Исследование состава минеральной части угля Таловского месторождения Томской области как энергетического топлива

Таловское буроугольное месторождение Томской области может являться полноценным альтернативным вариантом привозным углям. По энергетическим качествам этот уголь только незначительно уступает таким же бурым углям Березовского месторождения известного Канско-Ачинского угольного бассейна на юге Красноярского края, а по себестоимости его добычи, транспорта, переработки и использования он окажется дешевле в 1,5-К2 раза. Таловское буроугольное месторождение оценивают как относительно крупное с прогнозными ресурсами около 3,6 млрд. тонн. По прогнозным оценкам добыча угля может составить 10−15 млн. тонн в год [1].

В настоящее время существует несколько вариантов максимального ориентирования региона на свои собственные возможности и свои энергоресурсы местного значения [2, 3]. В частности, предлагается проект собственного производства недостающих 70% электроэнергии за счет относительно дешевых источников — бурого угля и торфа. Для этого планируется с помощью и участием внешних инвестиций освоить Таловское буроугольное месторождение и на базе его сырья построить разрез с годовой производительностью 10 млн. т., на котором кроме подготовки и обогащения сырого угля, организовывать производство различных модификаций энергетического топлива: полукокса и кокса посредством пиролиза угля, водоугольного топлива. Предусматривается отработка различных технологий сжигания и применения всех перечисленных видов топлива с последующим переходом преимущественно на один из них, или комбинирование нескольких.

Проектируемая технологическая линия состоит из трех основных участков, характеризующихся своими технологическими особенностями. Участок добычи представляет собой наиболее разведанную и наиболее продуктивную часть месторождения, на которой будет организована разработка и добыча бурого угля и попутного сырья. Первым этапом такой добычи возможно бурение скважин глубиной 80 120м, из которых с использованием новых современных технологий и спецоборудования будет извлекаться водоугольная пульпа, которая может далее транспортироваться на дальнейшую переработку, подготовку и сжигание в виде водоугольного топлива или обогащенного сухого угля. Объемы годовой добычи угля таким способом могут достигать 2 + 2,5 млн. т.

Участок подготовки к обогащению представляет отдельную промышленную площадку, на которой расположено технологическое оборудование по переработке угля, его просушке, обогащению, фракционированию, возможно измельчению или брикетированию. Одна из наиболее перспективных технологических операций — это переработка сырого бурого угля повышенной влажности, зольности и относительно низкой калорийности на пиролизных установках различных конструкций и производство полукокса, синтез-газа, смольной воды (аналога котельного топлива). За счет этой технологической операции низкокалорийный бурый уголь превращается в высокосортное топливо — полукокс. Этот вид продукции приобретает особое использование — кроме энергетического еще и металлургическое, особо актуальное в связи с освоением Бакчарского железорудного месторождения. Важное значение полукокс как топливо может получить и при реализации проекта по созданию собственного цементного завода на базе Каменского месторождения известняков и формированию комплекса строительных материалов (строительная известь, сухие строительные смеси, кровельные, стеновые и облицовочные материалы).

Участок углепотребления и энергопроизводства является заключительным звеном всей технологической линии: добыча — переработка — сжигание и также разделяется на два варианта. Один настроен на постепенную замену привозных углей на собственные на существующих тепло-электростанциях: ТЭЦ (г. Северск), затем перевод ныне работающих на газе ТЭЦ-3 и ГРЭС-2, а также поставки угля, полукокса и водоугольного топлива на местные котельные районного и поселкового значения. Второй вариант предполагает формирование новых дополнительных энергомощностей, полностью решающих проблему дефицита электроэнергии Томской области и даже частичной реализации ее излишков в энергосистему ФОРЭМ. То есть на базе нового источника топлива предполагается строительство новой теплоэлектростанции (условно названной ТЭЦ-4) в радиусе не более 5−10 км от первоочередного участка добычи угля (р-ны с. Наумовка, Георгиевка, Петропавловка). С учетом наличия сформированной инфраструктуры бывшего военного городка п. Итатка (ж/д и автодорога, ЛЭП, газ, жилые свободные дома) и наличия избытка рабочей силы возможен вариант размещения ТЭЦ-4 в этом населенном пункте.

Исходя из непростой схемы собственности на существующие энергообъекты, многолетние сложившиеся схемы поставок угля из других регионов, некоторые проблемы с обратным переводом ТЭЦ-3 и ГРЭС-2 с газа на уголь, предполагается, что именно второй вариант будет предпочтительным и первоочередным [2].

Проектирование котлоагрегатов для работы на определенном виде топлива осуществляется с учетом особенностей его минеральной части, её поведения при сжигании.

Исходя из вышеизложенного, целью данной диссертационной работы является исследование состава минеральной части угля Таловского месторождения Томской области как энергетического топлива для создания базы данных по прогнозированию поведения минеральной части угля при его сжигании в котельных установках и оценке влияния на работу элементов топливного и газового трактов.

Диссертация включает в себя пять глав и приложение.

В первой главе представлен литературный обзор, посвященный состоянию изученности угля Таловского месторождения, а именно, приводятся общие сведения о месторождении, его геолого-географические, экономические, геолого-разведочные данные, способы получения проб угля для исследования. Даны основные результаты исследования теплотехнических и технологических свойств. Анализируются данные, полученные при исследовании керновых проб в лабораториях кафедр ПГС и ПГУ, ХТТ в сотрудничестве с Томской ГРП: теплотехнические свойства (влажность, зольность, выход летучих, коксовый остаток, теплота сгорания), химико-технологические свойства. Показаны результаты исследования при термическом воздействии на таловский уголь. На основе материала данной главы делаются выводы, обусловившие соответствующую структуру второй главы.

Во второй главе проводится анализ научной и практической составляющих исследования минеральной части применительно к таловскому углю. Дается обзорная информация по известным процессам с участием минеральных компонентов в газовом тракте котельной установки. Выделяется роль отдельных составляющих. Уделяется внимание сведениям по топливам с низкой степенью углефикации, т. е. подобным таловскому углю. Обсуждаются методики прогноза и используемые для этого параметры или характеристики свойств минеральных компонентов твердого топлива. Показывается, какие характеристики надо знать для таловского угля, чтобы сделать такие прогнозы. Рассматриваются все результаты существующих работ по изучению минерального состава неорганической части таловского угля. В соответствии с поставленной во введении целью работы с учетом уровня и наработки данных по таловским углям из главы 1 и в свете главных положений главы 2 сформулированы основные задачи настоящей работы.

Третья глава посвящена методическим положениям и характеристикам условий проведения исследований. Приводятся основные положения методики исследований, последовательность средств и способов для выявления соответствующих характеристик проб. Рассматриваются условия физического фракционирования. Обосновываются требования к разделению угля в тяжелых жидкостях. Дается методика оценки минерального состава угля методами рентгенофазового анализа, химического валового анализа, химического фазового анализа. В завершении главы дана фактическая оценка погрешности результатов по каждому виду исследования.

В четвертой главе приводятся результаты по исследованию минеральных компонентов в составе таловского угля. Приводятся результаты химического анализа золы для всего массива проб. Даются аналитические корреляционные зависимости. Приводятся условия формирования пробпредставителей и определяются подробные характеристики их минеральной части. Дается оценка содержания общей серы. Проводится распределение минерального вещества по фракциям угля с различной плотностью. Приводится химический состав золы весовых фракций, а также пересчет, дающий сведения о распределении компонентов химсостава по фракциям. Показаны основные группы минералов в таловском угле, определенные посредством РФА, в том числе пофракционно. Показаны результаты химического фракционирования и количественная оценка минералогических групп в угле. Производится обсуждение результатов и делаются выводы о том, что представляют собой компоненты внешней зольности и компоненты внутренней зольности.

В пятой главе дается прогноз поведения минеральной части угля в технологиях энергетического топливоиспользования. На основе анализа литературных источников описываются индивидуальные превращения и взаимодействия в частицах угля при разных сочетаниях компонентов в их составе. Приводится расчетная оценка параметров прогнозирования свойств минеральной части при сжигании. Предлагаются основные направления, варианты осуществления и технические соображения к использованию таловского угля в энергетике разного масштаба, в котлах разного назначения. В итоге рекомендуется наиболее технически целесообразная технология для таловского угля.

По результатам диссертационной работы опубликовано семь работ, в том числе одна статья в рецензируемом издании (список ВАК), четыре доклада, тезисы двух докладов в трудах международных, региональных и научно-практических конференций, всероссийских семинаров.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на VII, IX, X международных научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2001, 2003, 2004гг.), на научно-практической конференции «Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов» (Челябинск, 2001 г.), на региональной научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Наука, техника, инновация» (Новосибирск, 2001 г.), на II семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Томск, 2001 г.), на IV семинаре ВУЗов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике с совместным пленарным заседанием участников «Тихоокеанского энергетического форума» (Владивосток, 2005 г.), на научных семинарах кафедры парогенераторостроения и парогенераторных установок Томского политехнического университета (2001 — 2006 гг.).

Научная новизна работы определяется выявленными характеристиками минеральной части неисследованного ранее угля Таловского месторождения, а также впервые полученными параметрами прогнозируемого поведения минеральной части при его сжигании в топках паровых котлов.

Практическая значимость определяется лабораторными результатами, пригодными к использованию при проектировании и эксплуатации котельных установок, сжигающих уголь Таловского месторождения, и тем, что объектом исследований является местное топливо, освоение которого позволяет повысить региональную энергетическую безопасность и содействовать развитию новых для региона отраслей промышленности.

На защиту выносится:

— результаты лабораторных исследований минеральной части угля Таловского месторождения;

— прогноз поведения минеральной части угля в процессе его сжигания в топках паровых котлов.

Результаты работы [9], являясь комплексной оценкой всего массива результатов проделанных исследований, позволяют констатировать, что в золе исследованных проб обнаружены все типичные макрокомпоненты зол многих ископаемых углей — Si02, А1203, Fe203, СаО, MgO и S03. Больше всего в золе таловских углей находится оксидов кремния Si02 (43,19 72,08%). Вторым по величине представителем химического состава золы являются оксиды алюминия А1203 (11,20 + 33,67%) — третьим — оксиды железа Fe203 (5,25 14,01%), четвертым — оксиды кальция СаО (2,13 + 14,81%). Оксидов магния в золе находится от следов до 2,54%, оксидов серы — от 0,33 до 7,17%.

Температурные характеристики золы [73] находятся в довольно узких диапазонах. Так, температура начала деформации золы (tA) для отдельных проб составляет величину от 1137 до 1341 °C, температура начала размягчения (tB) — от 1235 до 1467 °C, температура начала жидкоплавкого состояния (tc) — от 1279 до 1497 °C. Зависимость плавкостных характеристик от зольности топлива на сухую массу приведена на рис. 8. t, °С.

1600 1500 1400 А, А Ж.

— tA ¦~tB A-tc.

1300 1200 1100 1000.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 А, %.

Рис. 8 Зависимость плавкостных характеристик минеральной части таловских углей от зольности.

При этом корреляционные кривые описываются выражениями: tA= 107,97 In (Ad) +871,51, °СtB= 112,82 In (Ad) +948,21, °Ctc = 96,801 In (Ad)+ 1065,8, °C.

Оценивая полученные результаты, отмечается, что у исследованных проб зола имеет невысокую тугоплавкость, которая определяется составом и структурой минерального состава каждой конкретной пробы угля.

2.4. Задачи исследования.

