Классификация, регламентированная в ГОСТ 25543–2013 «Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам», относится к промышленно-генетическим классификациям. Эту классификацию называют также Единой классификацией, так как она была разработана для углей всех бассейнов и месторождений СССР — бурых, каменных углей и антрацитов.
Работа по созданию Единой классификации проводилась под руководством профессора И.В. Еремина (ИГИ) при участии специалистов угольной отрасли, коксохимиков, энергетиков и геологов. В 1982 г. взамен действовавших ранее шестнадцати бассейновых классификаций был впервые утвержден ГОСТ 25543.
В настоящее время классификация по ГОСТ 25543–2013 действует на территории России и стран СНГ и относится к числу основополагающих нормативных документов, используемых для решения проблем в угольной отрасли. Потребительская ценность и стоимость углей на внутреннем и международном рынках определяются их вещественным составом и комплексом технологических и энергетических характеристик, регламентированных в данном стандарте.
Фундаментальной основой Единой классификации является учение И.И. Аммосова–И.В. Еремина о роли основных геолого-генетических факторов углеобразования, определивших существующее разнообразие ископаемых углей. Была установлена зависимость свойств углей от совокупного влияния и глубины проявления первичных и вторичных геолого-генетических факторов, таких как исходный материал, условия накопления, обводненность, химический характер среды превращения и глубина погружения угольных пластов в различных структурных зонах земной коры. Влияние комплекса первичных факторов отразилось на петрографическом составе и степени восстановленности углей отдельных пластов и месторождений. Влияние вторичных факторов отразилось на глубине преобразования углей в процессе метаморфизма под влиянием температуры и повышенного давления [35].
Таким образом, петрографический состав, стадия метаморфизма и степень восстановленности являются основными критериями, определяющими состав и свойства органической части ископаемого угля, т. е. характеризуют его качество и потребительскую ценность (рис. 23.1).
Установление тесных корреляционных связей между геолого-генетическими факторами и поведением углей в различных технологических процессах дало возможность надежно прогнозировать технологические и энергетические свойства углей по результатам петрографических исследований. Это послужило основой для выбора параметров, на базе которых построена Единая классификация углей.
В табл. 23.2 представлены генетические и технологические параметры Единой классификации ископаемых углей, регламентированной в ГОСТ 25543–2013.
В ГОСТ 25543–2013 установлено четкое разделение ископаемых углей на виды: бурые угли, каменные угли и антрациты. Границы между этими видами проведены по значениям произвольного показателя отражения витринита Ro,r, высшей теплоты сгорания на влажное беззольное состояние Qafs,V и выходу летучих веществ на сухое беззольное состояние Vdaf в соответствии с табл. 23.3.
Примеры установления вида угля
1. Уголь с показателями Ro,r = 0,50 % и Qafs,V менее 24 МДж/кг относится к бурым углям. Если при том же значении Ro,r значение показателя Qafs,V равно или более 24 МДж/кг, то уголь относится к каменным углям.
2. Уголь с показателями Ro,r = 2,3 % и Vdaf менее 8 % является антрацитом, а при том же значении Ro,r , но при Vdaf более 8 % — каменным углем.
В классификации по ГОСТ 25543–2013 бурые, каменные угли и антрациты классифицируются на основе комплекса генетических и технологических параметров, позволяющих оценить характерные общие признаки: стадию метаморфизма, петрографический состав и степень восстановленности.
Стадию метаморфизма устанавливают по наиболее признанному в мировой науке физическому свойству угля — отражательной способности витринита. В качестве параметра классификации принят произвольный показатель отражения витринита Ro,r по ГОСТ Р 55659–2013 (ИСО 7404- 5:2009). По этому показателю угли бурые, каменные и антрациты делят на классы (табл. 23.4).
Петрографический состав оценивают по содержанию фюзенизированных компонентов на чистый уголь ΣOK, которое определяют по формулам (21.6) и (21.7). По показателю ΣOK угли бурые, каменные и антрациты разделяют на категории (табл. 23.5).
Технологические параметры и степень восстановленности. В качестве технологических параметров приняты показатели, которые представляют собой технологические характеристики, имеющие большое значение для выбора направлений использования углей. Так как бурые, каменные угли и антрациты значительно отличаются по направлениям использования, то для характеристики каждого вида угля в классификации установлено по два различных технологических параметра (табл. 23.2).
Для бурых углей — это максимальная влагоемкость Wafmax (%) и выход смолы полукоксования Tdafs,K (%); для каменных углей — выход летучих веществ Vdaf (%) и показатели спекаемости: толщина пластического слоя y (мм), показатель свободного вспучивания SI. Для антрацитов приняты в качестве технологических параметров объемный выход летучих веществ VdafV (см3/г) и показатель анизотропии отражения витринита AR (%).
Ископаемые угли в зависимости от технологических особенностей делят на типы по показателям Wafmax, Vdaf и VdafV, соответственно, для бурых, каменных углей и антрацитов и на подтипы по показателям Tdafs,K (для бурых углей), y или SI (для каменных углей) и AR (для антрацитов) (табл. 23.6–23.8).
Технологические параметры характеризуют также степень восстановленности углей. Так, если каменные угли относятся к одной стадии метаморфизма (класс по Ro,r) и имеют одинаковый или близкий петрографический состав (по ΣOK), но различаются по спекаемости, то эти различия отражают разную степень восстановленности.
Большая степень восстановленности характерна для каменных углей с высокой спекаемостью (показатели y, SI).
Значительная восстановленность бурых углей связана с более высоким выходом смолы полукоксования (показатель Tdafs,K). С повышением степени восстановленности антрацитов снижается значение показателя анизотропии отражения витринита AR .
В классификации углей по ГОСТ 25543–2013 принята кодовая система. На основе значений классификационных параметров индивидуальные бурые, каменные угли и антрациты обозначают семизначным кодовым числом, в котором:
• первые две цифры (двузначное число) указывают класс и характеризуют минимальное значение показателя Ro,r для данного класса, умноженное на 10 (табл. 23.4);
• третья цифра (однозначное число) указывает категорию и характеризует минимальное значение показателя ΣOK для данной категории, деленное на 10 (табл. 23.5);
• четвертая и пятая цифры (двузначное число) указывают тип и характеризуют минимальные значения показателей Wafmax и Vdaf соответственно для бурых и каменных углей, или VdafV, деленное на 10, для антрацитов (табл. 23.6–23.8);
• шестая и седьмая цифры (двузначное число) указывают подтип и характеризуют: для бурых углей — минимальное значение показателя Tdafs,K; для каменных углей — абсолютное значение толщины пластического слоя y; для антрацитов — минимальное значение показателя AR (табл. 23.6–23.8).
При использовании показателя свободного вспучивания в качестве дополнительного параметра при обозначении подтипа каменного угля (табл. 23.7) кодовое число состоит из восьми цифр. Восьмая цифра характеризует минимальное значение показателя свободного вспучивания для данного диапазона его значений, приводимых с интервалом 1/2 по ГОСТ 30313. От основного семизначного числа восьмую цифру отделяют дефисом (см. пример № 4 в конце настоящего параграфа).
Индивидуальные бурые, каменные угли и антрациты объединены в марки, технологические группы и подгруппы (табл. 23.9). Основной принцип их объединения — идентичность поведения при технологическом использовании, что в соответствии с современными представлениями связано с общностью генетических и структурных характеристик углей: степенью углефикации, петрографическим составом и степенью восстановленности.
Марка углей — это условное обозначение разновидности углей, близких по генетическим и технологическим свойствам. Всего в классификации установлены 17 марок, из них 15 выделены для каменных углей. Для бурых углей и антрацитов установлено по одной марке.
Каждая марка имеет свое наименование и обозначение в виде первых букв этого наименования: бурый (Б), длиннопламенный (Д), длиннопламенный газовый (ДГ), газовый (Г), газовый жирный отощенный (ГЖО), газовый жирный (ГЖ), жирный (Ж), коксовый жирный (КЖ), коксовый (К), коксовый отощенный (КО), коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный (КСН), коксовый слабоспекающийся (КС), отощенный спекающийся (ОС), тощий спекающийся (ТС), слабоспекающийся (СС), тощий (Т), антрацит (А).
В названиях марок сохранилась преемственность по отношению к ранее действовавшим бассейновым классификациям, но содержание марок существенно изменилось. Например, угли выделявшейся ранее в угольных бассейнах марки Г распределились в классификации по генетическим и технологическим параметрам по нескольким маркам, в ряде случаев — по пяти: ДГ, Г, ГЖО, ГЖ и Ж. Были образованы новые марки, которые отсутствовали в бассейновых классификациях (ДГ, ГЖО, КО, КСН, КС, ТС), изменились особенности марок с традиционными названиями (Г, Д, ГЖ, Ж, КЖ, К, ОС, Т).
