После утверждения Международной системы кодификации углей среднего и высокого рангов (§ 23.5) продолжалась работа по созданию новой Международной классификации углей под эгидой ЕЭК ООН.
В решении Седьмого специального совещания Комитета по углю отмечалось, что такая классификация должна охватывать геологическую оценку запасов, горные разработки и промышленное использование углей (док. COAL/AC. 5/14, Женева, 28 июня 1988 г.).
Итогом работы, проводившейся сначала в рамках Комитета по углю, а затем в рабочей группе по углю Комитета по энергетике ЕЭК ООН, стала Международная классификация углей в пластах.
После обсуждения возможностей использования этой классификации при оценке угольных месторождений стран ЕС она была опубликована в 1998 г. на трех рабочих языках ЕЭК ООН [46].
Международная классификация углей в пластах была разработана для характеристики угольных месторождений и не предназначалась для использования во внутренней и международной торговле, а также в промышленности.
В основу этой классификации были положены три характеристики, которые в совокупности дают возможность рассматривать уголь как геологическое образование:
• ранг угля или степень углефикации; • петрографический состав (органическая фация); • сорт (минеральные примеси, неорганическая фация).Эти характеристики, являющиеся параметрами классификации, определяют при анализе свежих пластовых проб. Товарные пробы для определения значений параметров классификации углей в пластах не используются.
Степень углефикации определяют по произвольному показателю отражения витринита Ro,r (%), петрографический состав — по содержанию витринита (Vt), липтинита (L) и инертинита (I) на чистый уголь (%), сорт устанавливают по величине зольности Ad (%).
На рис. 23.3 приведена диаграмма, отображающая классификацию углей в пластах, основанную на ранге, петрографическом составе и сорте углей. Внутри ранга и сорта выделяют категории, группы и подгруппы, для обозначения которых приняты не кодовые числа, а традиционные названия, заимствованные из некоторых национальных классификаций (например, из классификаций углей США, § 23.8).
Как видно из рис. 23.3 в границах рангов угли подразделяют на следующие категории:
• угли низкого ранга на три категории — А, В и С, причем категория С представляет собой орто-лигнит, В — мета-лигнит, А — суббитуминозный уголь; • угли среднего ранга на четыре категории — A, B, C и D, при этом категория D представляет собой пара-битуминозный уголь, категория С — орто-битуминозный, категория В — мета-битуминозный и категория А — пер-битуминозный уголь; • угли высокого ранга на три категории — А, В и С, причем категория С представляет собой пара-антрацит, категория В — орто-антрацит и категория А — мета-антрацит.В связи с отсутствием одного достаточно надежного параметра для характеристики всего генетического ряда углей (от орто-лигнита до мета-антрацита) нижнюю и верхнюю границы классификации углей в пластах, а также границы отдельных категорий устанавливают на основе двух показателей:
• произвольного показателя отражения витринита Ro,r (%); • высшей теплоты сгорания на влажное беззольное топливо Qs,Vaf (МДж/кг).В соответствии с общей концепцией, изложенной в [44–46]:
– углями низкого ранга считаются угли с Qs,Vaf < 24 МДж/кг и Ro,r < 0,6%; – углями более высоких рангов (среднего и высокого) считаются: • угли с Qs,Vaf ≥ 24 МДж/кг; • угли с Qs,Vaf < 24 МДж/кг, для которых Ro,r ≥ 0,6 %.В Международной классификации углей в пластах было принято следующее положение:
– угли с Ro,r ≥ 0,6 % должны классифицироваться по значению показателя Ro,r ; – угли с Ro,r < 0,6 % должны классифицироваться по показателю Qs,Vaf (МДж/кг), причем максимальная влагоемкость может быть заменена на общую влагу рабочего топлива или влагу в пласте, поскольку результаты определения максимальной влагоемкости углей низкого ранга плохо воспроизводятся.По Международной классификации углей в пластах разделение углей низкого ранга на категории А, В и С проводят по высшей теплоте сгорания на влажное беззольное состояние (Qs,Vaf): орто-лигниты имеют Qs,Vaf менее 15 МДж/кг, мета-лигниты — от 15 до менее 20 МДж/кг, а суббитуминозные угли — от 20 до менее 24 МДж/кг.
Разделение углей среднего и высокого рангов проводят по значению произвольного показателя отражения витринита (Ro,r ); при этом Ro,r = 0,6% соответствует границе между углями низкого и среднего рангов, а Ro,r = 2,0 % — границе между углями среднего и высокого рангов.
В Международной классификации углей в пластах уголь рассматривают целиком как единое геологическое образование, а не только его органическую часть.
Разделение углей на категории, проводимое по трем основным параметрам: степени углефикации, петрографическому составу и сорту, не связано с технологическими свойствами углей.
Иными словами, угли мира разграничивают по геологической зрелости и соотношению в них органической и минеральной частей.
Такая классификация предназначена для характеристики углей, залегающих непосредственно в пластах, и имеет большое значение для учета угольных ресурсов в недрах.
Для характеристики добытого угля и областей его использования необходимо применять другие кодификации, такие как Международная система кодификации углей среднего и высокого рангов и Международная система кодификации углей низкого ранга.
Геологи и углехимики по-разному относятся к Классификации углей в пластах.
Так, среди геологов распространено мнение: «Классификация углей в пластах служит инструментом для унификации углей Мира и сравнения их ресурсов, и поэтому весьма полезна для угольной геологии» (В.И. Вялов, частное письмо, 2017 г.).
