реферат по геологии на тему Марки углей восточного Донбасса. Марки углей Восточного Донбасса
 Скачать 92.5 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Луганской Народной Республики Луганский государственный университет имени Владимира Даля Стахановский учебно-научный институт горных и образовательных технологий Кафедра общеинженерных дисциплин РЕФЕРАТ по дисциплине «Геология» на тему «Марки углей Восточного Донбасса» Студент 1 курса, группа ЗГ-ПО8-Б Павлухина С.В. Преподаватель: Зав. кафедрой Черникова С.А. г. Стаханов 2018г СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………..3 стр.
Заключение……………………………………………………………….16 стр. Список использованной литературы……………………………………17 стр. Введение На территории Восточного Донбасса добыча угля подземным способом началась с конца XVIII века. На Грушевском месторождении (Грушевские копи) уже к 1844 работало около 80 шахт с годовым объёмом добычи около 15 тыс. тонн. Истинный расцвет угледобычи в Восточном Донбассе происходил в 30-е, 40-е и послевоенные годы XX века, когда годовые объёмы добычи угля достигали 30 и более млн. тонн. Добычу вели два крупных производственных объединения: «Ростовуголь» и «Гуковуголь». Большинство шахт региона эксплуатировались длительное время, отработали благоприятные запасы, что негативно повлияло на себестоимость добытого угля. При реструктуризации угольной отрасли в 90-х годах XX века количество действующих шахт Восточного Донбасса сократилось с 64 до 13. До начала войны между Украиной и Луганской, Донецкой областями в Донбассе угленосные площади занимали свыше 150 тыс. км², что составляло почти четверть площади страны. Здесь сосредоточенно около 92% запасов каменного угля Украины. Из них приблизительно 34% приходится на Донецкий регион, а остальные расположены на территории Луганской, Днепропетровской и Харьковской областей. В месторождениях Донбасса преобладает энергетический уголь (56%), преимущественно используемый для производства электроэнергии и теплоснабжения населённых пунктов. Основные его запасы сосредоточены в Луганской области. Запасы коксующегося угля, применяемого для выплавки чёрных металлов, составляет 44% общих запасов. Его месторождения находятся преимущественно в Донецкой области, где расположено большинство шахт и сформировались мощнейшие центры угледобычи – Донецк, Макеевка, Енакиево, Торез, Красноармейск и др. Центры химической промышленности и машиностроения — Северодонецк, Краматорск, Лисичанск, Горловка, Первомайск, Стаханов. Донецкий угольный бассейн являлся до войны основной топливно-энергетической базой для Днепропетровской, Донецкой, Луганской областей, а также Российской Федерации (Ростовская обл.). По действующим шахтным фондом Восточного Донбасса (с учётом шахт, находящихся в режиме консервации и поддержания жизнедеятельности) промышленные запасы угля составляют более 330 млн .тонн. Угольные компании области приобрели лицензии на отработку участков угля с суммарными запасами 592 млн .тонн (распределенный фонд). Кроме того, для возможного освоения в нераспределенном фонде числится более 2100000000 тонн запасов угля. Доля антрацитов в них составляет более 90 %. По прогнозам, на севере области, на миллеровской угленосной площади, залегает свыше 2 млрд тонн энергетического угля: бурого и длиннопламенного. Из этих запасов на участке «Северная» разведывательными работами подтверждено 143 млн тонн. Суммарная производственная мощность действующих угольных шахт составляет около 8700000 тонн горной массы в год. Вместе с тем, малометаморфизованный уголь северных участков относят к «соленому» — с повышенным содержанием солей NaCl и KCl. 1 Глава. Исторические заметки До 1802 г. Лисичанские угольные копи были единственными промышленными разработками во всем Донецком бассейне. Наивысшего уровня добычи рудник достиг в 1840-е годы, когда поставлял уголь Черноморскому пароходству. В 1835 г. на Петропавловской шахте в основном штреке был проложен первый рельсовый путь