gazificare și semi-cocsificare. Vitrinitul cărbune cu conținut scăzut de cenușă, gradul G, cu un randament de materie volatilă de peste 42%, este o materie primă bună pentru producția de combustibili lichizi sintetici.
Mark B (maro).
Cărbunele brun se caracterizează prin reflectanță scăzută a vitrinitei (mai puțin de 0,6%) și materie volatilă ridicată (mai mult de 45%). Cărbunii bruni se împart în funcție de umiditate în grupe tehnologice: 1B (umiditate peste 40%), 2B (30-40%), 3B (până la 30%). Cărbunii bruni din bazinul de cărbuni Kansk-Achinsk sunt reprezentați în principal de grupa 2B și parțial - 3B (indicele de reflexie a vitrinitei 0,27-0,46%), cărbunii bruni din bazinul regiunii Moscova aparțin grupului 2B, cărbunii din depozitele Pavlovsky și Bikinsky (Primorsky Teritoriu) aparțin grupei 1B. Cărbunele brun este folosit ca combustibil energetic și materie primă chimică.

Marca GZhO (gaz grăsime slabă).
Cărbunii cu gaz gras, slabi din punct de vedere al randamentului de substanțe volatile și al grosimii stratului de plastic, ocupă o poziție intermediară între cărbunii de gradele G și GZh. Există două grupuri tehnologice. Grupul tehnologic 1GZhO include cărbunele cu un indice de reflexie a vitrinitei de mai puțin de 0,8% și un randament de materie volatilă de mai puțin de 38%, cu o grosime a stratului de plastic de 10 până la 16 mm. Grupul 2GZhO include cărbuni cu o reflectanță a vitrinitei de 0,80-0,99%, un randament de substanțe volatile de mai puțin de 38%, cu o grosime a stratului de plastic de 10-13 mm, precum și cărbunii cu o reflexie a vitrinitei de 0,80-0,89% cu randamentul de substanțe volatile este de 36% sau mai mult cu o grosime a stratului de plastic de 14-16mm. Gradul de umiditate GZhO fluctuează între 6-8%, conținutul de cenușă - 6-40%. Conținutul de carbon variază între 78-85%, hidrogen - de la 4,8 la 6,0%, sulf 0,2-0,8%. Cărbunele marca GZhO se caracterizează printr-o variație largă a proprietăților, ceea ce nu ne permite să recomandăm nicio direcție pentru utilizarea lor. Cărbunele din grupul 1GZhO cu o grosime a stratului de plastic mai mică de 13 mm poate constitui nu mai mult de 20% din încărcăturile instalațiilor de cocsificare și numai cu condiția ca restul încărcăturii să conțină cărbuni bine aglomerați cu un indice de reflexie a vitrinitei. de la 1 la 1,5%. Cărbunele din grupa 2GZhO este o materie primă bună pentru cocsificare (în special cu o reflectare a vitrinitei de cel puțin 0,85%) și poate reprezenta mai mult de jumătate din sarcină. Cărbunele fusinit din grupa 1GZhO (subgrupa 1GZhOF) este complet nepotrivit pentru producția de cocs metalurgic și poate fi utilizat în sectoarele domestice (clase mari) sau energetice (clase mici).

Marca GZH (grăsime gazoasă).
Cărbunii cu gaz gras ocupă o poziție intermediară între cărbunii G și Zh și sunt împărțiți în două grupe. Grupa 1GZh combină cărbunele cu o reflexie a vitrinitului de 0,5-0,79%, un randament de materie volatilă de 38% sau mai mult și o grosime a stratului de plastic mai mare de 16 mm. Grupul 2GZh combină cărbunele cu o reflexie a vitrinitei de 0,8-0,99%, un randament de materie volatilă de 36% sau mai mult și o grosime a stratului de plastic de 17-25 mm. Gradul GZh diferă de cărbunii gazos într-o capacitate de sinterizare mai mare și de cărbunii de gradul Zh - cu un randament mai mare de substanțe volatile. Cărbunii de calitate GZh sunt utilizați în principal în industria cocsării și sunt incluși în grupul de cărbune de calitate deosebit de valoros pentru cocsificare. În cele mai multe cazuri, ei pot înlocui complet cărbunii de grăsime în sarcina instalațiilor de cocsificare. Este recomandabil să utilizați concentrate de cărbune de calitate GZh cu un conținut de cenușă mai mic de 2% ca liant în producția de electrozi și produse din carbon-grafit; Cărbunii de calitate GZh sunt, de asemenea, potriviți pentru producerea de combustibili lichizi sintetici.

Mark J (aldin).
Cărbunii grasi sunt împărțiți în două grupe. Primul grup (1G) include cărbunele cu o reflectanță a vitrinitei de 0,8–1,19%, un randament de materie volatilă de 28–35,9% și o grosime a stratului de plastic de 14–17 mm. Cel de-al doilea grup (2G) include cărbuni cu o reflectanță a vitrinitei de 0,8-0,99%, un randament în materie volatilă de 36% sau mai mult, cu o grosime a stratului de plastic de 26 mm sau mai mult. Același grup include cărbuni cu aceleași valori ale indicelui de reflectare a vitrinitei, dar cu eliberare de substanțe volatile de la 30 la 36% cu o grosime a stratului de plastic de 18 mm și mai mult. De asemenea, grupa 2G include cărbunele cu o reflexie a vitrinitei de 1-1,19% cu un randament în materie volatilă de cel puțin 30% cu o grosime a stratului de plastic de cel puțin 18 mm. Calitatea cărbunelui Zh este un cărbune de cocsificare deosebit de valoros și este utilizat în principal în industria cocsului, reprezentând 20 până la 70% din încărcătura de cocs. Cocsul obținut din cărbuni de calitate Zh are o rezistență structurală ridicată.

Marca KZh (grăsime de cocs).
Cărbunii de cocs gras se evidențiază ca cărbune cu reflectanța vitrinită de 0,9-1,29%, grosimea stratului de plastic de 18 mm, cu un randament în materie volatilă de 25-30%. Principalul consumator de cărbune de calitate KZh este industria cocsului de produs secundar. Dintre toate calitățile de cărbune folosite la producerea cocsului, au cea mai mare capacitate de cocsificare.Cocsul metalurgic de înaltă calitate se obține din ele fără amestecare cu cărbuni de alte calități. În plus, ei sunt capabili să accepte până la 20% din cărbunele de umplutură de calitate KO, KS și OS fără a modifica calitatea cocsului.

Mark K (Coca-Cola).
Cărbunele de cocs se caracterizează printr-un indice de reflexie a vitrinitei de la 1 la 1,29%, precum și prin proprietăți bune de sinterizare. Grosimea stratului de plastic este de 13-17 mm pentru cărbunii cu o reflexie a vitrinitei de 1,0-1,29% și 13 mm și mai mare cu o reflexie a vitrinitei de 1,3-1,69%. Randamentul substanțelor volatile este în intervalul 24-24,9%. Fără a le amesteca cu cărbuni de alte grade, ele furnizează cocs metalurgic condiționat. Calitatea cocsului poate crește semnificativ atunci când cărbunele de calitate K este amestecat cu 20-40% cărbune de calitate Zh, GZh și KZh.

Marca KO (coke lean).
Cocsul slab de cărbune este un cărbune cu un randament de substanțe volatile apropiat de valoarea cărbunelui de cocs, dar cu un strat de plastic mai subțire - 10-12 mm. Indicele de reflexie al vitrinitei este de 0,8-0,99%. Calitatea cărbunelui KO este utilizat în principal pentru producția de cocs metalurgic ca unul dintre cărbunii de umplutură pentru clasele GZh și Zh.