В названиях марок отражены технологические свойства углей. Марки бурых, каменных (кроме Д, ДГ, КЖ, КСН и ТС) углей и антрацитов подразделены на технологические группы с более узким диапазоном свойств. Наименование группы состоит из наименования марки, перед которой помещен порядковый номер группы в данной марке (например, первый коксовый). В обозначении группы перед буквой, обозначающей марку, ставится цифра, соответствующая номеру группы (например, 1Г, 2Г, 1К, 2К и т. д.).
Разделение на подгруппы внутри групп или марок (если они не разделены на группы) проведено на основе различий по петрографическому составу.
Угли категорий 0, 1, 2, 3 (ΣOK < 40%) отнесены к витринитовым подгруппам, а угли 4-й категории и выше — к фюзинитовым.
Наименование и обозначение подгруппы указываются после наименования и обозначения группы или марки (например, первый тощий витринитовый — 1ТВ или длиннопламенный фюзинитовый — ДФ).
В табл. 23.9 для каждой марки, группы и подгруппы углей приведен перечень входящих в них классов, категорий, типов и подтипов.
Такое построение таблицы дает информацию о граничных значениях всех параметров для марок, групп и подгрупп и в то же время позволяет корректировать границы марок, групп и подгрупп по одному из параметров, не затрагивая комплекса остальных.
ГОСТ 25543 охватывает кодовые числа всех найденных до настоящего времени углей и обеспечивает установление кодов вновь обнаруженных углей.
В стандарте предусмотрены случаи выявления углей, имеющих сочетания номеров класса, категории, типа и подтипа, не представленные в основной классификационной таблице (табл. 23.9).
При выявлении таких углей отнесение к марке, группе и подгруппе производится только в соответствии с классом и подтипом.
В ГОСТ 25543–2013 регламентированы методы оценки всех классификационных параметров в соответствии с действующими национальными и международными стандартами. Рассмотрен ряд положений, связанных с практическим применением классификации (вопросы смешения углей различных марок, кодирования и маркировки смесей и продуктов обогащения).
Примеры кодирования и маркировки углей по ГОСТ 25543–2013
1. Кодовое число угля 1113218.
Уголь с таким кодовым числом имеет:
Марка Ж (жирный), группа 2Ж (второй жирный) в соответствии с табл. 23.9.
2. Уголь шахты № 10 им. Артема пласта l7 Донецкого бассейна характеризуется следующими показателями:
– произвольный показатель отражения витринита Ro,r = 1,55%; – содержание фюзенизированных компонентов ΣOK = 8%; – выход летучих веществ Vdaf = 19,5%; – толщина пластического слоя y = 11 мм.Этот уголь в соответствии с табл. 23.4, 23.5, 23.7 относится к классу 15, категории 0, типу 18, подтипу 11. Кодовое число — 1501811. Уголь с таким сочетанием кодов относится в соответствии с табл. 23.9 к марке ОС (отощенный спекающийся), группе 1ОС (первый отощенный спекающийся), подгруппе 1ОСВ (первый отощенный спекающийся витринитовый).
3. Уголь шахты Дальние Горы пласта Подспорный Кузнецкого бассейна характеризуется следующими показателями:
– произвольный показатель отражения витринита Ro,r = 0,90%; – содержание фюзенизированных компонентов ΣOK = 45%; – выход летучих веществ Vdaf = 28%; – толщина пластического слоя y = 13 мм.Этот уголь в соответствии с табл. 23.4, 23.5 и 23.7 относится к классу 09, категории 4, типу 28, подтипу 13. Кодовое число — 0942813.
В табл. 23.9 такое сочетание класса, категории, типа и подтипа отсутствует. В соответствии с ГОСТ 25543 данный уголь по классу и подтипу относится к марке ГЖО (газовый жирный отощенный), группе 2ГЖО (второй газовый жирный отощенный), подгруппе 2ГЖОФ (второй газовый жирный отощенный фюзинитовый) (табл. 23.9).
4. Уголь Нерюнгринского месторождения Южно-Якутского бассейна характеризуется следующими показателями:
– произвольный показатель отражения витринита Ro,r = 1,58%; – содержание фюзенизированных компонентов ΣOK = 15%; – выход летучих веществ Vdaf = 20,1%; – толщина пластического слоя y = 12 мм; – показатель свободного вспучивания SI = 81/2.Этот уголь в соответствии с табл. 23.4, 23.5, 23.7 относится к классу 15, категории 1, типу 20, подтипу 12.
Код по SI в соответствии с ГОСТ 30313 равен 8. Кодовое число — 1512012-8.
В соответствии с табл. 23.9 с учетом примечания к подгруппе 2КВ данный уголь относится к марке К (коксовый), группе 2К (второй коксовый), подгруппе 2КВ (второй коксовый витринитовый).