длиной 76 м, по которому уголь откатывали в деревянных вагонетках. Первые сведения о залежах каменного угля в районе реки Северский Донец, известны с первой половины XVIII века, когда эти земли завоевала Российская империя. Благодаря реке сосредоточение множества месторождений со временем получило название Донецкий угольный бассейн (или Донбасс). С развитием капитализма в России в 70-е годы XIX века началась интенсивная промышленная разработка каменного угля в Донбассе, нараставшая быстрыми темпами. В 1880 г. было добыто 1,4 млн. тонн, в 1900 г. – до 11 млн. тонн, а в 1913 г – около 16,9 млн. тонн. Накануне I мировой войны в Донбассе сосредоточивалось более 70% всей угледобычи Российской империи. В период I мировой войны и последовавшей за ней гражданской войны добыча угля значительно сократилась (до 4,6 млн. тонн, 1920 г.). Перед началом II мировой войны в Донбассе добывалось 83,7 млн. тонн угля, что составляло более половины угледобычи СССР. Донецкий каменноугольный бассейн (Донбасс, ранее в отношении Донбасса применялся также термин Каменноугольный район) образовался на заливах и лиманах давно не существующего моря. Это море занимало всю восточную половину Европейской России и западную Азиатской, разделяясь между ними сплошным массивом Уральского хребта и врезаясь на запад узким, сильно вытянутым Донецким заливом в материк. Как памятники давно исчезнувшего моря, до нашей эпохи сохранились сравнительно небольшие резервуары, наполненные морской водой, моря Каспийское и Аральское. В обнажившихся местах образовалась мощная толща известняка из обитавших на дне моря раковин. Берега моря были покрыты пышной растительностью, свойственной каменноугольному периоду: чудовищными сигилляриями, гигантскими хвощами, древовидными папоротниками, стройными лепидодендронами и каламитами. Остатки этих растений, весьма богатых клетчаткой, устилали дно мелководного залива, перемежаясь с песком и илом, начинали гнить и в результате тления, продолжавшегося тысячелетия, превращались в торф, каменный уголь и антрацит. Со времени выхода из-под вод каменноугольного моря толща Донецких отложений три раза была снова заливаема волнами моря — в течение юрского, мелового и триасового периодов. Наступление каждого моря уничтожало размывом высоко поднимающиеся места и заполняло своими отложениями впадины, содействуя, таким образом, постепенному нивелированию поверхности. В конце концов, от горных цепей, перерезывавших местность, остались только их широкие основания в виде кряжей. Ряд этих кряжей пересекает весь бассейн с северо-запада на юго-восток, ясно свидетельствуя о прежнем положении размытых горных цепей. Самый значительный из этих кряжей, так называемый главный перелом, или Донецкий кряж. Совместной деятельностью в течение целых геологических периодов кряже образовательного и нивелирующего процесса площадь Донбасса приведена к своему современному виду, представляя собой тип рельефа, известный под названием «Плато размыва». 2 Глава. Марки угля Восточного Донбасса В Восточном Донбассе распространены все основные марки каменных углей: газовые (Г), длиннопламенные (Д), жирные (Ж), коксовые (К), отощённые спекающиеся (ОС), тощие (Т) и антрациты (А). Петрографический состав углей довольно однороден. Марка А (антрацит). Антрациты объединяют угли с показателем отражения витринита более 2,59%. Основная масса антрацитов используется в энергетических целях. Средние и крупные классы их служат в качестве бездымного топлива в коммунально-бытовом секторе. Часть антрацитов направляется на производство термоантрацита, который, в свою очередь, используется в качестве основного углеродистого наполнителя при изготовлении катодных блоков для электролизеров в алюминиевой промышленности. Антрациты применяются также для производства карбида кремния и карбида алюминия. Марка Д (длиннопламенный). Угли длиннопламенные представляют собой угли с показателем отражения витринита от 0,4 до 0,79% с выходом летучих веществ более 28-30% при порошкообразном или слабоспекающемся нелетучем остатке. Длиннопламенные угли не спекаются и относятся к энергетическим углям. Направления использования этих углей - энергетическое и коммунально-бытовое топливо, поэтому их наиболее существенной характеристикой является теплота сгорания. При переходе к следующей марке ДГ теплотворная способность углей существенно увеличивается. Исследования показали, что длиннопламенные угли с невысокой зольностью могут служить хорошим сырьем для производства синтетического жидкого топлива и химических продуктов, получения формованного кокса и сферических абсорбентов,низкотемпературного (до 700 градусов) коксования. Марка ДГ (длиннопламенный газовый). Угли длиннопламенные газовые представляют собой угли с показателем отражения витринита от 0,4 до 0,79% с выходом летучих веществ более 28-30% при порошкообразном или слабоспекающемся нелетучем остатке. Эти угли являются переходными между углями марок Д и Г. От длиннопламенных углей они отличаются наличием спекаемости (толщина пластического слоя 6-9 мм, а от газовых с аналогичной спекаемостью – более незначительной хрупкостью и повышенной механической прочностью. Последнее обстоятельство обусловливает преобладание среди таких углей крупно-средних классов. Угли марки ДГ также относят к группе энергетических углей. Для участия в коксовых шихтах они мало пригодны, т.к. образующийся кокс отличается низкой механической прочностью и повышенной реакционной способностью. Марка Г (газовый). Газовые угли используются в основном как энергетическое и коммунально-бытовое топливо. На коксование направляются угли группы 2Г с толщиной пластического слой более 13 мм. Ограниченная возможность применения газовых углей в шихтах коксохимических заводов, производящих металлургический кокс, связана с тем, что они при слоевом коксовании обусловливают образование микротрещин в коксе, существенно снижающих его прочность. Газовые угли с толщиной пластического слоя 8-12 мм используются для производства формованного кокса и сферических абсорбентов, а угли с толщиной пластического слоя менее 8 мм – для газификации и полукоксования. Витринитовые малозольные угли марки Г с выходом летучих веществ более 42% являются хорошим сырьем для производства синтетического жидкого топлива. Марка ГЖ (газовый жирный). Угли газовые жирные занимают промежуточное положение между марками углей Г и Ж и делятся на две группы. Группа 1ГЖ объединяет угли с показателем отражения витринита 0,5-0,79%, выходом летучих веществ 38% и более и толщиной пластического слоя более 16 мм. Группа 2ГЖ объединяет угли с показателем отражения витринита 0,8-0,99%, выходом летучих веществ 36% и более, толщиной пластического слоя 17-25 мм. От газовых углей марка ГЖ отличается более высокой спекаемостью, а от углей марки Ж — более высоким выходом летучих веществ. Угли марки ГЖ в основном используются в коксохимической промышленности и входят в группу марок углей, особо ценных для коксования. В большинстве случаев они могут полностью заменить жирные угли в шихтах коксохимических заводов. Концентраты углей марки ГЖ с зольностью менее 2% целесообразно применять в качестве связующего при производстве электродной и углеграфитовой продукции; угли марки ГЖ пригодны и для производства синтетического жидкого топлива. Марка Ж (жирный). Угли жирные подразделяются на две группы. К первой группе (1Ж) относятся угли с показателем отражения витринита 0,8-1,19. Ко второй группе (2Ж) относятся угли с показателем отражения витринита 0,8-0,99%. К этой же группе относятся угли с такими же значениями показателя отражения витринита, но с выходом летучих веществ от 30 до 36% при толщине пластического слоя 18 мм и выше. Также в группу 2Ж включаются угли с показателем отражения витринита 1-1,19% .