Marca KSN (cocs slab caking low metamorfozat).
Cărbunii de cocs cu aglomerare redusă, cu metamorfoză redusă, se caracterizează printr-un indice de reflexie a vitrinitei de la 0,8 la 1,09%. La cocsificare fără amestecare cu alți cărbuni, aceștia dau cocs cu rezistență mecanică scăzută, foarte abraziv. Sunt utilizate atât în ​​industria cocsului, cât și în industria energetică și în sectorul casnic. Cărbunele de calitate KSN poate fi folosit și pentru a produce gaz sintetic.

Gradul KS (Coca-Cola slab aglomerat).
Cărbunii de cocsificare cu aglomerare redusă se caracterizează printr-o sinterizare scăzută (grosimea stratului de plastic este de 6-9 mm cu un indice de reflexie a vitrinitei de 1,1-1,69%). Cărbunele de calitate KS este utilizat în principal în industria cocsului ca componentă slabă. O parte din cărbune este utilizat pentru arderea în strat în cazanele industriale Cărbunii de cocs cu aglomerare redusă se caracterizează printr-o capacitate scăzută de aglomerare (grosimea stratului de plastic 6-9 mm cu indice de reflectare a vitrinitei 1,1-1,69%). sectorul intern.

Brand OS (sinterizare slabă).
Sinterizarea cărbunelui slab are indici de reflexie a vitrinitei de la 1,3 la 1,8%, iar randamentul de substanțe volatile nu este mai mare de 21,9%. Grosimea stratului de plastic pentru grupul 2OS este de 6-7 mm, iar pentru grupul 1OS este de 9-12 mm cu o compoziție de vitrinit și 10-12 mm cu o compoziție de fusinit. Umiditatea OS de calitate a cărbunelui extras nu depășește 8-10%. Conținutul de cenușă variază de la 7 la 40%. Conținutul de sulf în bazinul Kuznetsk nu depășește 0,6%, uneori ajunge la 1,2% în bazinul Karaganda și 1,2-4,0% în Donbass. Conținutul de carbon este de 88-91%, hidrogen 4,2-5,%. Principalul consumator de cărbune de calitate OS este industria cocsului de produs secundar; acești cărbuni sunt unul dintre cele mai bune componente slabe din amestecurile de cocs. Unii cărbuni de calitate OS, chiar și fără amestecare cu cărbuni de alte clase, dau cocs metalurgic de înaltă calitate; dar în timpul cocsării, ei dezvoltă o presiune mare de spargere pe pereții cuptoarelor de cocs, cocs este emis din cuptoare cu cu mare dificultate, ceea ce duce la o defecțiune rapidă a cuptoarelor. Prin urmare, cărbunele de calitate OS este de obicei cocsat într-un amestec cu cărbuni G și GZh, care au un grad ridicat de contracție.

Marca TS (slăbănog ușor aglomerat).
Cărbunii slabi cu aglomerare scăzută se caracterizează printr-un randament de materie volatilă de mai puțin de 22% și o sinterizare foarte scăzută (grosimea stratului de plastic este mai mică de 6 mm. Conținutul de umiditate al cărbunelui extras de gradul TS este scăzut - 4-6%. Conținutul de cenușă este în intervalul 6-45%.Conținutul de carbon este 89-91%, hidrogen 4,0-4,8%.Conținutul de sulf în cărbuni de Kuzbass 0,3-0,5%, Donbass 0,8-4,5%, în principal în industria energetică. ; clasele mari-medii de cărbuni ale acestui brand sunt combustibil bun fără fum pentru cazane mici și uz casnic individual.

Grad SS (aglomerare redusă).
Cărbunii slab aglomerați sunt caracterizați printr-un indice de reflexie a vitrinitei în intervalul 0,7-1,79%, o grosime a stratului de plastic mai mică de 6 mm și o eliberare de substanțe volatile, care este caracteristică cărbunilor bine cocsificați din clasele Zh, KZh, K, KS și OS. Umiditatea cărbunelui extras ajunge la 8-9%. Conținutul de cenușă variază de la 8 la 45%. Conținutul de sulf nu depășește de obicei 0,8%. Conținutul de carbon variază de la 74 la 90%, hidrogen de la 4,0 la 5,0%. Sunt utilizate în principal în centralele mari, în cazane industriale și în sectorul casnic. Într-o cantitate limitată, anumite soiuri de cărbuni de calitate SS sunt utilizate în loturile de cocsificații.

Mark T (slăbănog).
Cărbunele slab se caracterizează prin eliberarea de substanțe volatile de la 8 la 15,9% cu un indice de reflexie a vitrinitei de la 1,3 la 2,59%; sinterizarea este absentă. Sunt utilizate în principal în industria energiei electrice și în sectorul casnic; în condiția unui conținut scăzut de cenușă, pot fi utilizate pentru a obține materiale de umplutură carbonice în producția de electrozi.

Grupa vitrinite: a - colinita (gri omogen) cu cutinita (neagra). lumina reflectata. Imersie b - colinită (gri omogen), corpocolinită (corp oval gri închis în stânga), telinită (dungă neuniformă în centru). Sferulite albe - pirita. lumina polarizata reflectata. Starea de disparitie; c - vitrodetrinite. lumina reflectata. Imersiune g - colinita (sus), telinita (jos).

Telinit (gri), cauciuc (negru). lumina reflectata. Imersiune.

Fragmente zdrobite cu caracter vitrinit se găsesc foarte des în cărbunele bituminos. Ele formează masa de fond desmocolinit de clarit și trimacerit. De regulă, atunci când sunt examinate în lumină reflectată normală folosind imersie în ulei, aceste fragmente nu pot fi distinse unele de altele. În acest caz, ele sunt combinate sub denumirea de „desmocolinită”. Doar imersiunea cu iodură-metilenă face posibilă distingerea lor clară în cărbune cu un randament ridicat de substanțe volatile. În lumina reflectată prin imersie în ulei, particulele de vitrodetrinite pot fi văzute numai atunci când sunt înconjurate de componente cu o reflectivitate diferită (de exemplu, minerale argiloase în șisturi carbonice sau inertinite în simulare).

Cunoașterea elementelor de bază ale proceselor de formare a cărbunelui și a condițiilor de aplicabilitate a combustibililor solizi în metalurgie permite un control flexibil procese tehnologiceși eficiența economică a producției de fier și oțel.

Utilizarea combustibililor fosili în metalurgie datează de o sută de ani. Materialul sursă și condițiile pentru formarea combustibililor fosili au devenit motivul diversității lor de specii. Metalurgia modernă impune cerințe mari asupra calității materiilor prime, inclusiv. la cocs și aditivi injectați. Cunoașterea fundamentelor proceselor de formare a cărbunelui și a condițiilor de aplicabilitate a combustibililor solizi în metalurgie face posibilă controlul flexibil al proceselor tehnologice și eficiența economică a producției de fier și oțel.

Compoziția și structura materialului vegetal original

Teoria actuală a formării cărbunelui implică originea combustibililor fosili din materie vegetală care a suferit un anumit metamorfism pe o perioadă lungă de timp.

O varietate de plante, de la alge unicelulare la copaci, au luat parte la formarea materiei prime pentru toți combustibilii fosili. De idei moderneîn structura plantelor se disting substanțe din următoarele grupe chimice: grăsimi, ceară, rășini, complexe de carbohidrați (celuloze și pectine), lignină, proteine.