Мнение же углехимиков: «Работу над созданием Классификации углей в пластах, удовлетворяющей угледобывающие и углеперерабатывающие страны в полной мере, целесообразно продолжить» (И.В. Еремин [47]).
На основе Международной классификации углей в пластах разработан и утвержден стандарт ISO 11760:2005* «Классификация углей», который представляет собой несколько упрощенный вариант классификации углей в пластах. Классификация по этому международному стандарту не предназначена для использования в коммерческих целях, т.к. оценка и выбор углей для использования требует проведения детального анализа угля, не предусмотренного данной классификацией.
*В настоящее время действует второе издание стандарта ISO 11760:2018, идентичное в основных положениях первому изданиюСтандарт ISO 11760:2005 распространяется на все виды углей и описывает «простую классификационную систему угольных запасов».
С помощью этой классификационной системы можно:
В стандарте ISO 11760 регламентированы термины, принятые в классификации углей США* (лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли и антрациты), и одновременно термины, распространенные в ИСО, в некоторых европейских странах и в России (бурый уголь, каменный уголь и антрацит), а также термины, применяемые в Международных документах, например, в Международных кодификациях углей низкого, среднего и высокого рангов.
*ASTM D388–12 «Standard Classification of Coals by Rank» (см. § 23.8)В разделе «Термины и определения» стандарта ISO 11760:2005 приведены следующие термины с соответствующими определениями (номер термина в круглых скобках соответствует его номеру по ISO 11760):
– (3.5) лигнит, бурый уголь (lignite, brown coal) — уголь с произвольным показателем отражения витринита Ro,r менее 0,4%; – (3.6) суббитуминозный уголь (sub-bituminous coal) — уголь с произвольным показателем отражения витринита, Ro,r , равным или большим чем 0,4 %, но меньшим чем 0,5 %; – (3.7) битуминозный уголь (bituminous coal) — уголь, тождественный углю среднего ранга, с произвольным показателем отражения витринита, Ro,r , равным или большим чем 0,5 %, но меньшим чем 2,0 %; – (3.8) антрацит (anthracite) — уголь, тождественный углю высокого ранга, с произвольным показателем отражения витринита, Ro,r , равным или большим чем 2,0 %, но меньшим чем 6,0 %, или, предпочтительнее, с максимальным показателем отражения витринита, Ro,max , меньшим чем 8,0 % в случае геологически неизмененного угля.Приведенные в ISO 11760 определения терминов «coal» (3.1) и «hard coal» (3.9) отличаются от общепринятых определений, регламентированных в ISO 1213-2:2016, ГОСТ 17070–2014, ГОСТ 25543–2013 и ASTM D121–15.
Так, по ISO 11760 термин «hard coal» относится к углям среднего (битуминозные) и высокого ранга (антрацит) с произвольным показателем отражения витринита, Ro,r , равным или большим чем 0,5 %, но меньшим чем 6,0 %.
Однако, общепринято под термином «hard coal» понимать только угли среднего ранга (каменные угли, битуминозные), а угли высокого ранга во всех существующих классификациях называют антрацитами.
В основе классификации углей по стандарту ISO 11760:2005 лежит представление о том, что физические и химические свойства углей определяются их геологической зрелостью (степенью углефикации), петрографическим составом и количеством минеральных веществ.
В соответствии с этим классификация углей по ISO 11760 основывается на следующих показателях:
Весь генетический ряд углей подразделяют на три участка: угли низкого, среднего и высокого рангов, что соответствует разделению углей на виды по ГОСТ 25543–2013 и классы по ASTM D388–12.
В табл. 23.16 представлены три категории углей по степени углефикации и соответствующие им виды углей.
Названия видов заимствованы из классификации углей США (ASTM D388–12, § 23.8).
Для того чтобы применять классификацию углей в пластах к углям России необходимо учитывать соотношение между видами углей по ГОСТ 25543–2013 и классами углей по АSTM D388–12.
Каждую из указанных трех категорий подразделяют на субкатегории, причем разделение происходит по величине произвольного показателя отражения витринита и пластовой влаге.
Угли низкого ранга разделяют на три субкатегории (А, В, С), угли среднего ранга — на четыре субкатегории (А, В, С, D) и угли высокого ранга — на три субкатегории (А, В, С) (табл. 23.17).
Петрографический состав углей, который в данной классификации определяется содержанием витринита (% об.), используют для разделения углей всех рангов на четыре категории по витриниту (табл. 23.18).
Содержание неорганических веществ в углях, которое оценивают величиной зольности, используют для разделения углей всех типов на пять категорий по зольности (табл. 23.19).
Классификационная система, основанная на трех параметрах (произвольном показателе отражения витринита, содержании витринита и зольности), значения которых описываются словами для всех субкатегорий, позволяет использовать относительно простую описательную классификацию отдельного образца угля.
В табл. 23.20 приведены примеры того, как угли с определенными показателями можно классифицировать по рангу, петрографическому составу и зольности, используя только словесное описание этих показателей.
На рис. 23.4 представлена диаграмма классификационной системы углей по стандарту ISO 11760:2005. Показано соотношение между словесным описанием ранга (вида) угля, значениями произвольного показателя отражения витринита и содержанием пластовой влаги применительно к четырем категориям по витриниту. Пять категорий по зольности изображены отдельно.
