Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза)




Скачать 44,77 Kb.
НазваниеРазработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза)
страница1/2
Дата03.02.2016
Размер44,77 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2
На правах рукописи


СИДОРОВА ГАЛИНА ПЕТРОВНА


РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА УГЛЯ НА РАЗРЕЗАХ ВОСТОЧНОГО

ЗАБАЙКАЛЬЯ

(НА ПРИМЕРЕ УРТУЙСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА)


Специальность: 25.00.22 – Геотехнология подземная, открытая

и строительная


А в т о р е ф е р а т


диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук


Чита - 2007


Работа выполнена в ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» и на кафедре Гидрогеологии и инженерной геологии ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»



Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Бабелло Виктор Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Овешников Юрий Михайлович;

кандидат технических наук, доцент Зыков Николай Васильевич


Ведущая организация ГОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет»


Защита состоится 30.05.2007г в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете (г. Чита ул. Александро - Заводская, 30, зал заседаний ученого и диссертационного советов)


Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарю совета Д 212.299.01

Факс: (3022) 26-43-93; Web-server: www.chitgu.ru; E-mail: root@chitgu.ru


С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета


Автореферат разослан « 29 » апреля 2007 г.


Ученый секретарь диссертационного совета

канд. геол.-минерал. наук Н.П.Котова


Лицензия ЛР № 020525 от 02.06.97

Подписано в печать Формат 60х84 1/16

Усл.печ.л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ N

Читинский государственный университет

ул. Александро-Заводская, 30, г. Чита, 672039
РИК ЧитГУ



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность темы. Качество полезного ископаемого и его технологические свойства являются одними из важнейших природных факторов при экономической оценке месторождения. Ошибки в оценке качества любых видов сырья выявляются и негативно влияют на экономику предприятия с самого начала эксплуатационных работ.

С позиции оценки качества, ценность ископаемых углей представляет вся добытая из недр угольная масса, а качество углей оценивается соответствием их определенных свойств требованиям ГОСТов, ОСТов, ТУ и соглашений с потребителем.

Требования потребителей к качеству углей в условиях насыщения рынка постоянно растут и весьма разнообразны, поэтому создание эффективных систем контроля на многих угледобывающих предприятиях считается одним из главных направлений работ. Контроль качества углей является неотъемлемой частью разработки месторождения. В процессе совершенствования горного производства, наряду со стандартными методами контроля качества углей, возникает необходимость применения современных методов, которые должны обеспечивать экспрессность, достаточную представительность анализируемого объема, возможность использования на различных этапах технологического процесса. Одним из возможных решений этого вопроса является разработка эффективной системы оперативного контроля, которая позволит управлять потоком добычи углей с учетом их качественных параметров, сократить время проведения лабораторных испытаний и снизить затраты на их проведение.

Объект исследования - угольные месторождения Восточного Забайкалья, разрабатываемые открытым способом.

Предмет исследования - методы контроля и управления качеством при оперативном планировании технологических процессов добычи угля, формировании и отгрузке партий товарной продукции.

Цель работы заключается в разработке эффективных методик оперативного контроля качества добываемых углей на этапах технологического процесса от планирования до отгрузки потребителям.

Идея работы заключается в том, что повышение потребительских качеств углей достигается с применением комплексной системы оперативного контроля зольности, низшей теплоты сгорания и их радиационно-гигиенических параметров, при планировании добычных работ, формировании грузопотоков и отгрузке потребителям.

Основные задачи работы:

- анализ состояния проблемы качества углей и методов оперативного контроля и управления качеством на угледобывающих предприятиях;

- обобщение и анализ качественных характеристик углей на основных месторождениях Восточного Забайкалья, разрабатываемых открытым способом;

- выбор, обоснование, апробация и внедрение эффективных методик контроля качества углей для оперативного управления потоком добычи:

- разработка комплексной методики формирования добычных блоков с помощью секционно-погоризонтных карт качества;

- разработка комплексной методики оперативного контроля зольности углей рентгено – радиометрическим опробованием (РРО), определения низшей теплоты сгорания и радиационно–гигиенических параметров добываемых углей для формирования партий товарной продукции.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использован комплекс методов исследований: анализ результатов детальной разведки и эксплуатационно-разведочного бурения; анализ нормативно – технической и научно-методической документации, результатов химических, теплотехнических, гранулометрических, рентгенорадиометрических, спектральных, рентгеноспектральных методов исследования углей; статистическая обработка данных; натурные исследования инструментальных методов определения качества угля по зольности и содержанию естественных радионуклидов, технико-экономический анализ эффективности предложенных методов оперативного контроля качества угля.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Эффективное управление качественным составом транспортного потока добытого угля достигается оптимальным планированием добычных работ, путем секционного погоризонтного картирования запасов.