Grasimi sunt larg răspândite în plante: conțin aproximativ 1700 de tipuri diferite de grăsimi. După compoziția chimică, grăsimile sunt esteri ai unui alcool trihidroxilic - glicerol - și acizi grași saturați și nesaturați (monocarboxilici, cu un lanț normal de carbon și un număr par de atomi de carbon). Grăsimile sunt insolubile în apă, dar ușor solubile în dietil eter, disulfură de carbon, benzină, hidrocarburi aromatice.

Ceară- sunt esteri ai acizilor monocarboxilici superiori si ai alcoolilor monohidroxilici primari superiori de structura normala. Ceara din plante acoperă tulpinile, frunzele și cojile de spori cu un strat subțire, protejându-le de influențele externe. Cerurile au un punct de topire ridicat pentru materialele organice (70...72 °C). Sunt substanțe extrem de stabile și, datorită stabilității lor, sunt aproape întotdeauna prezente în cărbuni.

rășini. Rășinile vegetale sunt un amestec de diferiți compuși organici (acizi, esteri, alcooli, fenoli și hidrocarburi). Rășinile sunt inerente plantelor superioare, în care se găsesc în soluții de uleiuri esențiale (balsamuri). La plante, pasajele de rășină sunt umplute cu balsamuri. Când planta este deteriorată, se eliberează din abundență concentratele de rășină, care se îngroașă rapid în aer ca urmare a evaporării uleiurilor esențiale, precum și datorită polimerizării parțiale a substanțelor rășinoase. Astfel de cheaguri de rășină solidă ajung la noi sub formă de noduli de rășină încorporați în partea organică a cărbunelui.

Celuloză(С6Н10О5) - principalul material de construcțiițesuturile plantelor, dând plantelor rezistență mecanică.

Hemiceluloze(heteropolizaharidele) sunt compuși organici complecși, a căror hidroliză produce cele mai simple zaharuri (pentoze, hexoze etc.).

substanțe pectinice- indeplinesc o functie de sustinere in peretii celulelor plantelor, fructelor tinere si tesuturilor.

lignină este un polimer aromatic. Participă la formarea pereților celulari vegetali. Formarea ligninei este tipică numai pentru plantele vasculare. În perioada de evoluție (apariția plantelor pe uscat), plantele vasculare au dobândit capacitatea de a produce enzime capabile să formeze lignină din carbohidrați. Lignina joacă rolul unui agent de cimentare care lipește mănunchiuri de fibre celulozice și, astfel, constituie partea principală a lemnului. Conținutul aproximativ de lignină la unele plante (% în greutate) este: fag - 22, molid - 27, lucernă asemănătoare copacului - 23, mușchi de club - 37, in cuc - 38, sphagnum (un fel special de mușchi) - 4,5 .

Veverițe- produse naturale cu o structură macromoleculară, care sunt transformate în timpul hidrolizei în alfa-aminoacizi. Una dintre cele mai importante proprietăți ale proteinelor, care este absentă în alte grupe chimice ale plantelor, este specificitatea.

Compoziția elementară a formatorilor de cărbune este dată în tabel. unu:

Tabelul 1. Compoziția elementară a formatorilor de cărbune

Conținutul cantitativ al grupelor chimice de substanțe în tipuri variate plantele sunt date în tabel. 2.

Tabelul 2. Conținutul în plante din principalele grupe substanțe chimice, % (greutate)

Materialul vegetal inițial și transformările sale în timpul proceselor de formare a cărbunelui

În funcție de compoziția materialului vegetal inițial, cărbunii sunt împărțiți în humus, sapropelit, liptobiolit și amestecați.

Cărbuni de humus derivate din plante terestre.

Cărbuni liptobiolit Se formează și din vegetația terestră, dar din cele mai persistente componente ale plantelor în condiții naturale - țesuturi tegumentare (cuticule, scoarță, rășini, spori, polen).

Cărbuni de sapropelit sunt formate exclusiv din ciorchini de alge - verde, albastru-verde.

carbuni amestecati sunt un produs al transformărilor comune ale diverselor vegetații terestre și acvatice.

Alături de materialul sursă, compoziția și proprietățile cărbunilor sunt influențate și de condițiile fizice și geografice în care a avut loc acumularea de material vegetal. Acest concept acoperă mediul peisagistic, subdivizat în lac, mlaștină, mare, lagună etc., și caracteristicile sale fizico-chimice (hidrochimice și microbiologice), inclusiv salinitatea, debitul, stagnarea etc.

Cea mai importantă condiție pentru formarea cărbunelui este lipsa accesului la materialul sursă de oxigen din aer. Condițiile de formare și tipurile de cărbuni sunt date în tabel. 3.

Tabelul 3. Condiții de formare și tipuri de cărbuni

Doar cărbunii umici, în bandă, pot fi cocsificați, de exemplu. cărbuni claren:

• claren (lat. clarus - strălucitor) - cărbune, care este compus din componente bogate în carbon și microimpurități: vitren, micrinit și fuzen.
• vitren, vitrit, vitrinit (lat. vitrum - sticla) - negru lucios, bogat in hidrocarburi țesut vegetal- principalul purtător al proprietăților de sinterizare. Formează „lentile” și „straturi” în cea mai mare parte a cărbunelui.
• micrinitul este o componentă neagră mată din sporii plantelor.
• fusin, fusinit (fusain francez - lentilă) - pudră neagră, asemănătoare cărbunelui cu o strălucire mătăsoasă.

Clasificarea cărbunilor după gradul de metamorfism

Diferențele de material sursă, gradul de udare a turbării, compoziția chimică a mediului și condițiile facies de sedimentare și acumulare de turbă, care determină direcția și intensitatea proceselor microbiologice de oxidare și reducere, au creat baza formării. a diferitelor tipuri genetice de cărbuni în stadiul de turbă. Formarea și acumularea turbei s-au încheiat cu suprapunerea mlaștinilor de turbă de către sedimente care formează roci de acoperiș. Procesele diagenetice (compactarea, deshidratarea sedimentelor, eliberarea gazelor) și biochimice cu caracter reducător, care au avut loc la temperaturi și presiuni relativ scăzute, au dus la transformarea turbei în cărbune brun.

Cărbunii, inclusiv reziduurile lemnoase slab descompuse, cimentate de cărbunii pământi, se numesc ligniți.

cărbuni bruni- una dintre soiurile de cărbune - sunt utilizate pe scară largă. Ponderea rezervelor de cărbune brun și lignit în rezervele mondiale de cărbune este de 42%. Apariția superficială și grosimea mare a straturilor de cărbune fac posibilă utilizarea pe scară largă cale deschisă dezvoltare, ale căror avantaje economice și tehnice compensează în mare măsură calitatea relativ scăzută a materiilor prime.

Ca urmare a expunerii prelungite la temperaturi și presiune ridicate, cărbunii bruni sunt transformați în cărbuni tari, iar cei din urmă în antracit. Procesul ireversibil de modificare treptată a compoziției chimice (în primul rând în direcția carburării), a proprietăților fizice și tehnologice ale materiei organice în transformările de la turbă la antracit se numește coalificare. Coalificarea în etapele de transformare a cărbunelui brun în cărbuni tari și a acestora din urmă în antracit, datorită proceselor care au loc în scoarța terestră, poartă denumirea de metamorfism al cărbunelui. Există trei tipuri principale de metamorfism a cărbunelui:

• regională, cauzată de influența căldurii interne a Pământului și a presiunii straturilor de rocă de deasupra, atunci când cărbunii se scufundă în adâncurile scoarței terestre;
• termică - sub influența căldurii degajate de corpurile magmatice care s-au suprapus sau au pătruns în stratul purtător de cărbune sau în depozitele sale subiacente;
• contact - sub influența căldurii rocilor magmatice care au pătruns în straturile de cărbune sau le-au traversat direct; Este problematic faptul că metamorfismul cărbunelui este recunoscut ca posibil datorită creșterii temperaturilor în zonele de manifestare a forțelor tectonice de compresiune și forfecare - dinamometamorfism.

