Химико-технологическая характеристика юрских углей Карагандинского угленосного бассейна

Юрские угли в Карагандинском бассейне относятся к бурым высоко- и среднеметаморфизованным (табл. 103). Промышленное значение имеют угли дубовской свиты на Кумыскудукском участке и угли михайловской — на Михайловском месторождении (фактически уже отработано).

Аналитическая влажность углей относительно невысокая и составляет на Кумыскудукском участке 6—10%, повышаясь до 10—16% на Михайловском месторождении. Влажность рабочего топлива на первом 17%, а на втором — 25%.

Незначительная степень минерализации угольной массы углей, связанная с образованием их в застойных болотах, обусловила сравнительно низкое содержание в них золы: 16—21% (на Кумыскудукском участке 17%) для дубовской свиты и 8—20% (в среднем 14%) — для михайловской. Товарная зольность соответственно равна 26 и 19%. На Кумыскудукском участке параллельно с расщеплением основного пласта по падению зольность угля возрастает до 20—25%. То же относится и к углям Михайловского месторождения, зольность которых быстро растет к периферии. В 1962 г. товарная зольность угля, добываемого на флангах месторождения, составила 30,7%.

Приведенный в табл. 104 состав золы показывает, что по сравнению с дубовскими угли михайловской свиты содержат меньше кремнезема, но больше окислов железа и серного ангидрида.

По составу золы юрские угли близки к карбоновым. Температура плавления золы кумыскудукских углей (по формуле Пробста) 1250—1300° С, по данным Института энергетики АН КазССР более 1400° С.

Ситовый состав углей Кумыскудукского участка изучен по валовой пробе из разведочной шахты (табл. 105).

Наибольшим выходом характеризуются угли средних, отчасти крупных классов. Выход мелочи (1—13 мм) составил всего 24,3%. Максимальной зольностью отличаются угли классов +150 мм (31,1%) и 1—0 мм (31,3%).

Результаты обогащения углей Кумыскудукского участка приведены в табл. 106.

Угли разных классов характеризуются близким выходом концентрата, но зольность углей мелких классов ниже, чем крупных. Обогатимость углей в целом средняя. Обогатимость углей других месторождений не изучена.

Содержание серы в углях всех месторождений не превышает I1 % (0,5—0,8%). Эти угли относятся к группе малосернистых. Сернистость углей возрастает с уменьшением крупности класса угля (см. табл. 105).

В процессе обогащения количество серы снижается незначительно (на 0,1%). Основное значение имеет сера органическая, что характерно для всех малосернистых углей. Для углей Кумыскудукского участка распределение серы по разновидностям приведено в табл. 107.

Угли Кумыскудукского участка многофосфористые (рядового и обогащенного угля Рс = 0,08%), остальных месторождений — среднефосфористые (Pс = 0,01—0,03%).

Выход летучих веществ из углей дубовской свиты минимальный (48%) на Кумыскудукском участке, на Дубовском месторождении и Майкудукском участке он соответственно повышается до 49 и 53%. Менее метаморфизованные угли вышележащей михайловской свиты характеризуются более низким выходом летучих веществ (43%). Это кажущееся противоречие объясняется петрографическими особенностями михайловских углей, содержащих большое количество фюзена.

Наиболее метаморфизованные угли Кумыскудукского участка характеризуются повышенным содержанием углерода (73%), водорода (5,4%) и пониженным — кислорода и азота (20%). В михайловских углях количество углерода снижается до 71%, водорода — до 5%, а кислорода и азота повышается до 24%.

Угли обладают высокой теплотой сгорания на горючую массу, которая для дубовских углей составляет 6700—7100 ккал/кг, а для михайловских — 6700 ккал/кг. Низшая теплота сгорания рабочего топлива соответственно равна 4200 и 3600 ккал/кг. Пониженная калорийность углей михайловской свиты объясняется более низкой степенью их метаморфизма и повышенной рабочей влажностью.

По степени метаморфизма угли дубовской и михайловской свит относятся к бурым высокометаморфизованным (Б3).

Глубина зоны выветривания дубовских углей на Кумыскудукском участке 20 м от дневной поверхности (по шахте). Выше этой границы располагается зона (2—5 м) окисленного угля. Еще выше уголь превращен в сажу или (что чаще) полностью уничтожен выветриванием. В табл. 108 приведены результаты анализа выветрелых и невыветрелых углей по стволу разведочной шахты 1.

Б.Г. Габерманом (Химико-металлургический институт АН Казахстана) проведено полукоксование углей Кумыскудукского участка по шахте 1. Результаты его (выход на горючую массу) следующие: смола 12,25%; влага пирогенная 6,30%; полукокс 65%; газ + потери 16,45%. Зольность полукокса 21,6%, выход летучих веществ 19,3%. Средний выход смолы на рабочее топливо составил 6,9%, на горючую массу — 10,6%. Состав смолы следующий (в %): фенолы — 23,7; нейтральные масла — 20,0; свободный углерод — 12,6; органические основания — 0,85; карбоновые кислоты — 3,1; асфальтены — 1,0; карбонаты — 0,23; парафины — 2,0; силиногелевые масла — 5,0; остаток (пек) —31,52.

Для блестящих углей коэффициент размолоспособности равен 0,884, для матовых углей — 1,360, в среднем порядка 1 (соотношение блестящих и матовых разностей в угле 4:1).

Опыты по длительному хранению этих углей показали, что они не подвержены быстрому разрушению под открытым небом. Это связано с высоким содержанием в угле витринита и лейптинита и сравнительно небольшой естественной влажностью (до 20%). Угли склонны к самовозгоранию.

Исследование теплотехнических свойств углей Кумыскудукского участка выполнено под руководством О. В. Павлова в Институте энергетики АН Казахстана. Было произведено сжигание угля в ручной слоевой топке на котле НР-18. К. п. д. котельной установки составил 47%, температура пламени достигала 1450—1500° С, потеря тепла от механического недожога 4—10%. По заключению института угли могут быть рекомендованы к сжиганию как в слоевых, так и в камерных топках для производственных и бытовых нужд.