2. Методика экспресс-контроля зольности угля рентгенорадиометрическим опробованием (РРО) и низшей теплоты сгорания расчетным методом, позволяющая оперативно формировать партии угля требуемого качества.

3. Комплексная методика оперативного контроля радиационно - гигиенических параметров качества угля на этапах технологических процессов добычи, формирования грузопотоков, отгрузки потребителям, обеспечивающая радиационную безопасность добычи, транспортирования и потребления угля.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается результатами экспериментально- промышленных исследований по контролю качества углей с результатами независимых лабораторий, с достоверностью 85-90 %.

Научная новизна работы

1. Впервые разработана и обоснована методика секционно-погоризонтного картирования эксплуатационных запасов при открытой разработке сложно-структурных месторождений, позволяющая эффективно управлять качественным составом транспортного потока добытого угля.

2. Выявлены зависимости вторичных спектров гамма-излучения от зольности при рентгенорадиометрическом опробовании углей, при этом установлено, что между аналитическим параметром, представленным отношением однократно-рассеянного излучения к характеристическому излучению железа и зольностью существует устойчивая корреляционная связь, описывающаяся математической моделью регрессии:

Ad = exp (4.89 – 0.389 x П),

где П – аналитический параметр

3. Впервые выявлена вариативность радиационных показателей углей на этапах планирования добычных работ, транспортирования и отгрузки угля потребителям, позволяющая обосновать комплексную методику оперативного контроля их радиационно-гигиенических параметров.

Практическая ценность работы

1. Разработана и внедрена методика составления секционно-погоризонтных карт качества углей, которые используются при планировании добычи угля по сортам, составлении шихты в соответствии с ТУ и требованиями потребителей.

2. Усовершенствован и внедрен метод определения зольности углей способом рентгенорадиометрического опробования, который используется для подготовки партий товарного угля заданного качества .

3. Разработан и обоснован графо-аналитический метод определения низшей теплоты сгорания по известным значениям влажности и зольности, который используется для оперативного определения данного показателя в потоке и при формировании партий товарного угля.

4. Разработана и внедрена комплексная методика контроля радиационно-гигиенического качества углей, которая позволяет обеспечить радиационную безопасность топлива.

Личный вклад автора

- постановка цели и задач исследований, анализ состояния изученности проблемы;

- проведение анализа комплексных исследований качества углей Уртуйского месторождения и статистическая обработка материалов;

- изучение качественных характеристик углей в процессе эксплуатации месторождения; составление проектов эксплуатационно-разведочных работ, проведение визуального, аналитического, приборного контроля качественных характеристик, обобщение и сопоставление результатов, натурные исследования предлагаемых методов оперативного контроля качества углей;

- апробация и внедрение методик оперативного контроля и управления качеством углей на всех технологических этапах от планирования добычи до отгрузки потребителю;

- разработка методики и составление секционно-погоризонтных карт качества.

Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований и практической реализации были представлены, докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях Горного института ЧитГУ, г.Чита (2005-2007 гг.); семинарах кафедры «Открытых горных работ» ЧитГУ (2006 -2007 гг.); на VI Всероссийской научно-практической конференции «Кулагинские чтения», г.Чита, ЧитГУ, 2006 г.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 6 печатных работ – 5 статей и 1 тезисы доклада.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 104 наименований, изложена на 163 страницах печатного текста, включает 34 таблицы ,18 рисунков и 4 приложения .

Автор выражает глубокую признательность: научному руководителю, доценту, канд. техн. наук В.А. Бабелло; д-ру техн. наук, профессору А.В. Рашкину; доценту, канд. техн. наук С.В.Смоличу за ценные советы и постоянную методическую помощь при выполнении работы; главному геофизику ОАО ППГХО Р.А.Суханову; начальнику аналитической лаборатории ЦНИЛ ОАО ППГХО А.В.Тирскому; д-ру техн. наук, профессору В.А.Овсейчуку; зам. начальника ОООС ОАО ППГХО В.Н. Францеву, гл. инженеру РУ«Уртуйское» В.В.Лескову за содействие, консультации и оказанную помощь в проведении лабораторных и промышленных испытаний, подготовке и обработке полученных результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Конкурентоспособность угля напрямую связана с его качеством. В жестких условиях рынка энергетического топлива контроль и обеспечение качества углей является одним из важнейших направлений технологического процесса, от которого во многом зависят экономические показатели работы не только угледобывающего предприятия, но и других отраслей народного хозяйства, которые этот уголь используют.

Вопросами качества углей занимались В.К. Турченко, П.П. Жуков, Ю.С. Зак, Г.Л. Стадников, К.В. Миронов, Н.В. Еремин, Т.М. Броневец, Г.Л. Куклина, А.М. Онищенко, П.И. Грабов, Л.П. Старчик и др. Анализ проведенных ранее исследований и опубликованных материалов по вопросам изученности контроля качества углей, методов контроля, вопросов управления качеством, показывает, что проблеме оперативного контроля и управления качеством углей уделено недостаточное внимание, а существующие методы контроля не всегда отвечают современным требованиям. Для установления возможных и наиболее рациональных направлений использования углей определяются многочисленные показатели их качества, номенклатура которых, правила отбора и обработка проб, методы их испытаний, анализа и измерений установлены соответствующими стандартами и ТУ.

Качество угля изучается в условиях естественного его залегания, в добытой и отгружаемой товарной продукции, а также при поступлении на углеперерабатывающие и углепотребляющие предприятия. На качество добываемого угля влияют следующие группы факторов:

производственные планирование развития горных работ и долевое участие пластов (участков) в добыче угля;

горно-геологические – характеристика качества угольных пластов, мощность и угол их падения, глубина залегания, состав и свойства боковых пород, наличие тектонических и других нарушений;

технологические – способы проведения очистных и подготовительных работ, схемы выемки угля, режим работы выемочных механизмов, порядок выдачи угля и породы из подготовленных выработок (блоков) и т.д. Действие каждой группы факторов на качество углей имеет различный характер. С точки зрения управления качеством угля наиболее важную роль играют технологические факторы. Именно они при данных горно-геологических условиях определяют разрыв между качеством угольных пластов и добытого из них угля.

Вопрос оперативного контроля качества углей в таких условиях отработки месторождения остается весьма актуальным и не может быть решен без применения новых эффективных методов и методик. Наряду со стандартными методами контроля качества угля необходима разработка и внедрение современных оперативных методов контроля, находящихся в непрерывной связи с процессом совершенствования технологии горного производства.

Уртуйский буроугольный разрез – одно из перспективных структурных подразделений Приаргунского производственного горно-химического объединения. В настоящее время разрез вышел на годовую производительность 4,5 млн. т. угля, а реализация высококачественного угля приносит весомую прибыль ОАО ППГХО в последние годы.

Одна их важнейших задач предприятия это контроль и обеспечение качества добываемого угля, так как это обеспечивает устойчивое положение на рынке сбыта.

Сложный петрографический состав и различное соотношение микрокомпонентов групп витринита, инертинита и липтинита обусловили значительное разнообразие углей на Уртуйском месторождении. Количественное соотношение типов углей приведено в таблице 1.

Преобладающими являются фюзинито – гелититы и гелито – фюзиниты. В распределении различных петрографических типов наблюдается определенная закономерность: в нижней части разреза пластов преобладают угли класса гелитолитов (57%). Угли этого класса блестящие, хрупкие, с раковистым или полураковистым изломом.

Для них характерны низкие показатели максимальной влагоемкости и «материнской» зольности.


Таблица 1

Количественное соотношение типов углей на Уртуйском

месторождении

Группа

Класс

Петрографические типы

Кол – во (%)



Гумолиты



Гелитолиты

Фюзинито – гелиты

Липоидо – фюзинито – гелиты

Фюзинито – гелититы

Гелититы

9

5

37

6


Фюзенолиты

Гелито – фюзетиты

Липоидо – гелито – фюзетиты


34

9


По классификации соответствуют группе 3Б. Количество гелитолитовых углей увеличивается с юга на север в сторону расщепления пластов. В верхней части разреза пластов преобладают угли класса фюзенолитов (43%). Угли этого класса матовые, полуматовые, с ребристым или округло-угловатым изломом, вязкие, твердые, крепкие, с более высоким удельным весом. По качественным характеристикам соответствуют классу 2Б. Следовательно, угли на месторождении различаются по вещественному составу компонентов, которые по разному влияют на их свойства, как энергетического топлива.

По ГОСТ 25543–88 – угли Уртуйского месторождения относятся к группам 2Б и 3Б, подгруппам 2БВ, 2БФ, 3БВ, 3БФ.

Качественные показатели представлены в таблице 2.

Разработанная и предложенная нами система оперативных методов контроля угля позволяет управлять потоком добычи с учетом качественных показателей на всех этапах технологического процесса от планирования до отгрузки потребителям.

Она включает в себя три основных направления:

1. Управление качеством угля на стадии планирования с помощью секционно-погоризонтных карт качества.

2. Оперативный контроль и управление качеством угля при подготовке партий товарной продукции по двум из основных его параметров: зольности и низшей теплоте сгорания.

3. Оперативный радиационно-гигиенический контроль качества угля и решение задачи его радиационной безопасности


Таблица 2

Основные показатели качества углей Уртуйского месторождения, %


Инд.

пласта


Wrt


Ad


Vdaf


Cdaf


Hdaf


Ndaf


Sd


Qdafs


Qrt


R0


∑OK


М


16,5-35,5

29,0


4,6-19,2

7,9


37,1-41,2

39,3


72,1-77,2

76


3,8-5,0

4,4


0,6-1,1

0,7



0,12-0,74

0,28


29,04-30,47

29,92



-


0,38-0,48

0,45


28-38

34


М1



-


5,8-22,9

9,5


36,4-41,0

38,3


72,2-76,6

76,4


4,4-4,6

4,4


0,9-0,9


0,18-0,63

0,31



29,05-30,1

29,74



-


0,43-0,50

0,46


28-52

43


М3




-


6,9-13,9

9,1


35,2-42,3

40,0


71,4-76,9

76,4


4,1-4,8

4,6


0,8-0,8


0,23-0,60

0,32


29,35-30,03

29,45



-


0,48-0,48


39-39

В це-

лом по

место-

рожде-

нию



16,5-35,0

29,0



4,6-29,1

8,7



35,0-45,2

39,2



71,4-78,8

76,2



3,1-5,0

4,4



0,6-0,1

0,78



0,12-0,75

0,33



28,94-30,87

29,82



17,90



0,38-0,50

0,46



25-52

36

Примечание. Qdafs , Qrt –МДж / кг

Управление качеством углей начинается с геолого-технологического картирования запасов.

Карты качества применяются в угольной промышленности и отстраиваются по единичным или комплексным показателям. Это графическое изображение поверхности пласта или его участка, разделенное на зоны, однородные по уровням значения какого-либо показателя. Для каждого показателя отстраивается отдельная карта. Недостатком использования таких карт является высокая погрешность в точности определения качественного показателя, т.к. зачастую он распространяется на всю мощность пласта и его значительную площадь.

Нами предложена методика составления секционно-погоризонтных карт качества, которая внедрена и используется на Уртуйском буроугольном разрезе уже несколько лет.

Первое защищаемое научное положение:

Эффективное управление качественным составом транспортного потока добытого угля достигается оптимальным планированием добычных работ, путем секционного погоризонтного картирования эксплуатационных запасов.

Авторское представление секционно-погоризонтных карт качества позволило выделить следующие этапы их составления:

- запасы угля на горизонте оконтурены и подсчитаны по данным детальной разведки;

- границы подсчетных блоков отстроены по геологическим разрезам;

- вся площадь горизонта разбита на сектора продольными и поперечными разведочными линиями по сети 125 х 50 м. Такая разведочная сеть позволяет набрать оптимальное количество необходимого для расчетов материала и одновременно является площадью сектора. Проектная высота горизонта – 12 м.;

- основными прогнозируемыми показателями качества являются: зольность сухой массы, влажность рабочей массы, теплота сгорания рабочей массы, содержание серы в сухой массе и содержание естественных радионуклидов (ЕРН);

- на основе фактических материалов для каждого сектора рассчитываются объем угля в нем и его усредненные качественные показатели.

Все необходимые данные помещены на один лист: карта (план) горизонта с блокировкой и сетью разведочных линий, т.е. секторов в масштабе 1: 5000 и таблица показателей качества в каждом секторе. При получении дополнительных материалов после эксплуатационно-разведочных работ, бороздового опробования, гамма-опробования и т. д., данные на погоризонтных картах качества пополняются.

По материалам предложенных карт качества производятся расчеты качественных характеристик угля при планировании добычных работ, выборе оптимального варианта этих работ, расстановки горного оборудования, проводится прогноз показателей качества на долгосрочный период при заключении договоров на поставку угля.

