научная статья по теме ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ САХАЛИНСКИХ УГЛЕЙ Химическая технология. Химическая промышленность

Текст научной статьи на тему «ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ САХАЛИНСКИХ УГЛЕЙ»

химия

ТВЕРДОГО ТОПЛИВА <5 • 2004

УДК 662.642

© 2004 г. Белоногова Л.Н., Крюкова В.Н., Вязова Н.Г., Латышев В.П.

ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ САХАЛИНСКИХ УГЛЕЙ

Исследована минеральная часть углей шести месторождений о-ва Сахалин методами химического и рентгенофазового анализа. Установлено наличие свободного глинозема в форме бемита (А100Н) в блестящей разновидности угля Бошня-ковского месторождения.

Угольные месторождения являются одним из крупных резервов комплексного использования добываемого сырья, содержащего широкий спектр сопутствующих полезных ископаемых. Интерес к изучению минеральных компонентов углей (МКУ) имеет довольно длительную историю. Большое количество работ по изучению МКУ обусловлено необходимостью создания экологически чистых технологий при добыче и переработке углей и практической важностью детального изучения минерального состава углей с целью прогнозирования их влияния на ход технологических процессов.

В составе минеральной части углей имеются минералы многих классов, содержание которых не определяется маркой угля, а зависит от многих факторов, что требует детального контроля за фазовым составом МКУ при исследовании углей того или иного месторождения.

В настоящей работе изучены угли шести месторождений о-ва Сахалин: Горнозаводского, Вахрушевского (Лермонтовский разрез), Солнцевского, Арковского, Мгачинского и Бошняковского. Бошняковский уголь представлен двум разновидностями: блестящей (1-я партия) и матовой (2-я партия). Для изучения минерального состава углей их пробы были отобраны из больших угольных партий рассматриваемых месторождений. Технический и эле-

Технический и элементный анализы углей

Месторождение Технический анализ, % Элементный анализ, % на йа/

А уйа/ У С н N О

Горнозаводское 10.84 48.59 0.33 71.89 5.50 1.50 21.11

Вахрушевское 34.17 44.83 1.1 73.38 5.22 0.90 20.41

Солнцевское 12.29 48.18 0.32 75.23 5.81 1.50 17.46

Арковское 12.40 44.46 1.9 78.64 5.87 1.46 14.03

Бошняковское (2-я партия) 12.06 46.31 0.22 80.33 6.42 1.34 11.91

Мгачинское 16.32 44.72 0.22 80.87 6.21 1.29 11.83

Таблица 2

Результаты химического анализа зол углей

Месторождение Марка угля Ай, % Содержание, % Рассчитанная температура начала жидкоплавкого состояния гъ °С

81О2 М2О3 Ре2Оз СаО К2О №2О

Горнозаводское 3Б 10.84 47.74 19.33 21.10 1.90 1.24 0.60 3.00 1050

Вахрушевское 3Б 34.17 60.81 24.65 5.11 2.48 0.45 1.17 0.46 1515

Солнцевское д 12.28 50.36 27.03 14.46 0.90 0.50 0.60 0.40 1283

Арковское д 12.40 50.00 22.00 8.02 13.90 2.89 1.68 2.55 1173

Бошняковское Г 4.00 32.67 45.36 4.85 4.05 2.70 1.60 0.58 1400

(1-я партия)

Бошняковское Г 12.06 53.54 26.57 4.90 2.79 1.89 1.54 0.84 1355

(2-я партия)

Мгачинское Г 16.32 53.85 25.29 10.63 2.47 2.80 1.60 1.60 1278

ментный анализы углей приведены в табл. 1, а химический состав их зол - в табл. 2.

Известно, что минеральная часть углей представляет собой поликомпонентную систему, при этом она диспергирована в органической массе углей и, как правило, обычные методы изучения минерального сырья не всегда пригодны для изучения МКУ. Чаще всего для выделения минералов из угля в неизменном виде применяют фракционирование по плотности, что дает возможность получить продукты, обогащенные соответствующими минералами.

Изучение минеральных компонентов проводили в тяжелых фракциях (плотность фракции больше 1,6 г/см3) методом рентгенофазового анализа,

Примерный минералогический состав неорганической части углей (% на минеральную часть)

Месторождение Каолинит а-Кварц Иллит Полевые шпаты Кальцит Доломит Сидерит Пирит Анальцит

альбит микроклин

Горнозаводское 31 13 6 - 29 - + 17 - 4

Вахрушевское 46 35 10 - 4 - + - - -

Солнцевское 56 15 - - 8 6 3 10 - -

Арковское 27 12 6 12 4 14 12 2 3 4

Бошняковское + + 4 - 13 - 16 4 - -

(1-я партия)

Бошняковское 50 16 4 - 13 1 10 4 - -

(2-я партия)

Мгачинское 42 14 7 - 18 6 4 7 - -

Примечание. В углях Бошняковского месторождения (1-я партия) обнаружен бемит, вследствие чего трудно расчетным путем количественно оценить содержание каолинита и а-кварца.

широко применяемого для идентификации сопутствующих минералов [1] с использованием картотеки [2].

Примерный количественный состав неорганической части углей оценивали расчетным путем по данным химического состава зол и кристаллохими-ческих формул идентифицированных минералов [2].

Как видно из табл. 2, золы почти всех углей кремнистого типа, за исключением золы блестящей разновидности Бошняковского месторождения (1-я партия), который отличается высоким содержанием глинозема (45.36%). Кремниевый модуль А1203/8Ю2 для данной золы составляет примерно 1.4, что значительно выше, чем для каолинита (0.85). Основная часть алюминия в изученных углях входит в состав каолинита (А1203 ■ 2БЮ2 ■ ■ 2Н20) - главного глинистого минерала угленосных формаций. Одним из показателей форм нахождения алюминия является отношение А1203 и БЮ2, величины которого достигают для золы современных растений - 0.01, торфа - 0.35, углей - 0.2-1.0. Только в единичных случаях глиноземный модуль углей превышает значение 0.85 (для каолинита) и свидетельствует о наличии в угле свободного глинозема или других несиликатных форм его нахождения [3].

По данным рентгенофазового анализа тяжелых фракций угля Бошняковского месторождения (1-я партия), в них установлено наличие минерала бе-мита (А100Н) (6.10 А). Данный минерал (А100Н) встречается в углях весьма редко (ранее он был обнаружен в угольных пластах Донбасса [4]).

Как следует из данных табл. 3, минеральная часть почти всех изученных углей представлена (в %) глинистым минералом - каолинитом (2756), а-кварцем (12-35), полевыми шпатами (4-29), иллитом (4-10), доломитом (3-16), сидеритом (2-17) и кальцитом (1-14). Минеральная часть ар-

ковского угля более разнообразна. В ней обнаружен также пирит (РеБ2) и анальцит (№2О ■ А12О3 ■ 4БЮ2 ■ 2Н2О) - водный алюмосиликат натрия, который обнаружен также в углях Горнозаводского месторождения.

Минеральная часть угля Бошняковского месторождения (1-я партия) несколько отличается от других углей. Она представлена каолинитом, беми-том (А1ООН), доломитом (СаМ§(СО3)2), сидеритом (БеСО3), полевыми шпатами и иллитом, присутствует значительная примесь гипса (СаБО4 ■ 2Н2О). Высокое содержание А12О3 (45.36%) в золе угля данного месторождения и наличие А1-содержащего минерала бемита обращает на себя внимание как попутное сырье для производства глинозема и цемента.

Расчетные данные температуры начала жидкоплавкого состояния зол по формуле Барышева [5] показывают, что золы углей Солнцевского, Мчагин-ского, Бошняковского месторождений относятся к среднеплавким (табл. 2). В углях Арковского месторождения отмечается повышенное содержание кальция (13.90%), а Горнозаводского - железа (21.10%), что сказывается на плавкостных характеристиках зол этих углей (¿2 ниже 1200°С), а, следовательно, и на процессах их сжигания. Все изученные угли можно рекомендовать для сжигания как хорошее энергетическое топливо.

Повышенные концентрации глинистых материалов в углях затрудняют их обогащение, так как глинистые материалы обычно находятся в тесной ассоциации с органической частью угля. Поскольку угли (кроме Вахрушевского месторождения) имеют невысокую зольность, целесообразность их обогащения отпадает. Золы изученных углей (кроме Арковского месторождения) содержат мало кальция (СаО менее 10%) могут найти применение вместо песка и мелкого заполнителя в бетоне или в производстве строительных материалов [6-8].

Детальное изучение роли отдельных минеральных компонентов, в том числе и бемита Бошняковского месторождения, в различных процессах и производствах позволит решить вопросы комплексного использования углей.

Авторы статьи выражают глубокую благодарность Р.Х. Мерцу за предоставленные образцы проб углей о-ва Сахалин для изучения их минерального состава.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клейман Р.Я., Скрипченко Г.Б., Черкинская К.Л., Шпирт М.Я. // ХТТ. 1986. < 2. С. 27.

2. Powder Diffraction File. Hanawalt Search Manual Inorganik Phases. Sets 1-42. JCPDS. USA. 1992.

3. Металлогения и геохимия угленосных и сланцесодержащих толщ СССР. Геохимия элементов / Волков Г.П., Гуревич Г.А. и др. М.: Наука, 1987. 239 с.

4. Брагин Ю.Н. Изв. АН СССР, сер. геол. 1980. < 2. С. 20.

5. Барышев В.И. // ХТТ. 1979. < 5. С. 81.

6. Клер В.Р. Изучение сопутствующих полезных ископаемых при разведке угольных месторождений. М.: Недра, 1979. 272 с.

7. Шпирт М.Я. Безотходная технология: утилизация отходов добычи и переработки твердых горючих ископаемых. М.: Недра, 1986. 255 с.

8. Лебедев В.В., Рубан В.А., Шпирт М.Я. Комплексное использование углей. М.: Недра, 1980. 239 с.

Институт нефте- и углехимического синтеза Поступила

при Иркутском государственном 15.05.2003

университете

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком