Методы, изложенные в предыдущих главах, относятся к традиционным химическим, физическим и технологическим методам испытания углей.
В настоящей главе уголь рассматривается как горная осадочная порода с присущими ей особыми методами изучения.
При изучении горных пород применяются оптические (с помощью микроскопа) методы исследования, называемые петрографическими.
Согласно ГОСТ 17070–2014, уголь — «твердая горючая осадочная порода, образовавшаяся преимущественно из отмерших растений в результате их биохимических, физико-химических и физических изменений».
Петрография, как наука о горных породах, явилась основой петрографии углей.
Петрографические методы изучения углей были заимствованы из петрографии горных пород и начали применяться для исследования углей только в начале ХХ века, когда была разработана методика приготовления прозрачных и непрозрачных препаратов из углей [27–30].
Особенностью углей является их петрографическая неоднородность.
Различают макроскопическую неоднородность, которая видна невооруженным глазом в сложении пластов или отдельных кусков угля, и микроскопическую неоднородность, которая обнаруживается при исследовании углей в тонких шлифах и аншлифах.
На начальных стадиях изучения углей петрографическими методами исследователи давали разные названия макро- и микрокомпонентам углей, что приводило к трудностям сопоставления результатов, полученных с использованием международной и отечественной номенклатур.
Для развития углепетрографии решающее значение имели:
• введение единой номенклатуры и терминологии петрографических составляющих углей; • разработка количественных методов оценки петрографических характеристик углей.В 1953 г. был учрежден Международный комитет по петрологии углей и органических ископаемых (International Committee for Coal and Organic Petrology —IССР), который принял единую международную номенклатуру и терминологию петрографических компонентов углей, а также рекомендации по методам петрографического анализа.
Международные стандарты ИСО серии 7404 (из пяти частей), разработанные впервые в 1984–1988 годах в соответствии с рекомендациями ICCP, регламентируют систему современных количественных методов петрографического анализа, характеризующих уголь с точки зрения его происхождения, состава, свойств и технологического использования.
В разработке и стандартизации количественных петрографических методов изучения бурых, каменных углей и антрацитов важную роль сыграла школа отечественных углепетрографов под руководством И.И. Аммосова и И.В. Еремина [28–30]. Первые стандарты на методы определения петрографического состава углей были разработаны в СССР еще до появления стандартов ИСО, но с использованием международной терминологии.
После введения в действие международных стандартов серии 7404 были разработаны ГОСТы на методы определения петрографического состава углей и показателя отражения витринита, гармонизированные с требованиями международных стандартов с модифицированной степенью соответствия: ГОСТ 9414.1–94 (ИСО 7404-1–84), ГОСТ 9414.2–93 (ИСО 7404-2–85), ГОСТ 9414.3–93 (ИСО 7404-3–84), ГОСТ 28823–90 (ИСО 7404-4–88), ГОСТ 12113–94 (ИСО 7404-5–85).
В настоящее время количественный петрографический анализ углей включает:
• определение петрографического состава бурых, каменных углей и антрацитов; • определение показателя отражения витринита; • определение микротвердости и микрохрупкости углей; • определение степени обогатимости углей; • определение окисленности углей.Среди стандартных петрографических методов изучения углей основными являются:
• стандартный метод определения петрографического состава бурых, каменных углей и антрацитов; • стандартный метод определения показателя отражения витринита.Петрографический состав угля характеризует исходный растительный материал, условия его накопления и преобразования, а показатель отражения витринита — глубину превращения органической массы углей при метаморфизме (стадию метаморфизма угля, rank).
Действующие в настоящее время издания стандартов ИСО серии 7404 были введены в 2009 г. (части 1, 3 и 5), в 2016 г. (часть 1) и в 2017 г. (часть 4).
В табл. 21.1 приведены стандарты на методы петрографического анализа, которые применяют в настоящее время в Российской Федерации для оценки качества углей.
Россия не голосовала за эти стандарты. ТК 179 разработал модифицированные национальные стандарты, в которых учтены требования, отражающие потребности национальной экономики, и введены дополнительные характеристики, необходимые для установления марок и кодов углей.
Проведение широких петрографических исследований углей в нашей стране и за рубежом позволило накопить значительный экспериментальный материал для установления связей между петрографическими особенностями и химико-технологическими свойствами углей, такими, как спекаемость, коксуемость, обогатимость и др. [25].
В настоящее время без исследования петрографических особенностей углей невозможно решение вопросов, касающихся генезиса, классификации, состава и свойств углей, а также выбора рациональных направлений их переработки и использования.
Применяемые для этих целей стандартные методы петрографического анализа углей изложены в следующих параграфах этой главы.