Расчеты производятся в режиме усреднения качества, методом решения линейной задачи о смеси, которая применяется в горном деле, с использованием целевой функции вида:

n

∑ Xi Ci - min ,

i = 1

где Xi - управляемые переменные объема добычи в секторе i ,т.

Ci - затраты на добычу угля в секторе i, руб

при ограничениях:

- по объему угля из каждого сектора

Qmaxi > Xi > Qvini ( i =1,2,3 … п),

где Qmaxi и Qmini – максимально возможный и минимально необходимый объем угля из сектора i, т.

- по качеству угля n n

∑ Xi Wri / ∑ Xi = Wr пл.,

i = 1 i = 1

где Wri – содержание рабочей влаги в секторе i ,%

n n

Admax ≤ ∑ Xi Adi / ∑Xi ≥ Admin ,

i=1 i=1

где Admax и Admin максимальное и минимальное допустимое содержание золы в добыче ,% n n

∑ XiUi / ∑ Xi ≤ Umax ,

i=1 i=1

где Ui и Umax содержание урана в секторе i и максимальное содержание

урана ,%

Пример выбора показателей для расчета шихты показан на рис.1.


Гор. + 504 м (Бл. 3-А) Гор. + 588 м (Бл. 19-С1)







111



95

112


Сектор 95 Сектор 111 Сектор 112

Объем – 30,0 т.т. Объем – 20,0т. т Объем – 21,0 т.т.

Ad ср. – 12,8 % Ad – 12.2% Аd - 21.3 %

Wr ср. – 32,0% Wr – 36.0% Wr – 35.0 %

Sср. - 0,18 % Sср. - 0,19 % Sср. – 0.2 %

U max – 0,0006% Umax - 0,0012 % Umax - 0.001%

Qri - 3844 ккал/кг Qri – 3608 ккал/кг Qri - 3272 ккал/кг

(16,08 Мдж/кг) (15,1 МДж/кг) (13,69 МДж/кг)


Рис.1.Участки пласта М, планируемые к отработке


Результаты расчетов сводятся в таблицу, которая прилагается к плану

горных работ.

Карты качества являются необходимым источником информации при составлении планов добычи угля по сортам, расчете шихты в соответствии с ТУ и требованиями потребителей при оперативном, текущем и перспективном планировании.

Одними из основных показателей качества угля является зольность и низшая теплота сгорания угля.

Стандартный метод определения зольности (ГОСТ 11022-75) предусматривает полное сжигание навески угля, отобранной и разделанной стандартным же способом, при t = (815±15)о С. Органическое вещество при этом удаляется в виде диоксида углерода и воды, а минеральные примеси, подвергаясь ряду превращений, образуют золу. Отношение массы неорганического остатка, полученного после полного сжигания пробы угля, к массе этой пробы определяет содержание золы в %. На проведение анализа по определению зольности стандартным методом (отбор пробы, обработка, сушка, сжигание) уходит около 24 часов.

Такой подход не позволяет повысить эффективность технологического процесса добычи угля. Для управления качеством угля в процессе добычи необходимо использовать средства оперативного определения его показателей.

В угольной промышленности наряду со стандартным методом определения зольности применяются и инструментальные методы, как правило, используемые для ускоренного определения этого показателя. Для экспрессного определения зольности угля часто применяется рентгенорадиометрический метод ее измерения.

В практике применения рентгенорадиометрического метода существуют три способа измерения: интенсивности, спектральной разности, спектральных отношений.

Способ спектральных интенсивностей может быть применен при определении зольности углей, но он имеет ряд недостатков, так как существенно зависит от аппаратурных факторов (разрешение применяемых детекторов, распада источников возбуждения, стабильности блока питания), а так же физического состояния угля (влажности, крупности) и соблюдения идентичности геометрии измерения.

Способ спектральной разности применяется при необходимости компенсации влияния мешающих факторов на аналитический параметр, и при этом остаются все недостатки способа спектральной интенсивности.

Способ спектральных отношений в меньшей степени зависит от аппаратурных факторов, физического состояния угля и геометрии измерения. Он и был выбран за основу разработанной нами методики определения зольности углей методом рентгенорадиометрического опробования (РРО).

