Основные направления использования углей и горючих сланцев

Основная масса ископаемых углей добывается для получения тепловой энергии, т. е. как энергетическое топливо. Кроме того, угли могут применяться и для других целей. Ниже приводятся краткие сведения об основных направлениях использования углей и наиболее существенных требованиях, предъявляемых к ним.

Энергетические угли служат для получения тепловой энергии. В качестве энергетических могут использоваться угли всех типов и марок, удовлетворяющие требованиям ГОСТов по содержанию золы, выходу летучих, плавкости золы. Однако не все угли можно рационально использовать как энергетическое топливо. Для этой цели служат угли, которые не пригодны для коксования, а также в качестве химического сырья и металлургического топлива (марки Б, Д, Г, Т, ГЖ, ПА, А).

Газификация углей заключается в получении из углей горючих газов, сжигаемых в качестве топлива в промышленных и бытовых топках. Кроме того, из них получают различные химические веще­ства. Газификации подвергаются неспекающиеся или слабоспекающиеся, механически прочные и термически стойкие бурые, каменные угли и антрациты (марки Д, Г, ГЖ, ОС, СС, Т, ПА, А, Б2, Б3)

Металлургические угли — это угли, которые могут быть приме­нены в металлургической промышленности (доменных печах, вагран­ках и т. п.) без предварительного коксования. К таким углям отно­сятся некоторые антрациты, имеющие достаточную механическую прочность, термическую стойкость, плотную однородную структуру, и неспекающиеся или слабо спекающиеся угли с повышенной стой­костью и прочностью. Зольность (Ас) металлургических углей не должна превышать 10—18%, содержание серы (Sg6) не более 0,6— 0,8%, выход летучих (Vr) не более 19—27% (ГОСТ 2019—43).

Полукоксование производится с целью получения из углей жидкого топлива. В процессе полукоксования, которое заключается в нагревании углей без доступа воздуха до 500—550°, образуется первичная смола, подсмольная вода, первичный газ- и полукокс. Первичная смола подвергается дальнейшей переработке, в резуль­тате которой получают жидкое топливо. Из подсмольной воды вырабатывают сульфат аммония. Первичный газ и полукокс приме­няются как высококалорийное топливо.

Для полукоксования при меняются сапропелиты (в том числе и горючие сланцы) и гумусовые угли с выходом дегтя более 10%.

Коксование производится с целью получения кокса, служащего топливом и химическим реагентом для восстановления железа из руды. Для коксования угли нагревают без доступа воздуха до 750— 1100° в специальных печах. При этом наряду с коксом получают газ, деготь, аммиачную воду, из которых вырабатывают различные цен­ные химические продукты,

К углям, используемым для коксования, предъявляется ряд тре­бований, предусмотренных соответствующими ГОСТами, например содержание влаги (Wp) в них должно быть не более 7—12%, серы не более 3%, фосфора и золы менее 7%, угли не должны быть выветрелыми.

Для непосредственного получения кокса пригодны только угли марки К. Однако запасы их невелики, поэтому кокс обычно полу­чают из смеси (шихты) углей различных марок, составляемой с таким расчетом, чтобы свойства ее приближались к свойствам коксового угля. Для коксования наряду с углями марки К используются и угли марок Ж, ОС, Г, Д, СС, Т.

Ожижение углей заключается в нагревании угля до 380—550° в атмосфере водорода под давлением 200—700 атм. Благодаря этому повышается выход жидких продуктов, из которых получают бензин, керосин и другие виды жидкого топлива.

Основное требование к углям, предназначенным для ожижения, — большой выход битумов, высокое отношение Н/С, зольность (Ар) не более 5%.

Угли для получения горного воска (экстрагирования) должны иметь высокое содержание воска. Пригодность углей для экстрагиро­вания определяется непосредственным испытанием на выход воска в производственных условиях.

Разработка горючих сланцев пока ведется в ограниченных мас­штабах, так как они как твердое энергетическое топливо менее ценны по сравнению с углями. Для получения же жидкого топлива применяется главным образом нефть. Горючие сланцы используются в основном: 1) как энергетическое топливо; 2) для газификации в газогенераторах; 3) для высокотемпературной сухой перегонки с целью получения светильного газа; 4) для низкотемпературной сухой перегонки с целью получения жидкого топлива и побочных продуктов, используемых для дальнейшей переработки; 5) для про­изводства асфальтовой мастики; 6) для производства сернистого битума типа ихтиола.

 

Порядок определения и описания ископаемых углей и горючих сланцев

При определении ископаемых углей и горючих сланцев по внеш­ним признакам прежде всего обращают внимание на их физические свойства (цвет, блеск, удельный вес и т. п.) и состав угольной массы. Если угольная масса неоднородна — описывается характер ингре­диентов и их роль в составе угля. При наличии в угольной массе минеральных включений (пирит, кальцит, сферосидерит, обломки пород, органические остатки и др.) определяется их состав и проис­хождение.

Для бурых углей большей частью характерна бурая черта, для каменных — черная (реже буровато-черная), для антрацитов — сероватая с металлическим оттенком. Все полосчатые угли и боль­шинство блестящих (кларены) относятся к гумитам. Сапропелитьг и липтобиолиты обычно являются матовыми и однородными. Однако следует иметь в виду, что и гумусовые угли дюренового состава тоже плотные, матовые и однородные. Поэтому, чтобы различить среди матовых углей сапропелиты, липтобиолиты и гумусовые угли дюре­нового состава, можно руководствоваться следующими признаками. Типичные сапропелиты отличаются массивностью, т. е. полным отсут­ствием слоистости, гладким и раковистым изломом, небольшим удель­ным весом, коричневатым, зеленоватым и сероватым оттенками. Дюрены менее однородны, имеют неровный или занозистый излом и не вполне равномерный матовый блеск. Некоторые сапропелиты также имеют блеск, но он очень однородный, как бы шелко­вистый.

Липтобиолиты по внешним признакам занимают промежуточное положение между сапропелитами и дюреновыми углями.

Для горючих сланцев характерна тонкослоистая текстура и они расслаиваются на плитки. Легко загораются от спички и горят коптящим пламенем, выделяя характерный запах жженой ре­зины. Некоторые горючие сланцы имеют массивную текстуру, но после хранения на воздухе тоже обнаруживают тонкую сло­истость.