Угли марки Ж относятся к особо ценным коксующимся углям и применяются главным образом в коксохимической промышленности, составляя от 20 до 70% коксовых шихт. Кокс, полученный из углей марки Ж, обладает высокой структурной прочностью. Марка КЖ (коксовый жирный). Угли коксовые жирные выделяются как угли с показателем отражения витринита 0,9-1,29%, толщиной пластического слоя 18 мм, с выходом летучих веществ 25-30%. Основным потребителем улей марки КЖ является коксохимическая промышленность. Из всех марок углей, применяемых для получения кокса, они обладают наиболее высокой коксуемостью. Высококачественный металлургический кокс из них получается без смешивания с углями других марок. Кроме того, они способны принимать без изменения качества кокса до 20% присадочных углей марок КО, КС и ОС. Марка К (Коксовый). Угли коксовые характеризуются показателем отражения витринита от 1 до 1,29%, а также хорошей спекаемостью. Без смешивания их с углями других марок обеспечивают получение кондиционного металлургического кокса. Качество кокса может существенно возрастать при смешивании углей марки К с 20-40% углей марок Ж, ГЖ и КЖ. Марка КО (Коксовый отощенный). Угли коксовые отощенные представляют собой угли с выходом летучих веществ, близким по значениям к коксовым углям, но с меньшей толщиной пластического слоя – 10-12 мм. Показатель отражения витринита – 0,8-0,99%. Угли марки КО применяются в основном для производства металлургического кокса в качестве одного из присадочных углей к маркам ГЖ и Ж. Марка КС (Коксовый слабоспекающийся). Угли коксовые слабоспекающиеся характеризуются низкой спекаемостью (толщина пластического слоя 6-9 мм с показателем отражения витринита 1,1-1,69%. Угли марки КС используются в основном в коксохимической промышленности в качестве отощающего компонента. Часть угля используется для слоевого сжигания в промышленных котельных и в коммунально-бытовом секторе. Угли марки КС используются в основном в коксохимической промышленности в качестве отощающего компонента. Часть угля используется для слоевого сжигания в промышленных котельных и в коммунально-бытовом секторе. Марка ОС (отощенный спекающийся). Угли отощенные спекающиеся имеют показатели отражения витринита от 1,3 до 1,8% и выход летучих веществ не более 21,9%. Основным потребителем углей марки ОС является коксохимическая промышленность; эти угли – одна из лучших отощающих компонентов в коксовых шихтах. Некоторые угли марки ОС даже без смешивания с углями других марок дают высококачественный металлургический кокс; но при коксовании они развивают большое давление распирания на стенки коксовых печей, кокс из печей выдается с большим трудом, что приводит к быстрому выходу печей из строя. Поэтому угли марки ОС обычно коксуют в смеси с углями марок Г и ГЖ, обладающими высокой степенью усадки. Марка СС (слабоспекающийся). Угли слабоспекающиеся характеризуются показателем отражения витринита в пределах 0,7-1,79%. Применяются главным образом на крупных электростанциях, в промышленных котельных и коммунально-бытовом секторе. В ограниченном количестве отдельные разновидности углей марки СС применяются в шихтах коксохимических заводов. Марка Т (тощий). Угли тощие характеризуются выходом летучих веществ от 8 до 15,9% с показателем отражения витринита от 1,3 до 2,59%; спекаемость отсутствует. Используются в основном в электроэнергетике и в коммунально-бытовом секторе; при условии малой зольности могут использоваться для получения углеродистых наполнителей в электродном производстве. 3 Глава. Качественные показатели угля. Все показатели состава и свойств угля и их качественные характеристики имеют условные обозначения в виде буквенных символов и индексов. Анализируемые состояния угля: рабочее (г), аналитическое (а), сухое (d). Условные состояния угля: сухое беззольное (daf), влажное беззольное (af), органической массы (о). Все свойства и параметры, характеризующие качество углей, определяются в соответствии с нормативно-методическими документами, перечень которых приведен в приложении. В каждом рабочем пласте макроскопически выделяются литотипы угля и определяется усредненный