Rearanjarea structurală și moleculară a materiei organice în timpul metamorfismului cărbunilor este însoțită de o creștere consistentă a conținutului lor relativ de carbon, o scădere a conținutului de oxigen și eliberarea de substanțe volatile; Conținutul de hidrogen, căldura de ardere, duritatea, densitatea, fragilitatea, proprietățile optice, electrice și alte proprietăți fizice ale cărbunilor se modifică în anumite modele cu valori extreme în etapele mijlocii ale coalificării. Pentru a determina aceste etape, se folosesc următoarele: randamentul substanțelor volatile, conținutul de carbon, microduritatea și alte caracteristici ale compoziției chimice și proprietăților fizice ale cărbunilor. Cea mai eficientă metodă de determinare a stadiului de coalifiere este prin reflectivitatea vitrinitei.

cărbuni tariîn stadiile mijlocii ale metamorfismului, aceștia dobândesc proprietăți de sinterizare - capacitatea componentelor gelificate și lipoide ale materiei organice de a trece, atunci când sunt încălzite în anumite condiții, într-o stare plastică și de a forma un monolit poros - cocs. Cantitatea relativă de rezerve de cărbune cu capacitate mare de aglomerare este de 10...15% din rezervele totale de cărbune, ceea ce este asociat cu o intensitate mai mare a transformării materiei organice în stadiile medii ale metamorfismului. Cărbunii de sinterizare apar la temperaturi de la aproximativ 130 la 160...180 °C cu un interval general de temperatură care determină cursul metamorfismului cărbunelui, de la 70...90 °C pentru cărbunii cu flacără lungă la 300...350 °C pentru antracit. Cărbunii de sinterizare de cea mai bună calitate s-au format în bazine care au experimentat metamorfism regional în timpul tasării profunde a straturilor purtătoare de cărbune. În timpul metamorfismului termic și de contact, din cauza unei schimbări bruște a temperaturii și a presiunii scăzute, transformarea materiei organice are loc neuniform, iar calitatea cărbunilor este caracterizată de proprietăți tehnologice neuniforme. Rocile formațiunilor purtătoare de cărbuni, împreună cu metamorfismul cărbunilor, experimentează transformări catagenetice.

În zonele de aerare și acțiune activă a apelor subterane din apropierea suprafeței Pământului, cărbunii suferă oxidare. În ceea ce privește efectul asupra compoziției chimice și proprietăților fizice ale cărbunilor, oxidarea are o direcție opusă față de metamorfism: cărbunii își pierd proprietățile de rezistență (înainte să se transforme într-o substanță funingină) și proprietățile de sinterizare; în ele, conținutul relativ de oxigen crește, cantitatea de carbon scade, umiditatea și conținutul de cenușă cresc, iar căldura de ardere scade brusc. Adâncimea oxidării cărbunelui, în funcție de relieful modern și antic, de poziția pânzei freatice, de natura condițiilor climatice, de compoziția materialului și de metamorfismul cărbunilor, variază de la 0 la 100 m pe verticală.

Diferențele în compoziția materialului și gradul de metamorfism au condus la o mare diferențiere a proprietăților tehnologice ale cărbunilor. Pentru a stabili o direcție rațională pentru utilizarea industrială a cărbunelui, acestea sunt împărțite în grade și grupe tehnologice; Această subdiviziune se bazează pe parametri care caracterizează comportamentul cărbunilor în procesul de acțiune termică asupra acestora. Limita dintre cărbunii bruni și cărbunii tari este cea mai mare putere calorică a masei de lucru a cărbunelui fără cenușă, egală cu 5700 kcal/kg (23,86 MJ).

Indicatorul principal pentru utilizarea cărbunelui în scopuri energetice - puterea calorică mai mică - în ceea ce privește combustibilul de lucru variază de la (kcal / kg): 2000 ... 5000 (8.372 ... 20.930 MJ) pentru maro, 4100 ... 6900 (17.162 ...28.893 MJ) pentru cărbuni bituminoși și 5700...6400 (23.86...26.79 MJ) pentru antracit. Valoarea redusă a acestui indicator pentru cărbunii bruni se explică prin gradul scăzut de coaliare a materiei organice, compactarea slabă a materialului și, în consecință, conținutul lor ridicat de umiditate naturală, care variază în intervalul 15 ... 58%. În funcție de conținutul de umiditate de lucru, cărbunii bruni sunt împărțiți în grupuri tehnologice: B1 cu Wp\u003e 40%, B2 cu Wp 30 ... 40% și B3 cu Wp< 30%.
Etichetarea industrială a cărbunilor se bazează pe indicatori care caracterizează rezultatele distilării lor uscate la temperatură înaltă (cocsificare): randamentul substanțelor volatile formate în timpul descompunerii materiei organice (material parțial anorganic - sulfuri, carbonați, minerale hidratate) și caracteristica reziduului combustibil fără cenuşă - cocs prin sinterizare . Randamentul în greutate al substanțelor volatile din cărbuni scade în mod constant odată cu creșterea gradului de coalificare de la 45 la 8% pentru cărbuni tari și până la 8 ... 2% pentru antracit.

În URSS, capacitatea de sinterizare a cărbunilor este determinată într-un aparat de laborator prin metoda plastometrică propusă în 1932 de oamenii de știință sovietici LM Sapozhnikov și LP Bazilevich, de grosimea stratului de plastic format în timpul încălzirii (y), ținând cont de contracție ( x), exprimată în mm. Cea mai mare capacitate de sinterizare este caracterizată de cărbunii din etapele mijlocii de coalifiere cu o grosime a stratului de plastic de 10 ... 35 mm (clasele K și Zh). Odată cu scăderea și creșterea gradului de metamorfism, capacitatea de aglomerare a cărbunilor scade. Cărbunii de clasele D și T se caracterizează prin reziduuri nevolatile pulverulente slab sinterizate. În tabel. 4 prezintă valorile principalelor indicatori ai calității cărbunilor pe diverse etape coalificarea în raport cu gradele conform GOST.

Tabelul 4. Principalii indicatori ai calității cărbunilor clasificați

Pe lângă cele indicate în tabel, în unele bazine se disting grade intermediare: grăsime gazoasă (GZh), grăsime de cocs (KZh), cocs secundă (K2), coagulare slabă (SS). Calitățile de cărbune G, GZh, Zh, KZh, K și OS sunt împărțite în grupe tehnologice în funcție de capacitatea de aglomerare; a indica grup de tehnologie la desemnarea literei marca, se adaugă un număr care indică cea mai mică valoare a grosimii stratului de plastic (y) la acești cărbuni, de exemplu, G6, G17, KZh14 etc. Pentru cărbunii din bazine specifice, valorile indicatorilor de clasificare (VG și y) sunt reglementate de GOST. Pentru a obține cocs metalurgic, se folosește un amestec de diferite grade de cărbune - o încărcătură, a cărei componentă principală este cărbunii cu proprietăți ridicate de sinterizare.