При планировании, составлении шихты, предварительной оценке качества угля и решении других вопросов в текущей работе геолога и мастера ОТК разреза постоянно приходится сталкиваться с определением одного из основных показателей качества угля – низшей теплотой сгорания на сухое состояние топлива (Qri). Оперативное определение теплоты сгорания необходимо увязать с известными значениями рабочей влажности и зольности. Различными исследователями постоянно изыскиваются пути определения (Qri) по известным значениям рабочей влажности и зольности (Wr, Ar), методы определения которых не требуют больших затрат (как во времени, так и в материальном плане). Так, при изучении Уртуйских углей Сибирским филиалом ВТИ были получены уравнения регрессии на несколько диапазонов влажности. Анализируя эти зависимости, можно сделать следующие выводы: при качественно правильных зависимостях

Qri = F(Wr, Ad), линии уравнений не параллельны, имеют разный наклон, расстояние между линиями не одинаковы, т.е. коэффициенты уравнений определены неверно, ошибка состоит в применении одного уравнения на целый диапазон влажности. Это можно объяснить недостаточным объемом исходных данных для достоверного определения регрессии.

Второе защищаемое научное положение.

Методика экспресс-контроля зольности углей рентгенорадиометрическим опробованием (РРО) и низшей теплоты сгорания расчетным методом, позволяющая оперативно формировать партии угля требуемого качества.

Эффективный атомный номер золообразующей части угля, в состав которой входят соединения Al, Si, S, Ca, Mg, Fe, K, P, зависит от их содержания в золе. Постоянство состава золы гарантирует однозначность взаимной связи эффективного атомного номера угля с зольностью. По коэффициенту вариации содержаний в золе все золообразующие элементы разделяются на три группы. К первой группе можно отнести золообразующие элементы с низким (до 50%) коэффициентом вариации содержаний в золе (алюмосиликаты, кремнезем, окислы серы и кальция). Во вторую группу - золообразующие элементы с коэффициентом вариации содержаний элементов в золе от 50 до 100% (окислы магния и железа).

К третьей группе отнесены элементы с коэффициентом вариации содержаний в золе более 100% (окислы фосфора и калия).

Для предлагаемой нами методики практический интерес представляет содержание железа в углях и его корреляционная связь с зольностью.

В качестве аналитического параметра предлагается отношение однократно-рассеянного излучения к характеристическому излучению железа. Поскольку энергия рентгеновского излучения применяемых источников Плутония-238 выше края поглощения железа, то железо поглощает первичное и отражает излучение большее, чем алюминий и кремний. Следовательно, увеличение содержания железа ведет к уменьшению рассеянного излучения и к увеличению флуоресцентного излучения железа. Такое соотношение позволяет повысить чувствительность аналитического параметра к зольности.

Физически метод основан на облучении исследуемой поверхности угольной пробы источниками ионизирующего излучения и регистрации возникающего при этом вторичного излучения. Уголь, являющийся сложным многокомпонентным веществом, может быть представлен как смесь органической массы и минеральных примесей. Физический смысл метода определения зольности в углях заключается в том, что при увеличении зольности возрастает эффективный атомный номер за счет повышения содержаний золообразующих элементов и, как следствие, происходит изменение амплитудной составляющей однократно-рассеянного излучении.

Проводя регистрацию вторичного излучения на определенном участке спектра, можно судить о величине зольности в исследуемой пробе.

На рисунке 2 представлены графики вторичных спектров проб угля с различной зольностью, на которых видно, что однократно-рассеянное излучение закономерно уменьшается с увеличением зольности.

Кроме того, отмечается пик характеристического излучения железа, увеличивающийся с увеличением содержания железа.


Рис.2. Аппаратурные спектры вторичного гамма-излучения

для проб угля с различной зольностью (Аd):

верхний пик - Ad = 5,2 %, нижний - Ad = 30,8%


Предложенная методика измерения впервые реализована на анализаторе РРК-103 «Поиск» с применением в качестве детектора пропорционального счетчика СИ-6Р с ксеноновым наполнителем. Источником возбуждения является Плутоний-238, суммарной активностью 34 мКи. Первый измерительный канал устанавливается в районе максимума пика рассеянного излучения источников возбуждения. Второй рабочий канал захватывает пик характеристического излучения железа. Стабилизация спектрометрического тракта осуществляется за счет применения системы АРУ (автоматической регулировки усиления).В качестве репера используется максимум пика рассеянного излучения.

Первоначально зависимость аналитического параметра от зольности угля была установлена по измерениям 242 проб. В качестве исходного материала были использованы товарно-расчетные пробы, прошедшие соответствующую пробоподготовку и проанализированные на зольность в спектрально-аналитической лаборатории рентгеноспектральным методом

Для снижения уровня случайной погрешности по каждой пробе проводилось по три измерения. За исходный результат принималось среднее значение аналитического параметра. Анализ полученных результатов показал, что между зольностью угля и аналитическим параметром существует устойчивая корреляционная связь. Эта связь наиболее хорошо описывается математической моделью регрессии:

Аd = ехр ( 4,89 – 0,389 х П ) ,

где П – аналитический параметр.