микрокомпонентный состав выделяемых литотипов и пласта в целом. Гранулометрический состав — количественная характеристика угля по размеру кусков — нормируется для всех видов использования. Разделение угля на классы крупности производится путем его сортировки (грохочения) на ситах с отверстиями соответствующих размеров. Механическая прочность углей изучается по двум параметрам: способность угля сохранять размеры кусков при ударе и при истирании. Она необходима при использовании углей для газификации, получении термоантрацитов, в электродном и литейном производствах. Термическая прочность угля характеризуется механической прочностью в кусках после термической обработки. Она исследуется в углях, предназначенных для сжигания в топках транспортных средств, полукоксования, гидрирования и получения литейных электродных термоантрацитов. Электрические свойства служат для оценки стадий метаморфизма: угли на низких стадиях являются диэлектриками, на средних — полупроводниками, на высоких (антрациты) — проводниками. Плотность углей характеризует его пористость. В естественном состоянии извлеченный из недр уголь обычно имеет многочисленные трещины и включает поры (пустоты) различной формы и размеров. Различают действительную (dr) и кажущуюся (da), закрытую и открытую пористость. Элементный анализ включает в себя определение содержания в органической массе следующих основных элементов: углерода, водорода, азота, кислорода и органической серы. Поскольку углерод, водород и кислород содержатся в минеральной части углей, входят в состав карбонатов, оксидов, а также содержатся в гидратной воде силикатов, различают соответственно содержание этих элементов: общее (ct, Ht, ot), в органической массе (co, Ho, oo) и в минеральной части углей (cm, Hm, om). Технический анализ объединяет определение основных показателей качества угля, предусмотренных требованиями нормативных документов для всех видов их использования. К показателям качества угля относятся: влажность, зольность, содержание серы, фосфора, выход летучих веществ, теплота сгорания. В случаях, когда направление использования углей конкретного месторождения определено в достаточной степени, производится сокращенный технический анализ, включающий определения только зольности углей, влажности и выхода летучих веществ. Зольность представляет собой отношение (в %) массы неорганического остатка (золы), получаемою после полною сгорания угля, к массе исследуемой пробы угля. Основные компоненты — оксиды Si, Al, Fe, Са, Mg, Na, К, подчиненное значение имеют оксидыTi, Р, Мn. Выход и состав золы зависят от природы угля, условий его сжигания (прежде всего от скорости озоления и конечной температуры прокаливания). По составу золы угли подразделяются на кремнистые (SiO2 40-70%), глиноземные (А2O3 30-45%), железистые (Fе2О3 > 20%), известковистые (СаО — 20-40%). Влажность подразделяется на поверхностную (влага смачивания), максимальную (Wmaxвлагоемкость угля, свойственная его химической природе, петрографическому составу, степени углефикации), воздушно-сухого угля (представлена адсорбционно связанной водой и характеризует пористость и гидрофильные свойства поверхности частиц угля) и общая (суммарная величина внешней влаги и влаги воздушно-сухого угля). Сернистость угля. Массовая доля обшей серы (Std) в углях колеблется в широких пределах. По этой величине угли разделяются на низкосернистые (до 1,5%), среднесернистые (1,5-2,5%). сернистые (2,5-4%) и высокосернистые (более 4%). Сера входит в состав органического вещества, минеральной части угля, иногда присутствует в виде элементарной. Выделяют следующие разновидности серы: органическую (So), сульфидную (Ss), сульфатную(SSO4). Содержание фосфора (Р ) в углях обычно не превышает 0,05%. Массовая доля его ограничивается лишь в углях, направляемых на получение специальных сортов доменного кокса (<0,012%), а также в антрацитах, используемых при производстве карбида кальция (<0,05%). Выход летучих веществ (V) оценивается при нагревании угля без доступа воздуха по разности разложения на газо- и парообразные продукты и твердый нелетучий складок. Состав летучих продуктов представляет собой первичный деготь (для бурых углей) или каменноугольную смолу (для каменных углей). Они состоят из газов (СО, СО2, H2, CH2)и летучих углеводородов и их производных, а также воды. Теплота сгорания угля (Q) используется для сопоставления теплотехнических свойств углей различных месторождений, марок между собой и с другими видами топлива. Определение теплоты сгорания производится замером количества тепла, выделяемого единицей массы угля при полном сгорании его в калориметрической бомбе в среде сжатого кислорода в стандартных условиях. Соответвуюшими пересчетами величины теплот сгорания получают значения высшей теплоты сгорания (Qs) с исключением тепла, полученного за счет кислотообразования, и низшей (Qi) теплоты сгорания с дополнительным исключением тепла, полученною за счет испарения воды. Термические свойства углей характеризуются спекаемостью и коксуемостью. Спекаемость — свойство угля при нагревании без доступа воздуха переходить в пластическое состояние с образованием связанного нелетучего остатка. Свойство углей спекать инертный материал с образованием такого остатка называется спекающей способностью. При нагреве углей определенного петрографического состава и степени углефикации выше 300°С без доступа воздуха из них выделяются парогазовые и жидкие продукты. При температуре 500-550°С масса затвердевает, образуется спекшийся твердый остаток — полукокс. При дальнейшем увеличении температуры (до 1000 С и более) в полукоксе снижается содержание кислорода, водорода, серы, возрастает содержание углерода. Полукокс переходит в кокс. Спекаемостью обладают каменные угли II-V стадий метаморфизма, определенного петрографического состава. Коксуемость — свойство измельченного угля спекаться с последующим образованием кокса с установленной крупностью и прочностью кусков. Изучается прямыми (лабораторное, ящичное и полузаводское коксование) и косвенными методами. Заключение Согласно ГОСТу 8180-75 в Донбассе выделены все основные марки каменных углей (карта) — длиннопламенные (Д), газовые (Г), газовые жирные (ГЖ), жирные (Ж), коксовые (К), отощённые спекающиеся (ОС), тощие (Т) и антрациты (А). Петрографический состав углей довольно однороден. Уголь относится к классу гумитов иногда с сапропелево-гумусовыми прослоями. Угли нижнего отдела карбона — споровые дюрено-кларены. Средняя теплота сгорания товарного рабочего топлива 21,2-26,1 МДж/кг. Угли малофосфористые, от мало- до высокосернистых. Все пласты (за исключением суперантрацитов) газоносны с глубины 150-500 м (ниже зоны газового выветривания). Причём содержание углеводородных газов в углях настолько велико, что Восточный Донбасс можно рассматривать как крупнейшее газовое месторождение со специфическими условиями распределения газов в угленосной толще. Геологические запасы углеводородных газов, содержащихся в угольных пластах и прослоях, превышают 2,5 трлн. м3. В последние годы в бассейне произошел резкий спад в развитии угольной отрасли, общий объем производства сократился примерно в 5 раз. Для преодоления этой негативной тенденции целесообразно создание высокоэффективного производства на основе самофинансирования за счет реконструкции и строительства шахт нового поколения, расширения сферы технологического использования антрацитов, отходов углеобогащения и переработки углей, а также породных отвалов. Список использованной литературы 1. Шахты Донецкого бассейна. — М.: Недра, 1965 . — 611 с. 2. Перспективы освоения соленых углей Украины / В. С. Белецкий, С. Д. Пожидаев, А. Кхелуфи, П. В. Сергеев. — Донецк: ДонГТУ, УКЦентр, Восточный издательский дом — 1998. — 96 с. 3. ГОСТ 8180-75. Угли каменные и антрацит Донецкого бассейна. Классификация. 4. ГОСТ 25543-88. Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам. 5. https://ru.wikipedia.org |