По результатам глав 1 и 2, а также анализа литературы [78 — 108], показано, что для достижения поставленной цели настоящей работы необходимо выполнение ряда лабораторных исследований минеральной части угля, по результатам которых имеется возможность провести анализ минеральной части на предмет её структуры с выделением внешней и внутренней зольности. По полученным сведениям, с учетом известных параметров оценить поведение минеральной части и её отдельных компонентов при сжигании в топочных устройствах паровых котлов и спрогнозировать её влияние на работу поверхностей нагрева. Таким образом, задачами настоящей работы являются:

— качественный, количественный и структурный анализ минеральной части угля;

— прогноз влияния минеральной части угля на работу поверхностей нагрева котла.

ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

ПОЛОЖЕНИЯ И.

УСЛОВИЙ ПРОВЕДЕНИЯ.

3.1. Основные положения методики исследований.

В соответствии с поставленными задачами необходимо провести качественное и количественное исследование минеральной части всего массива керновых проб, представляющих образцы угля Таловского месторождения. Структура исследования представлена на рис. 9.

Как уже было отмечено (п. 2.3), исследованию минерального состава ранее подверглись 23 пробы из 93-х отобранных керновых. Результатами является минеральный состав золы, характеризуемый содержанием диоксида кремния, оксида алюминия, оксида железа, оксида кальция, оксида магния, триокисда серы. Для представления полной картины о содержании отдельных компонентов минеральной части исследуемых проб, необходимо провести химический анализ оставшихся 70-ти проб. После того, как в наличии будут иметься все данные по химическому составу золы топлива, необходимо их проанализировать. Во-первых, необходимо скорректировать имеющиеся характерные зависимости содержания компонентов минеральной части от зольности (рис. 2 — 7). Во-вторых, отобрать пробы угля с рабочей зольностью в диапазоне 0 45% (на сухую массу), используемого в энергетике при сжигании в камерных топках [109]. Далее, из отобранных проб выбрать представительные пробы — представители своих диапазонов рабочей зольности, которые будут подвергнуты дальнейшим исследованиям. Дополнительно необходимо определение содержания в золе топлива щелочных элементов (оксидов натрия, калия), а также оксидов титана, фосфора и серы. Исследование представительных проб заключается в проведении химического фазового анализа (количественный анализ).

Исходные пробы (93 пробы) V.

Хим. анализ неисследованных проб (70 проб).

Данные хим. анализа исследованных ранее проб (23 пробы).

Систематизация всего массива данных по химическому составу исследованных проб (93 пробы).

Химическое фракционирование (химический фазовый анализ).

Тестовый РФА.

Химический анализ.

Рентгенофазовый анализ V.

Физическое фракционирование.

Рис. 9. Структура исследования минеральной части керновых проб угля.

Его назначение состоит в определении различных форм минеральных компонентов, содержащихся в исходном угле. Физическое фракционирование требуется для разделения исходной массы угля на фракции различной плотности, тем самым показывая распределение минеральных компонентов между внутренней и внешней составляющими зольности исходного топлива. После физического фракционирования разделенные пробы подвергаются химическому анализу с целью определения количества минеральных компонентов во фракциях различной плотности и рентгенофазовому анализу (качественный анализ) — для выявления соединений, в которых содержатся минеральные компоненты угля. После получения разносторонних данных о минеральной части исследуемого угля, можно воспользоваться рекомендованными параметрами для прогноза поведения минеральной части углей при сжигании в котлах (п. 2.2).

3.2. Условия физического фракционирования.

Исследования составных частей минералогического состава углей в исходном виде, определения их количества, изучение их свойствдостаточно сложная задача, т. к. зависит от практической возможности наиболее полного отделения минеральной части твердого топлива от органической и разделения полиминеральной смеси на отдельные её составляющие.

Для отделения и изучения минеральных веществ, входящих в состав угольного вещества, применяют фракционирование по плотности. Основные минеральные составляющие отличаются друг от друга по плотности, которая существенно выше плотности компонентов органического вещества. При разделении по плотности различные неорганические соединения концентрируются в различных фракциях. Этот метод позволяет существенно повысить содержание минеральных веществ в отдельных фракциях, что обуславливает повышение чувствительности качественного анализа вещественного состава соединений главных неорганических элементов.

Использование в настоящей работе метода седиментации в тяжелых жидкостях для исследования минералогического состава углей основано на опубликованных данных о распределении отдельных минералов [110].

Согласно исследованиям [111] в процессе размола угля комплексы внешних минеральных примесей дробятся на отдельные минеральные частицы, а внутренние минеральные примеси сосуществуют с угольным веществом в индивидуальных частицах.

Для выбора необходимых плотностей тяжелых жидкостей был предварительно проведен тестовый рентгенофазовый анализ. Его назначение заключается в том, что посредством РФА выявляются основные соединения минеральных компонентов угля. Далее, определяются плотности выявленных минеральных соединений и под эти значения подбираются тяжелые жидкости соответствующих плотностей.

Угольную пыль, поступающую в топочную камеру, можно рассматривать как состоящую из следующих групп частиц [44,111−114]:

1. частицы собственно угля (органическая часть);

2. частицы угля, в составе которых находятся химически связанные с органикой минеральные компоненты;

3. мономинеральные частицы, имеющие различную плотность;

4. минеральные сростки;

5. угольно-минеральные сростки.

Согласно приведенной классификации частиц угольной пыли, предполагается [44, 110], что внутреннюю зольность формируют минеральные вещества как химически связанные со структурой угля, так и находящиеся в составе органо-минеральных сростков. Эти минеральные вещества не сепарируются при разделении угля в тяжелых жидкостях и концентрируются во фракциях плотностью < 1600 кг/м3.

Методика изучения минералогического состава угля, применяемая в настоящей работе, включает в себя комплексное исследование угольных фракций различной плотности. Принимая во внимание имеющиеся сведения о том, что тонким измельчением угля можно добиться более полного обособления внешних минеральных компонентов от угольного вещества, исходные пробы перед разделением в тяжелых жидкостях подвергались размельчению в невентилируемой лабораторной мельнице.

Последовательность операций по выделению и анализу исходного минералогического состава внешней зольности состояла в следующем. Угольную пыль, полученную из проб угля с различной зольностью, подвергали разделению в тяжелых жидкостях согласно [115] на лабораторной центрифуге. Фракционирование по плотности осуществляли, отделяя сначала более легкие частицы и затем сепарируя оставшуюся часть на четыре фракции. В качестве тяжелых жидкостей использованы смеси четыреххлористого углерода и бромоформа с бензолом и спиртом.

3.3. Методика оценки минерального состава угля.

Рентгенофазовый анализ.

Для создания условий дифракции рентгеновских лучей, возникновения и регистрации дифракционной картины использовался стационарный рентгеновский аппарат типа ДРОН. Рентгенофазовый анализ (РФА) является физическим методом анализа, применяемым к сложным смесям химических соединений. Он позволяет выделить по экспериментальной рентгенограмме отдельные минералогические компоненты смеси и установить их формульный состав.

В данной работе определение фазового состава производится по межплоскостным расстояниям. Эта задача является одной из наиболее распространенных и сравнительно легко решаемых в методологии рентгеноструктурного анализа. Метод применим для любых смесей поликристаллических веществ независимо от типов их кристаллических решеток.

Для идентификации фаз необходимо последовательно выполнить следующие этапы:

1. подготовить представительные образцы для анализа;

2. на рентгеновском аппарате снять рентгенограмму исследуемого образца;

3. выполнить обработку рентгенограммы с целью определения основных параметров дифракционной картины (согласно закону Вульфа-Брэгга);

4. идентифицировать фазовый состав исследуемого образца по результатам обработки рентгенограммы.

Методика работы с рентгеновским аппаратом ДРОН взята из [116 -118]. Идентификация фазового состава минеральной части исследуемых образцов производилась по справочным данным о рентгенометрии минералов при помощи специальной литературы [119 — 130].

Химический анализ.

Исследуемые пробы предварительно отбираются и приготавливаются согласно [131], затем производится сжигание согласно [132]. Полученная зола подвергается анализу согласно [76]. В результате определяется содержание в золе топлива следующих компонентов: диоксида кремния (Si02), оксида железа (Fe203), оксида алюминия (А1203), оксида магния (MgO), оксида кальция (СаО), оксида калия (К20), оксида натрия (Na20), оксида фосфора (Р205), диоксида титана (ТЮ2), триоксида серы (SO3).

Химический фазовый анализ (химическое фракционирование).

Химический фазовый анализ является количественным методом определения содержания отдельных форм минеральных соединений в углях. Этот метод основан на последовательной деминерализации угольных фракций реактивами, растворяющими определенную группу минеральных веществ, и химическом анализе получаемых продуктов, был предложен авторами работ [133, 134], дополнен и успешно апробирован в ТПУ исследователями канско-ачинских углей, в частности [44, 110]. Широкие пределы изменения соотношения органической и минеральной частей, разнообразие минеральных примесей, условия проведения химического фракционирования определяют условно-сравнительный характер [46]. Выделяемые по данной методике совокупности минеральных веществ условно разделены на следующие группы (поясняющая методику схема приведена на рис. 10):

1) компоненты, входящие в состав органических соединений топлива, с ионным типом связи с гуминовыми и фульвокислотами, а именно гетерополярные соли кальция и магния (гуматы);

2) минералы, в виде свободных оксидов, гидрооксидов, карбонатов, а также большая часть веществ из органо-минеральных соединений, имеющих прочные связи металла с органическим веществом (комплексные соли железа, алюминия и др. с координационным типом связи);

3) внешние минеральные соединения, представленные кварцем, сульфидами, глинистые минералы и другие гидратированные силикаты.

Прокомментировать схему (рис. 10) можно следующим образом: из предварительно подготовленной по ГОСТ аналитической пробы топлива отбирается навеска определенной массы и дважды обрабатывается 10%-м раствором NaCl при температуре кипения в течение 1 часа. Затем производится фильтрация содержимого, а остаток на фильтре промывается до полного удаления хлор-ионов. В фильтрате определяется СаО и MgO.

Остаточный уголь после просушки обрабатывается концентрированной соляной кислотой. В растворе после фильтрования определяется содержание CaO, MgO, Fe203, А1203. Твердый остаток после озоления анализируется на содержание основных минеральных компонентов в виде CaO, MgO, Fe203, А1203, Si02. Таким образом, с помощью химического фазового анализа, с количественной оценкой выделяются наиболее характерные и важные группы минеральных веществ исследуемого угля.

Рис. 10. Схема методики химического фазового анализа.

3.4. Обеспечение достоверности и оценка погрешности результатов.

Достоверность полученных результатов определяется применением ГОСТированных методик. Что касается не стандартизованной методики химического фазового анализа, то достоверность результатов, полученных по данной методике, определяется многолетним опытом её успешного применения для оценки минеральной части углей [110,44,133 — 136].

Погрешность измерений (у) включает относительную погрешность результатов измерений (у) и относительную погрешность средств измерений и контроля (уси).

Относительная погрешность результатов измерений (у) определяется как для однофакторный зависимости в виде среднего квадратичного отклонения от кривой регрессии экспериментальных данных (у-) и рассчитывается через коэффициент взаимной корреляции (р), квадрат которого определен с использованием метода наименьших квадратов, реализуемого на ЭВМ при обработке экспериментальных данных в «электронных таблицах Microsoft Excel» [137]: y = ^(l-p2)/3,%.

Относительная погрешность средств измерений и контроля (СИ) (уСи) определяется как суммарная величина погрешностей СИ (yj) для каждого контрольно-измерительного прибора (КИП) в отдельности: п.

Уси=2>->% j=I где п — количество задействованных приборовyj зависит от класса точности и для разных типов приборов составляет:

Yj = ys,%- yj=y0-—,% где ys — погрешность чувствительности, численно равная классу точности приборау0 — приведенное значение аддитивной погрешности, численно равное классу точности прибора;

Хкпредел измерения приборах — значение измеряемой величины. Окончательные погрешности измерений определяются:

У= Г + Уси,%.

Случайная погрешность исключается путем проведения повторных экспериментов до удовлетворительной сходимости результатов.

Систематическая погрешность средств измерений исключена периодической поверкой и калибровкой.

Ниже приводится фактическая оценка погрешности результатов по каждому виду исследования.

1. Химический анализ исходных проб (табл. 6).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Настоящая работа посвящена минералогическому аспекту исследования нового угля Таловского месторождения Томской области с точки зрения его энергетического использования.

В ходе проделанной работы выявлена актуальность исследований, обобщены известные сведения о Таловском месторождении, проанализированы все известные результаты предшествующих исследований таловского угля. Показано, каких сведений не хватает для достижения поставленной цели, в соответствии с чем на основе обзорной информации по известным процессам с участием минеральных компонентов в газовом тракте котельной установки охарактеризована роль отдельных составляющих минеральной части. Выделены параметры, используемые для прогноза поведения минеральной части углей при сжигании в котлах, и показано, какие характеристики надо знать, чтобы сделать такие прогнозы для таловского угля. В соответствии с поставленной целью работы, с учетом уровня и наработки данных по таловским углям, сформулированы основные задачи настоящей работы и разработаны основные положения методики исследований. В разных вариантах приведены результаты химического анализа золы для всего массива проб, в т. ч. в зависимости от зольности. Установлено распределение минерального вещества по фракциям угля с различной плотностью. Приведены данные об основных группах минералов в таловском угле с количественной оценкой минералогических форм.

На основе полученных результатов показано, что представляют собой компоненты внешней и внутренней зольности, оценено их количество. На основе анализа литературных источников и полученных результатов описаны индивидуальные превращения и взаимодействия в частицах угля минеральных компонентов. Выполнена по методике УралВТИ расчетная оценка параметров прогнозирования свойств минеральной части угля при сжигании. Предложены рекомендации и технические соображения к использованию таловского угля в энергетике.

По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы.

1. Зольность таловского угля изменяется в большом диапазоне, соответственно этому содержание минеральных компонентов также характеризуется широким диапазоном значений и описывается корреляционными зависимостями: Si02=13,22 ln (Ad) + 12,09- Fe203 = 33,823-(Ad)" 0'4792- A1203 = 0,0057(Ad)2 — 0,3069Ad + 27,602- CaO= - 10,911 ln (Ad) + 46,375- MgO = - 1,2884 ln (Ad) + 5,803. В целом таловский уголь характеризуется как «несоленый», с кислым составом золы.

2. Преобладающая доля минеральной части угля представлена внешними минеральными примесями. При этом основным золообразующим элементом угля является кремний, а особенности формирования минеральной части создают благоприятные предпосылки к обогащению угля физическими методами.

3. Преимущественная часть кальция и значительная часть магния включены в органическую массу исследуемых углей. Железо и алюминий частично входят в состав внутренних минеральных включений в виде органо-минеральных соединений.

4. Внешняя составляющая минеральной части угля состоит из кварца, пирита, гипса, глинистых минералов (каолинита, монтмориллонита), а также минералов группы полевых шпатов (плагиоклазов).

5. Таловский уголь в сыром виде ограниченно пригоден в качестве самостоятельного энергетического топлива. Перспективные варианты его использования связаны с предварительным обогащением физическими методамитермической подготовкой и переработкойсжиганием в смеси с другими топливами, например, с «собственным» полукоксом.

6. Выработанные рекомендации по использованию угля как топлива носят справочный характер, соответствуют положениям нормативного метода теплового расчета котельных агрегатов и пригодны для их проектирования на таловском угле.