Случайные погрешности единичных измерений зольности не велики, поэтому результаты рентгенорадиометрического определения зольности угля были признаны удовлетворительными. Порогом обнаружения зольности по данной методике является наименьшее ее значение, которое можно обнаружить с вероятностью 95% в исследуемой пробе. Значение порога измерений зольности угля найдено экспериментально, путем неоднократного измерения пробы угля с наименьшей, имеющейся в наличии зольностью. Порог обнаружения зольности рассчитан по формуле:

Adn = 3 Sn ,

где Sn – средняя квадратичная погрешность измерения.

n

Sn = ∑ ( Zi – X)2 2/ 2N ,

i=1

где N – число измерений;

Zi - результаты рентгенорадиометрического опробования (РРО) зольности ,%

Х – зольность по данным геологического опробования ,%

По данным 242 измерений, среднее значение зольности по РРО составило –

5,3 %. Среднеквадратичная погрешность единичного измерения - 1,5%.

Adn = 3 х 1,5 = 4,5%

Порог обнаружения зольности рентгенорадиометрическим методом составляет - 4,5%.

Методика определения зольности углей способом рентгенорадиометрического опробования с использованием в качестве аналитического параметра отношения однократно-рассеянного излучения к характеристическому излучению железа, с измененной методикой настройки прибора РРК -103 «Поиск», была разработана и опробована на Уртуйском буроугольном месторождении. В настоящее время она используется для оперативного контроля зольности углей при формировании шихтовочных штабелей на угольном складе, контроля формирующихся партий отгружаемого топлива. что и позволило сократить объем лабораторных анализов на 90% от отгружаемых партий угля.

Расчетный метод определения низшей теплоты сгорания.

Нами для установления зависимостей Qri = F (Wr, Ar) , принят метод, вытекающий из ГОСТ 27313-95 (ИСО 1170-77) «Обозначения показателей качества и формулы пересчета результатов анализа для различных состояний топлива». По ГОСТу пересчет низшей теплоты сгорания из одного состояния топлива в другое производится по формуле:

Qr2 = (Q r1 + 6Wr1 )100 – Wr2 - Ar2 / 100 – W r 1 – Ar1 - 6Wr2 ( 1) ,

где Qr1– низшая теплота сгорания на первое состояние топлива с рабочей влажностью Wr1 и рабочей зольностью Ar1;

Qr2 - низшая теплота сгорания (неизвестное) на второе состояние топлива с известной рабочей влажностью Wr2 и зольностью Ar2.

Принимаем за Qr1, Wr1, Ar1 показатели качества углей, достаточно надежно определенные различными исследованиями на стадии разведки и технологических испытаний для Уртуйского месторождения:

Qr1 = 4020 ккал/кг, Wr1 =29,5 %, Ar1= 12,5 %, расчет зольности на рабочее состояние топлива для углей Уртуйского месторождения:

Ar 1 = Ad100 – Wr1 = 8,81 % (2),

где Ad1 – зольность на сухое состояние топлива.

Подставляя средние значения в формулу (1), получим формулу расчета низшей теплоты сгорания для углей Уртуйского месторождения:

Qr2 = 68,0337 (100 – Wr2 – Ar2) - 6Wr2 (3 ).

Эта формула позволяет рассчитать низшую теплоту сгорания (Qr2) Уртуйских углей для любого состояния топлива по известным значениям рабочей влажности и зольности.

На основе данной формулы построена палетка для определения Qr2 графическим способом (рис.3). Масштаб построения графика и количество линий может быть любым.





Qri





5000


Wr=23%

Qr=5100.6-68,0337Ar2

Wr=30%

Qr=4582.4-68,0337Ar2



4000


Wr=38%

Qr=3390,1-68,0337Ar2




3000

5 10 15 20 25 Ar2


Рис.3. Графическая зависимость низшей теплоты сгорания (Qri)

Уртуйских углей от рабочей зольности (Ari) и рабочей

влажности (Wri).

Дробные значения зольности и влажности откладываются на палетке путем интерполяции между целыми значениями. Правильность определения низшей теплоты сгорания по формуле (3) и графику проверена по результатам сопоставления этого показателя с данными лаборатории ТЭЦ г. Краснокаменска в период с 1999 по 2005 годы. По известным значениям W r2 и Ar1, определенным в лаборатории, рассчитывалась величина Qr2 по формуле (3), которая сравнивалась с фактически полученным значением на калориметре. Всего сравнивалось 284 определения.