Subdiviziunea cărbunilor în maro, negru și antracit este acceptată în majoritatea țărilor europene (în unele - cu eliberarea de ligniți suplimentari). Sistemul internațional de clasificare a cărbunelui, adoptat în 1956 de Comisia Economică pentru Europa a Națiunilor Unite, se bazează și pe randamentul de substanțe volatile pentru cărbuni cu V>33% - puterea calorică mai mare a masei umede fără cenușă, capacitatea de aglomerare, și capacitatea de cocsificare. Tipul de cărbune este indicat printr-un număr de cod din trei cifre, a cărui prima cifră indică clasa cărbunelui (în funcție de puterea volatilă sau calorică), a doua - grupul (în funcție de capacitatea de aglomerare, determinată prin metoda Rog sau indicele de umflare în creuzet), al treilea - subgrupul (în funcție de cocsificare, determinat de Odiber- Arnoux sau Regele Gri). În SUA și în alte țări, cărbunii sunt clasificați în ligniți, sub-bituminoși, cărbuni bituminoși și antraciți; parametrii de clasificare sunt: ​​pentru lignit, carbune subbituminos si bituminos (cu volatil >31%) - caldura de ardere a masei fara cenusa, pentru bituminos cu volatile.<31% и антрацитов – выход летучих веществ и содержание связанного углерода.

Marcarea cărbunilor, reflectând un complex de anumite proprietăți tehnologice ale soiurilor de cărbune, este utilizată ca principal criteriu în practica utilizării industriale a cărbunilor. Pentru domenii specifice de consum se stabilesc cerințe tehnice suplimentare. O scădere bruscă a efectului termic al arderii cărbunelui și a indicatorilor economici ai utilizării acestora din cauza balastului (cenusa și umiditatea) determină necesitatea de brichetare cărbuni cu umiditate naturală ridicată și îmbogățirea preliminară a cărbunilor cu conținut ridicat de cenușă. Conținutul maxim de cenușă al cărbunilor trimiși pentru arderea stratului nu trebuie să depășească 20 ... 37%, pentru arderea pulverizată - 45%.

Pentru cocsificare se folosesc cărbuni bituminoși de sinterizare cu conținut scăzut de cenușă (îmbogățit), în care conținutul de sulf și fosfor este limitat. Pentru semi-cocsificarea, gazeificarea, producția de combustibili lichizi, ceară de munte și alte domenii de consum, sinterizarea, conținutul de sulf, conținutul de cenușă, cocsificarea, stabilitatea termică, gudronul, conținutul de bitum și alți indicatori de calitate sunt standardizați.

Principalele bazine de cărbune ale Federației Ruse - surse de cărbune cocsificabil

bazinul Donețk. Unul dintre cele mai mari bazine carbonifere europene. Pe teritoriul regiunii Rostov se află doar partea extremă de est a bazinului, unde antracitele sunt distribuite predominant. Cărbunii de cocsificare se găsesc în trei din șapte districte - Kamensko-Gundorovsky, Belokalitvensky, Tatsinsky - și se caracterizează prin lavabilitate ușoară și medie. Cărbunii din bazinul Donețului se caracterizează printr-un conținut ridicat de sulf.

bazinul Kuznetsk. Este situat pe teritoriul regiunilor Kemerovo și Novosibirsk și acoperă o suprafață de 27 mii km2 (110 x 350 km). Din cele 25 de regiuni geologice și industriale, cărbunii de cocsificare sunt dezvoltați în 20. Capacitatea de spălare a cărbunelui este ușoară și medie, cu un randament de concentrat de 70 până la 90%. Cărbunii din bazinul Kuznetsk se caracterizează printr-un conținut scăzut de sulf. Toate calitățile de cărbune de cocsificare sunt extrase în bazin. Condiții favorabile de minerit și geologice pentru apariția cărbunilor, o mică adâncime a exploatării lor fac ca utilizarea acestor cărbuni să fie fezabilă din punct de vedere economic, practic în toată Rusia.

Bazinul Pechora. Face parte din districtul de nord și este situat pe teritoriul Republicii Komi și al districtului autonom Nenets din regiunea Arhangelsk. Suprafața bazinului este de 90 km2. Cărbunii de cocsificare sunt obișnuiți în zăcămintele Vorkuta, Vorgashor și Khalmeryu. Cărbunii sunt în cea mai mare parte moderat îmbogățiți (randamentul de concentrat este de la 70 la 85% (greutate), cărbunii din clasele GZhO, K, Zh sunt ușor de îmbogățit (randamentul de concentrat este de 85-93% în greutate). Grași și gazoși Cărbunii grași din zăcămintele Vorkuta și Vorgashor sunt capabili să primească ca aditiv slab la 50% din cărbunii săraci cu o creștere semnificativă a rezistenței cocsului Cărbunii de gradul K ai zăcămintelor Khalmeryu în timpul cocsării produc cocs metalurgic puternic de înaltă calitate.

Bazinul Karaganda. Este o sursă de cărbune de cocsificare pentru întreprinderile din estul Rusiei, situate în Kazahstanul Central, pe teritoriul regiunii cu același nume. Suprafața sa este de 3000 km2 (30 x 100 km). Cărbuni tari, pentru că componentele minerale sunt foarte fin distribuite în masa organică a cărbunelui. Producția de concentrat este de la 15 la 65% (greutate).

Indicatori de calitate ai carbunilor cocsificabili

Calitatea cărbunilor este determinată de parametrii lor tehnologici și petrografici.

materie volatilă (V)- produse, cu excepția umidității, eliberate din cărbune sub formă de gaz și abur. Ele se formează în timpul descompunerii cărbunelui în condiții de încălzire fără acces la aer. Se determină pentru stare uscată (uscat - Vd) sau fără cenușă uscată (fără cenușă uscată - Vdaf). Împreună cu sinterizarea, determină adecvarea cărbunilor pentru cocsificare. Acest indicator este cel cheie atunci când se elaborează o taxă de cărbune și se ia în considerare posibilitatea de a înlocui cărbunele într-o încărcătură.

Conținut de cenușă (A) este conținutul de material anorganic incombustibil din cărbune. Este definit ca reziduul format atunci când cărbunele este încălzit ca urmare a arderii întregii mase combustibile. Determinat pentru stare uscată (uscat - Ad).

sulf (S)– conținutul de sulf în cărbune. Este conținut sub formă de sulfuri, sulfați, compuși organici și sulf elementar. Determinat pentru stare uscată (uscat - Sd).

Vitrinit (Vt)- unul dintre tipurile de materie organică (macerale), care formează o masă de cărbune. Pe lângă vitrinită, există liptinite și inertinite. Vitrinitul este cel mai valoros maceral.

Indicele de reflectare a Vitrinitei (R0)- reflectivitatea vitrinitei este un indicator al gradului de metamorfism al cărbunilor (cu cât cărbunele este mai vechi). Pentru a caracteriza gradul de coaliare, se determină reflectanța medie a vitrinitei în lumina monocromatică obișnuită.

Grosimea stratului de plastic (y)- unul dintre principalii indicatori ai sinterizării cărbunelui, care caracterizează evaluarea calității cărbunilor cocsificabili. Se definește ca distanța maximă dintre interfețele „cărbune – masă plastică – semi-cocs”, determinată în timpul testelor plastometrice.

Carbon fix (FC)- o parte din carbonul rămas când cărbunele este încălzit într-un vas închis până când substanțele volatile sunt complet îndepărtate (adică aceasta este partea nevolatilă minus cenușa).

Umiditate totală (TM)- umiditatea conținută în cărbunii fosili, inclusiv liberi, de suprafață și legați. În timpul cocsării, umiditatea afectează negativ densitatea în vrac a încărcăturii de cărbune, consumul de energie electrică pentru zdrobire și căldură pentru cocsificare; cu un conținut de umiditate de peste 8%, este dificil de transportat încărcătura în magazinele de preparare a cărbunelui.

Indicele de cocsificare Grey King– acest indicator este principala caracteristică a capacității de cocsificare a cărbunelui; tipul de cocs conform Gray-King este determinat de scara de referinta: A, B, C, D, E, F, G1, G2,...,G12; tipul de cocs "A" indică faptul că cărbunele nu cocsează, tipurile "B", "C", "D" indică un nivel scăzut de cocsare,..., tipurile "G5" - "G12" indică proprietățile ridicate de cocsificare ale cărbunilor, în plus. , cu cât numărul este mai mare, cu atât cocsificarea este mai bună.

Indicele de umflare liberă (Numărul de umflare a creuzetului (CSN)/Indice de umflare liberă (FSI))- principala caracteristică prin care se estimează capacitatea de sinterizare a cărbunilor în întreaga lume; Aglomerarea este unul dintre cei mai importanți indicatori de clasificare pentru cărbunii utilizați pentru cocsificare; Sinterabilitatea încărcăturii de cărbune trebuie să fie suficientă pentru a asigura o rezistență ridicată a substanței de cocs (de regulă, cu cât valoarea CSN este mai mare, toate celelalte lucruri fiind egale, cu atât mai bine).

Gieseler Max Fluidity- cărbunii bine sinterizaţi se determină prin metoda Gieseler; acest parametru este foarte important pentru cărbunii de cocsificare, deoarece cărbunii cu flux redus nu pot participa în mod independent la procesul de cocsificare (necesită adăugarea de cărbuni cu flux mare pentru legare); pentru a compara acest parametru, se folosește o scară logaritmică (scara ordinală).

Indicele de măcinare (Indexul Hardgrove) este indicele empiric realizat ca urmare a măcinării probei de cărbune. Măcinarea cărbunelui clasificat restrâns și cântărind 50 g se efectuează într-o moară inelară cu bile pentru 60 de rotații. Indicele se determină pe baza compoziției granulometrice a cărbunelui zdrobit.

Clasificarea cărbunilor de cocsificare

În Rusia și CSI există o clasificare unificată a cărbunilor în conformitate cu GOST 25543-88. Conform acestei clasificări, cărbunele este împărțit în următoarele grade:

• B - maro;
• D - flacără lungă;
• DG - gaz cu flacără lungă;
• G - gaz;
• GZhO - grăsime slabă de gaz;
• GJ - gaz gras;
• F - gras;
• QOL - grăsime de cocs;
• K - cocs;
• KO - coke lean;
• KSN - cocs sintering low metamorfozat;
• KS - cocs slab aglomerat;
• OS - lean sintering;
• TS - sinterizare subțire;
• SS - slab aglomerat;
• T - slab;
• A este antracit.

Clasificarea mondială împarte cărbunii în cărbune de cocsificare tare (HCC), cărbune de cocsificare semi-moale (SSCC), cărbune pulverizat pentru injecție (PCI), cărbune termic/cărbune cu abur (Fig. 1):

Figura 1 - Clasificarea mondială a cărbunilor

Raportul dintre rezervele mondiale de cărbuni și direcția de utilizare a acestora, în funcție de conținutul de carbon și umiditate, este prezentat în fig. 2:

Figura 2 - Raportul dintre rezervele mondiale de cărbune

PUT - combustibil de cărbune pulverizat

Istoria dezvoltării tehnologiei de injecție a cărbunelui pulverizat

Tehnologia de topire în furnal folosind combustibil de cărbune pulverizat este cunoscută încă din 1831. Aplicarea industrială a tehnologiei de injectare a cărbunelui pulverizat a început abia la mijlocul secolului XX, iar această tehnologie a devenit larg răspândită în anii '80 ai secolului XX. . Perioada prelungită de dezvoltare a tehnologiei PCF poate fi explicată prin necesitatea dezvoltării de echipamente complexe și costisitoare pentru prepararea și injectarea PCB, precum și prin competiția de succes din partea păcurului și a gazelor naturale.

Primul brevet pentru suflarea combustibilului solid zdrobit într-un furnal prin lănci a fost eliberat în Anglia în 1831. Un brevet similar a fost eliberat în Germania în 1877. Datele despre începutul utilizării practice a PUT variază: conform unor surse, primul încercările de suflare au fost făcute în 1840, conform altora, prima suflare a cărbunelui zdrobit într-un cuptor cu arbore a fost efectuată în Canada în timpul topirii cuprului blister în 1911.

Lucrările experimentale la scară largă privind injectarea PUT au început în anii 50-60 ai secolului XX în SUA. La acea vreme, păcura a jucat un rol principal în tehnologia injecției de combustibil.
În 1955, în URSS la uzina metalurgică numită după. Dzerzhinsky, au fost efectuate experimente privind suflarea prafului de cărbune printr-o tuyeră într-un furnal cu un volum de 427 m3 în timpul topirii ferosiliciului. Aceste experimente au marcat începutul cercetărilor în procesul de furnal folosind combustibil pulverizat în furnalele industriale din URSS.

Abia după criza energetică din anii 1970, cărbunele a fost transformat în cărbune ca alternativă economică mai rezonabilă. Practica injectării de păcură și a altor derivați ai petrolului utilizat în anii 1970 a asigurat un consum de cocs la nivelul de 400 kg/t fontă. A doua criză a petrolului a impus renunțarea la injectarea agenților lichizi și a crescut dramatic consumul de cocs.

Anii 1980 au cunoscut o perioadă de creștere rapidă a construcției de instalații de injectare a carbonului pulverizat în întreaga lume, în principal în Europa și Asia. În America de Nord, injecția de gaz natural împreună cu alte tipuri de combustibili lichizi și solizi a devenit populară. Până la sfârșitul anilor 1980, injecția de PUT a înlocuit semnificativ alte tipuri de combustibil și în Statele Unite.

Datorită direcției inverse a impactului proceselor de injectare a cărbunelui pulverizat și a gazului natural asupra funcționării furnalului, a devenit evident combinarea injectării acestor combustibili pentru un efect mai blând asupra funcționării furnalului. În Statele Unite, această tehnologie a devenit utilizată pe scară largă (Tabelul 5):

Tabelul 5. Utilizarea diverșilor aditivi injectați în furnalele din SUA

Popularitatea acestei soluții se explică prin faptul că combinarea a două materiale asigură, în condiții mai puțin stricte, cele mai mari economii posibile de cocs.
Până în prezent, ca urmare a îmbunătățirii, tehnologia de injectare a PUT și-a găsit o largă aplicație practică. Utilizarea tehnologiei de injectare a cărbunelui pulverizat face posibilă reducerea consumului specific de cocs la 325...350 kg/t fontă. Olanda este lider în ceea ce privește consumul specific de PU (Fig. 3, ). Recent, tehnologia a fost dezvoltată activ în China ().

Figura 3. Rata inflației IUT

Condiții necesare pentru implementarea cu succes a tehnologiei de injecție PUT

Pentru a introduce tehnologia de injectare a cărbunelui pulverizat în topirea furnalului, este necesar să se efectueze un set de următoarele măsuri:

• îmbunătățirea calității cocsului în ceea ce privește CSR la 62% sau mai mult;
• reduceți conținutul de cenușă al încărcăturii pentru cocsificare la 7,5%;
• asigura o stabilitate ridicată a indicatorilor de calitate ai taxei pentru cocsificare;
• utilizarea pentru cărbuni PUT cu un conținut de cenușă de 6,0-8,5% și un conținut de sulf mai mic de 0,5%;
• să asigure stabilitatea indicatorilor de calitate ai cărbunilor utilizați pentru PUT;
• pentru a asigura stabilitatea calității componentelor încărcăturii de minereu de fier;
• reducerea conținutului de fine din minereul de fier la 3...5%;
• crește temperatura de explozie la 1200...1250 °C;
• crește conținutul de oxigen din explozie la 28...33%.

Paralel cu reducerea consumului de cocs atunci când sunt injectate cantități mari de cărbune pulverizat, cerințele pentru calitatea cocsului cresc în primul rând ( vezi secțiunea „Descărcare/literatură suplimentară”), deoarece cocsul este singurul material solid de sub zona de coeziune a furnalului și este consumat aici într-un ritm mai lent, de exemplu. expus la o expunere mai lungă la temperaturi ridicate și la greutatea coloanei de încărcare. În acest sens, cocsul trebuie să fie fizic mai puternic și mai rezistent la atacul chimic pentru a asigura o permeabilitate ridicată la gaz a încărcăturii.

Reactivitatea de întindere a cocsului (CSR) depinde în mare măsură de compoziția chimică a cenușii, care afectează reactivitatea cocsului.

Compoziția zgurii de furnal are un efect și asupra eficienței injectării de PCB - cercetătorii au constatat un efect descurajator semnificativ asupra creșterii pierderilor de presiune rezultate din utilizarea materiilor prime de minereu de fier cu un conținut scăzut de Al2O3.

Particularități ale arderii prafului de cărbune în vetrele de tuiere ale unui furnal

Cea mai importantă cerință definitorie a noii tehnologii este aceea de a asigura arderea completă a combustibilului în zona tuierei furnalului. Eliberarea particulelor de cărbune pulverizat în afara zonei tuierei determină o scădere a raportului de înlocuire a cocsului, o deteriorare a vâscozității zgurii și permeabilitatea la gaz a părții inferioare a furnalului.
Arderea completă a particulelor de praf de cărbune în camerele tuierei este determinată de compoziția fracționată a cărbunelui, conținutul de substanțe volatile, temperatura zonei de tuyeră și conținutul de oxigen din explozie.

Pe baza unor studii teoretice și practice, s-a demonstrat că în zonele tuierelor, particulele mai mici de 200...100 µm se pot arde complet. Partea negativă a reducerii dimensiunii cărbunelui injectat este o creștere semnificativă a costului de pregătire a cărbunelui pulverizat, o scădere a productivității echipamentelor de măcinare, o creștere a pierderilor de cărbune etc.
Procesul de ardere a particulelor de cărbune poate fi împărțit în trei etape:

1. încălzirea și eliberarea de substanțe volatile;
2. aprinderea substanţelor volatile şi degazarea;
3. arderea reziduurilor carbonice și topirea elementelor anorganice ale cărbunelui.

Prima etapă implică încălzirea unei particule de cărbune de la temperatura ambiantă la 450 °C, are loc aproape instantaneu și nu durează mai mult de 5% din timpul total de ardere al particulei. Timpul de încălzire este direct proporțional cu diametrul particulei și invers proporțional cu temperatura din jurul particulei. În plus, influența diametrului particulelor asupra vitezei de încălzire este mai semnificativă.

În realitate, procesul de degazare și a treia etapă - arderea reziduului carbonic - nu au loc strict secvenţial, ci se suprapun. Adică arderea reziduului carbonic începe înainte de finalizarea procesului de degazare. Timpul de ardere este determinat de formula:

unde ρ este densitatea particulelor, g/cm3; d—diametrul particulei, mm; β este numărul de transfer al substanței (cm/s), determinat de ecuația Rantz și Marshall; C_O2 este concentrația de oxigen din spațiul gazos, mol/cm3. Arderea reziduului de cocs ocupă o parte semnificativă a procesului, iar timpul de ardere este direct proporțional cu diametrul particulei, invers proporțional cu conținutul de oxigen și în această etapă nu depinde de temperatura ambiantă.

Descrierea prezentată oferă o descriere calitativă a procesului de ardere a particulelor de cărbune în vatra tuierei. În realitate, procesul de ardere al particulelor este mai complex - în timpul arderii, particulele își schimbă viteza în raport cu fluxul, dimensiunea și forma particulelor se modifică, iar coeficienții de căldură și difuzivitate termică se modifică. Temperatura mediului gazos și conținutul de oxigen din acesta sunt, de asemenea, variabile.

Trebuie remarcat faptul că în vatra de tuyeră a unui furnal, condițiile pentru arderea prafului de cărbune sunt mai favorabile:

• praful este alimentat într-un flux de explozie fierbinte cu o temperatură de 1100...1250 °C, deplasându-se cu o viteză mare, în urma căruia praful se încălzește bine și se dispersează;
• există un spațiu semnificativ în fața tuyerelor furnalului cu o concentrație scăzută de bucăți circulante de cocs și o concentrație mare de oxigen - în acest volum se dezvoltă procesul de ardere a prafului de cărbune;
• Particulele de praf nearse, care cad pe bucăți de cocs încălzit cu o peliculă topită, se pot lipi de ele și, întorcându-se în zona tuierei, se pot arde.

Cu toate acestea, chiar și în astfel de condiții, o parte din praful de cărbune poate să nu ardă. Reducerea dimensiunii particulelor de cărbune și creșterea temperaturii scurtează timpul necesar pentru arderea completă. În acest caz, o creștere a temperaturii are un efect mai mare asupra completității procesului decât dimensiunea particulelor.

Calculele efectuate arată că atunci când particule cu dimensiunea de 100 µm sunt suflate în zona tuierei și temperatura de explozie este de 1000 °C, aproximativ 60... restul vor ajunge la limitele zonei sub formă de particule degazate. Comportamentul suplimentar al particulelor nearse se poate dezvolta conform unuia dintre următoarele scenarii:

• gazeificarea secundară a carbonului praf cu CO2;
• oxidarea carbonului praf de cărbune cu oxizi în fază lichidă (FeO, SiO2, MnO etc.);
• captarea particulelor prin sarcină cu trecerea la straturile inferioare ale unui furnal cu ardere ulterioară în vetre de tuiere.

Conform calculelor, indiferent de consumul de cărbune injectat, 66% din tot cărbunele nears se realizează prin vârf, 23% este consumat în reacția de gazeificare a carbonului, iar restul de 11% intră în zona centrală a focarului unei explozii. cuptor.

Studiul compoziției prafului de ardere pentru conținutul de carbon al cocsului și cărbunelui suflat a arătat că în praful uscat conținutul de carbon este de aproximativ 55%, din care 90% este carbon de cocs, iar 10% este carbon semi-cocs din praful de cărbune. . Pe baza eliminării totale a prafului de furnal, îndepărtarea prafului de cărbune prin furnal este de aproximativ 1% din cărbunele suflat.

Reactivitatea cărbunelui, conținutul scăzut de cenușă, punctul de aprindere scăzut și conținutul scăzut de volatile sunt combinația cea mai favorabilă. Conținutul de sulf și fosfor este limitat de condițiile specifice de topire și de cerințele privind conținutul acestor elemente în fontă. Astfel, în raport cu caracteristicile de calitate ale cărbunelui pulverizat și parametrii unui furnal, eficiența injectării acestuia este determinată de următoarele caracteristici fundamentale:

• aplicarea de cărbuni cu conținut scăzut de cenuşă pentru PUT (5...14%);
• zdrobirea PUT până la 22...75 microni;
• indicele acceptabil de măcinare a cărbunelui (HGI);
• alimentarea uniformă a cărbunelui pulverizat în tuburile furnalului (neuniformitate ±4...10%).

Practica mondială de utilizare a cărbunelui pentru PUT

Caracteristicile cărbunilor utilizați ca PUT sunt date în tabel. 6.

Tabelul 6. Caracteristicile cărbunilor pentru PUT

În scopuri de injecție, se folosesc cărbuni cu proprietăți scăzute de cocsificare - indice CSN mai mic de 4 unități, fluiditate în 200 ddpm. Conținutul de sulf este limitat la 0,6%, conținutul de cenușă - nu mai mult de 10%.

De remarcat că cărbunii cu conținut ridicat de substanțe volatile (32...38%) și cărbunii cu substanțe volatile scăzute (15...20%) sunt utilizați în principal pentru injecție:

Figura 4 - Conținutul de substanțe volatile din cărbuni pentru PUT

Cărbunii cu un conținut scăzut de volatile se caracterizează printr-un conținut ridicat de carbon, ceea ce crește foarte mult raportul de înlocuire a cocsului. În același timp, cărbunele cu volatilitate ridicată are un raport scăzut de înlocuire a cocsului, dar o eficiență bună de ardere. În plus, utilizarea cărbunilor cu un conținut ridicat de substanțe volatile pentru injectare favorizează reacția de reducere datorită conținutului mai mare de hidrogen din astfel de cărbuni.

În multe cazuri, pentru a îmbunătăți controlabilitatea tehnologică a procesului, se folosesc amestecuri de cărbuni de cărbuni cu volatilitate ridicată și scăzută pentru a controla conținutul de substanțe volatile și conținutul de cenușă din PUT injectat. În plus, prin injectarea în comun a cărbunelui pulverizat și a gazului natural, pentru eficiență economică, este posibilă creșterea proporției de cărbuni foarte volatili în amestecuri în perioadele de creștere a prețurilor gazelor naturale. Acest lucru face posibilă compensarea parțială a capacității de reducere a gazelor rezultate din cauza hidrogenului substanțelor volatile.

Pe curba relației dintre tipul cărbunelui și proprietățile plastice, cărbunii pentru injecție ca PCI ocupă pozițiile extreme:

Figura 5 - Relația dintre tipul cărbunelui și proprietățile plastice

O astfel de poziție a cărbunilor pentru PUT se reflectă direct în prețul acestora. Cărbunele PCI este o categorie de cărbune neadecvat pentru cocsificare. Acest cărbune este inferior ca preț față de mărcile premium de cărbune de cocsificare (-31% în medie pe an). Dar utilizarea tehnologiei de injectare a cărbunelui pulverizat economisește cocs scump, ceea ce are ca rezultat superioritatea prețului față de cărbunii de cocsificare din categoria Semi Soft (+12% în medie pe an). Dinamica modificărilor prețurilor este prezentată în fig. 6.

Figura 6 - Raportul cotațiilor cărbunelui metalurgic

Implementarea tehnologiei de injectare a PUT în Federația Rusă

În ciuda faptului că primele experimente privind injectarea PUT în URSS datează de la mijlocul secolului al XX-lea, această tehnologie nu și-a găsit încă o aplicare largă în întreprinderile rusești. Cauze:

• prezența rezervelor în exces de gaze naturale;
• infrastructură complexă pentru pregătirea, stocarea și furnizarea TIC;
• probleme nerezolvate cu alimentarea cu cărbune pulverizat la furnalele (proiectarea tuierei, uniformitatea distribuției);
• necesitatea investițiilor paralele în îmbunătățirea calității cocsului și minereului de fier.

Ultima încercare de implementare a tehnologiei de injectare a cărbunelui pulverizat în Federația Rusă a fost implementarea proiectului la Tulachermet în 1992-1993. În timpul experimentului, nu a fost posibil să se rezolve problemele legate de alimentarea cu PUT a furnalului.

Până în prezent, interesul pentru tehnologia de injectare a PUT a fost de natură academică. Dar condițiile economice schimbate au condus la o revizuire a strategiei de dezvoltare a metalurgiei interne. Tendința actuală de creștere a costului gazelor naturale pentru întreprinderile industriale a determinat companiile metalurgice de top din Federația Rusă să implementeze proiecte pentru injectarea cărbunelui pulverizat (NLMK, Evraz ZSMK, Evraz NTMK). Având în vedere condițiile tehnice și tehnologice mai complexe ale întreprinderilor rusești (Tabelul 7, vezi secțiunea „Descărcare/literatură suplimentară”) și calitatea bazei interne de cărbune, implementarea proiectelor de injectare a cărbunelui pulverizat va fi plină de anumite dificultăți și este puțin probabil să se obțină rate ridicate în ceea ce privește cantitatea de cărbune pulverizat injectat și raportul de înlocuire a cocsului.

Tabelul 7. Condițiile tehnologice ale furnalelor

Cu toate acestea, trecerea la o nouă tehnologie este un pas evident către optimizarea costului fontei printr-o combinație de diferiți înlocuitori tehnologici pentru cocs.

Dacă vorbim despre baza de cărbune pentru PUT în Federația Rusă, atunci se pare că este posibil să se utilizeze cărbuni cu proprietăți scăzute de cocsificare (GZhO, SS, TS) și calități de cărbune termic care se învecinează cu clasele de cocsificare (G, T) în aceste scopuri. Combinația dintre gradele de volatilitate ridicată (G, GZhO) și volatilitate scăzută (SS, TS, T) va face posibilă crearea amestecurilor de cărbune controlate pentru utilizare ca cărbune pulverizat.

Calitatea și utilizările cărbunelui sunt în mare măsură determinate de compoziția materialului vegetal original și de gradul de metamorfism. Se oferă descrierea principalelor caracteristici calitative ale cărbunilor metalurgici. Un loc special îl ocupă cărbunii pentru utilizare ca combustibil de cărbune pulverizat (PCF). Sunt enumerate cerințele pentru implementarea cu succes a tehnologiei de injectare a cărbunelui pulverizat, sunt reflectate caracteristicile arderii cărbunelui pulverizat într-un furnal și caracteristicile implementării tehnologiei de injectare a cărbunelui pulverizat în Federația Rusă. Sunt prezentate cerințele pentru cărbuni pentru utilizare ca PUT și sunt enumerate clasele de cărbune pentru utilizare ca PUT.

• combustibil de cărbune pulverizat
• calitatea cărbunelui pentru PUT
• PUT preț
• Cerințe ITB

Literatura principala:

Literatura de sprijin:

• Injectarea PUT la pragul unui nou secol ("NChMZR" 02.2001)
• Îmbunătățirea calității materiilor prime în timpul injectării cărbunelui pulverizat ("NChMZR" 03.2001)
• Cerințe privind calitatea cocsului pentru BF cu un consum mare de cărbune pulverizat („Oțel” 06.2009)
• Perspectivele de utilizare a PUT în țările DC din Ucraina și Rusia („Stal” 02.2008)