Спекающиеся свойства угля: различные подходы

Угольное органическое вещество (ОВ) является весьма сложной смесью различных веществ растительного происхождения. Образование вещественного состава угольного О В зависит от исходного материала, условий его накопления и биохимикофизических превращений. Многообразие свойств ОВ углей во многом обусловлено стадией его ка-тагенетической преобразованности. Сложность (и многообразие!) состава, различная степень изменения угольного ОВ под воздействием диагенеза (или/и катагенеза), а также факторов гипергенеза — все это обусловливает недостаточную надежность многих лабораторных методов, используемых для оценки химикотехнологических свойств угольного ОВ, поскольку в применяемых классификациях эти параметры состоят в весьма сложной зависимости от влияния геологогенетических факторов формирования угольного ОВ и не всегда характери зуют истинную технологическую ценность углей.

Для преодоления неоднозначности характеристики угольного О В после Второй мировой войны Организацией Объединенных Наций была сформирована Европейская Экономическая комиссия, при ней был образован комитет по углю. Для того чтобы положить конец неразберихе, главенствовавшей в области классификации и номенклатуры угольного ОВ, этот комитет учредил в 1949 г. рабочую группу для разработки международной системы классификации углей. В основу созданной Международной системы в качестве главнейшего параметра был положен выход летучих веществ из сухого угля (без минеральной части), хотя этим критерием можно было пользоваться только в случае угольного ОВ с выходом летучих продуктов менее 33 %.

В качестве второго параметра Комитет по углю взял спекаемость угольного ОВ. Этот показатель характеризует поведение угольного ОВ в колосниковой решетке, и для этого использовали индекс свободного вспучивания и/или показатель Рога, а также показатели коксующихся свойств по Грей-Кингу (или Одибер-Арну). Принятые показатели, разработанные еще в XIX в., являются далеко не лучшими и не всегда пригодны для этих целей. Однако в СССР и странах СЭВ была разработана принципиально новая система оценки пригодности угля для производства кокса, ее критерием стала толщина пластического слоя (у, мм), предложенная еще в 1932 г. Л. М. Сапожниковым и Л. П. Базилевич. К сожалению, этот параметр так и остался практически неизвестным и не опробованным в странах «большой семерки» — для значительной части угольных (точнее, спекающихся — пригодных для производства кокса) месторождений.

График зависимости толщины пластического слоя от выхода летучих

Зависимость толщины пластического слоя (у, мм) от выхода летучих веществ, содержания углерода и коэффициента Лейфмана— Вассоевича углей Кузнецкого бассейна

Зависимость индекса свободного вспучивания (FSI) от выхода летучих веществ (а), содержания углерода (б) и коэффициента Лей-фмана—Вассоевича (в) для углей Саарского и Рурского бассейнов

^есЛЛак , сентябрь, 2010 г., № 9

продуктов (или содержания углерода) для углей Кузнецкого бассейна, составленный нами по материалам «Атласа верхнепалеозойских углей Кузнецкого бассейна» под редакцией И. Н. Звонарева (1966), представляет собой параболическую кривую. Однако нами было установлено, что величина толщины пластического слоя по отношению к значениям коэффициента Лейфмана—Вассоевича выражается прямой зависимостью y = mx + n. Изучение аналогичных международных стандартных свойств углей показало, что такой зависимости не существует. Так, в графиках, построенных нами для углей Рурского и Саарского бассейнов по материалам Хугеман и др. (Hagemann at all, 1989), нет зависимости индекса свободного вспучивания (free swelling index) от выхода летучих продуктов (Vdaf), от содержания углерода или от коэффициента Лейфмана—Вассоевича). Таким образом, можно говорить об универсальности такой величины, как толщина пластического слоя, к сожалению, не получившей до сих пор международного признания.

Широкий и всесторонний анализ взаимосвязи коэффициента Лейфмана—Вассоевича с толщиной пласти ческого слоя и выявленная нами прямая зависимость для спекающихся углей России, дают право на выдвижение этого коэффициента в качестве главного параметра спекания для Международной системы углей.