Среднее квадратическое расхождение между рассчитанным и фактическим значениями составило ± 3,5 %. Необходимо иметь в виду, что это расхождение является суммой погрешностей определения трех составляющих: влажности, зольности и теплоты сгорания пробы в лабораторных условиях. Исключив один из анализов – собственно определение теплоты сгорания, точность определения Qr2 будет зависеть только от точности определения рабочей влажности и рабочей зольности.

Проведенный анализ раздельно по геологическим блокам и пластам, содержащим различные генетические разности углей, показал, что угли группы 2Б, отличающиеся большей влагоемкостью и, соответственно, рабочей влажностью, имеют более низкую теплоту сгорания, и наоборот: угли группы 3Б имеют меньшую влагоемкость (соответственно влажность) и более высокую теплоту сгорания. Угли подгрупп 2БФ и 3БФ имеют ограниченное распространение и не образуют самостоятельных блоков. Теплота сгорания углей всех подгрупп, в пределах погрешности определения показателей качества, подчиняется одному закону, описанному формулой (3), систематических расхождений не установлено.

Предложенная методика оперативного расчета низшей теплоты сгорания позволяет снизить объем дорогостоящих анализов в калориметрической бомбе, прогнозировать теплотворные качества угля в блоке, пласте, горизонте, секторе.

Радиационно-гигиенический контроль качества угля на всех этапах его добычи. Одними из важнейших показателей качества углей, с точки зрения экологов, являются его радиационно-гигиенические параметры. Угли с содержанием естественных радионуклидов встречаются практически повсеместно. Значительной проблемой при решении вопросов радиационно-гигиенического контроля углей является то, что до настоящего времени нет как отечественных, так и международных нормативно-методических документов, определяющих требования к содержанию радионуклидов в сжигаемых углях.

Действующими ОСПОРБ-99 п.5.3.4. определены ограничения содержания радионуклидов только в продуктах сжигания углей (зола, шлак) при использовании их в строительных целях. Отсутствие нормативных документов приводит к организационным, методическим и техническим трудностям при организации системы контроля радиационного качества угля.
  1   2

Похожие:

Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconОбоснование и разработка эффективной технологии скважинного подземного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпных месторождений (на примере южного забайкалья)
Обоснование и разработка эффективной технологии скважинного подземного выщелачивания золота
Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconЗащита атмосферы от пылегазовых загрязнений на карьерах и угольных разрезах Восточного Забайкалья
Защита состоится «25» декабря 2009 г в 15оо часов на заседании диссертационного совета д 212. 299. 02 при Читинском государственном...
Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconОбоснование комбинированной дражно-гидромеханизированной технологии разработки золотоносных россыпей монголии и забайкалья (на примере россыпи р. Туул)

Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconКультурный ландшафт как фактор бытийности пространства культуры (на примере этнической картины мира эвенков Восточного Забайкалья)
Работа выполнена на кафедре социальной антропологии, религиоведения и философии Читинского государственного университета
Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconМетодическая разработка по «Организации контроля качества сварных соединений» для профессии электросварщики
Задачи контроля качества соединений – выявление возможных причин появления брака и его предупреждение
Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconОценка и повышение эффективности технологии добычи угля на малых разрезах севера
Защита состоится 19 октября 2006 г в 14. 00 час на заседании диссертационного совета д 212. 299. 01 при Читинском государственном...
Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconБ. Н. Абрамов Институт природных ресурсов, экологии и криологии со ран, Чита
Особенности формирования флюидно-эксплозивных образований мезозойских золоторудных месторождений восточного забайкалья
Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconРазработка и научное обоснование оптимальных методов и технологических средств вывода из эксплуатации ир
Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации
Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconКарбонатные формации и месторождения восточного забайкалья
Защита состоится 16 апреля 2010 г в 14 часов на заседании диссертационного совета д 212. 299. 01 при Читинском государственном университете...
Разработка и обоснование методов контроля качества угля на разрезах восточного забайкалья (на примере уртуйского буроугольного разреза) iconКонкурсная документация открытого конкурса «Разработка и изготовление аналитического комплекса для контроля качества и аттестации готовой продукции участка малотоннажного производства прецизионных сплавов фгуп цниичермет им. И. П. Бардина»
«Разработка и изготовление аналитического комплекса для контроля качества и аттестации готовой продукции участка малотоннажного производства...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница