Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Южно-якутский бассейн
Геолого-экономическая характеристика Южно-Якутского бассейна в настоящее время вследствие слабой его изученности может быть дана только в самых общих чертах. Залегание угольных пластов, как правило, неглубокое и благоприятное для добычи угля, вследствие чего размер капитальных затрат на единицу вводимой мощности угольных шахт и себестоимость угля будут, по-видимо гу, невысокими. [1]
Так, в углях Южно-Якутского бассейна выше количество алифатических С — Н — групп, что следует из интенсивности поглощения при 2920 см -, а у печорских углей — ниже, чем у донецких и кузнецких. У южно-якутских углей самое низкое содержание карбонильных групп, поглощающих при 1690см 1, а самое высокое — у углей Печорского бассейна. [2]
Общие геологические запасы угля Южно-Якутского бассейна составляют 40 миллиардов тонн. Наличие в бассейне огромных запасов остродефицитных коксующихся углей представляет исключительную ценность для сибирской металлургии. [3]
Смесь этих углей с неокисленными углями Южно-Якутского бассейна в соотношении 40: 60 дают прочный кокс с барабанной пробой до 340 кг. [5]
Перспективы бурного развития народного хозяйства, в том числе черной металлургии в восточных районах нашей страны, и экономическая целесообразность использования коксующихся углей Южной Якутии для строительства Тайшетского металлургического завода настоятельно требуют включения в план развития народного хозяйства Советского Союза на 1959 — 1965 годы строительства железной дороги от станции Вам на Транссибирской железнодорожной магистрали до поселка Чульман — будущего угольно-металлургического района — и строительства первой очереди угледобывающих предприятий в Южно-Якутском бассейне . [6]
Для освоения угольных месторождений этого бассейна необходимо сооружение железнодорожной магистрали протяженностью в 400 км. Наиболее разведанные и перспективные месторождения Южно-Якутского бассейна расположены в оравли-тельно мало обжитом районе с суровыми климатическими условиями. Тем не менее экономическое значение Южно-Якутского бассейна как новой угольной базы черной металлургии на востоке от Кузнецкого бассейна очень велико. Этим, вероятно, и будут определяться перспективы и задачи развития этого бассейна. [7]
Для освоения угольных месторождений этого бассейна необходимо сооружение железнодорожной магистрали протяженностью в 400 км. Наиболее разведанные и перспективные месторождения Южно-Якутского бассейна расположены в оравли-тельно мало обжитом районе с суровыми климатическими условиями. Тем не менее экономическое значение Южно-Якутского бассейна как новой угольной базы черной металлургии на востоке от Кузнецкого бассейна очень велико. Этим, вероятно, и будут определяться перспективы и задачи развития этого бассейна. [8]
Якутская АССР) представляет собой новую угленосную площадь, имеющую большое экономическое значение для развития новой металлургической базы в Сибири и на Дальнем Востоке. Наиболее перспективными из этих месторождений являются Чульманское и Нерюнгринское, расположенные в южной части Якутской АССР, благодаря чему они могут служить угольной базой для черной металлургии Восточной Сибири и Дальнего Востока. Геологической разведкой названных месторождений установлены значительные запасы углей различных марок, в том числе и хорошо спекающихся. Это обстоятельство выгодно отличает Южно-Якутский бассейн от других бассейнов, расположенных восточнее Кузнецкого, поскольку в нем обнаружены угли различных групп по коксуемости, из которых получается обычно доброкачественный металлургический кокс. Угли Южно-Якутского бассейна отличаются сравнительно высокой зольностью: при использовании их для производства металлургического кокса они потребуют обогащения. Положительным свойством этих углей является низкая их сернистость. [9]
Якутская АССР) представляет собой новую угленосную площадь, имеющую большое экономическое значение для развития новой металлургической базы в Сибири и на Дальнем Востоке. Наиболее перспективными из этих месторождений являются Чульманское и Нерюнгринское, расположенные в южной части Якутской АССР, благодаря чему они могут служить угольной базой для черной металлургии Восточной Сибири и Дальнего Востока. Геологической разведкой названных месторождений установлены значительные запасы углей различных марок, в том числе и хорошо спекающихся. Это обстоятельство выгодно отличает Южно-Якутский бассейн от других бассейнов, расположенных восточнее Кузнецкого, поскольку в нем обнаружены угли различных групп по коксуемости, из которых получается обычно доброкачественный металлургический кокс. Угли Южно-Якутского бассейна отличаются сравнительно высокой зольностью: при использовании их для производства металлургического кокса они потребуют обогащения. Положительным свойством этих углей является низкая их сернистость. [10]
Советский Союз располагает крупной топливной базой, которая служит прочной основой индустриальной мощи и обороноспособности страны. В дореволюционной России запасы углей определялись в 230 млрд. тонн, в 1937 г. они составляли уже 1654 4 млрд. тонн [1; 2], в настоящее время они исчисляются в 8670 млрд. тонн. Значительно раздвинуты границы Донецкого, Кузнецкого и Подмосковного бассейнов. Новые громадные запасы углей выявлены вдоль Сибирской железнодорожной магистрали в Красноярском крае — это Кан-ско — Ачинский буроугольный бассейн. В последние годы оконтурен крупный Южно-Якутский бассейн с высококачественными коксующимися углями. Громадные запасы углей имеются в Тунгусском и Ленском каменноугольных бассейнах. [11]
В малометаморфизованных углях во внутренних фрагментах значителен вклад кислородсодержащих групп: эфирных, гидроксильных, карбонильных. С ростом стадии метаморфизма уменьшается содержание этих групп, фрагменты становятся более однородными и упорядочиваются, что вызывает сужение полосы при 1600 см и рост фонового поглощения. При изучении углей разной степени восстановленности Донецкого бассейна установлено, что на поверхности восстановленных углей больше свободных С0 — групп и алифатических связей СИ, но меньше СО-групп по сравнению с невосстанавленными углями. В структуре этих углей меньшую роль играют водородные связи и эфирные группы. Аналогичные особенности имеют угли Южно-Якутского бассейна , на поверхности которых С0 — группы находятся преимущественно в свободном состоянии. Наибольшее количество карбонильных групп, поглощающих при 1690см -, имеют витриниты углей средней стадии метаморфизма Печорского бассейна и высоко-метаморфизованные угли Кузнецкого бассейна. Поскольку в процессе метаморфизма происходят значительные изменения в количестве и структуре кислородсодержащих, а также алифатических групп, идет накопление ненасыщенных фрагментов. [12]
Для углей с R0 1 5 ( 1 7) % значительно возрастает поглощение в БИК, в эту область перемещается и максимум поглощения, сигнал ЭПР сужается и его форма приближается к лоренцовой. Это указывает на увеличение областей эффективного сопряжения вследствие увеличения длины ПСС и возникновения л-тс межмолекулярного взаимодействия, что ведет к делокализации электронов, связанных обменным взаимодействием. Следствием этого является рост ПМЦ и поглощения во всем оптическом диапазоне. Степень этих изменений неодинакова для углей различных бассейнов. Так, из данных рис. 3.5 следует, что в углях Южно-Якутского бассейна преобладают ПСС относительно небольшого размера и со слабым межмолекулярным взаимодействием, рост размеров ПСС идет медленно, поэтому в этих углях меньше ПМЦ. К ним близки восстановленные угли Донецкого бассейна. Витриниты углей Кузнецкого бассейна имеют более жесткосвязанную структуру. Это обусловлено генетическими причинами, различием исходного материала и условиями его накопления. По данным Вальц [57], исходный материал южноякутских углей состоит исключительно из остатков высших растений, представленных главным образом продуктами остудневания стеблевых и отчасти листовых тканей. В значительно меньших количествах встречаются фюзинизированные ткани, ничтожную роль играют липоидные компоненты. Преобладают угли, в которых доминируют гелифицированные компоненты. [13]
Источник
Химическая и технологическая характеристика Южно-Якутского бассейна
Классификация углей Южно-Якутского бассейна (Алдано-Чуль-манский район) приведена в табл. 6.
Характеристика качества углей приведена в табл. 7.
Кроме углей, вошедших в классификацию, в бассейне развиты сапропелевые и горючие сланцы в Тунгурчинском и Ытымджинском районах, угли пониженной степени углефикации в Гонамском районе, в Гувилгринской и Гюскангринской депрессиях и угли повышенного метаморфизма (?) по рекам Алдану, Унгре, Алдакаю и др. Кроме того, в Токийском и Гонамском районах наблюдается залегание углей на контактах с пластовыми интрузиями, при этом угли превращаются в естественный кокс или даже графит.
Весьма интересны закономерности изменения выхода летучих веществ в углях бассейна. Так, среди гумусовых углей максимальный выход летучих веществ отмечен для углей Гувилгринской депрессии (Vг=45,1%), которые отнесены к газовым, и для газово-жирных углей Чульмаканского месторождения (38,8%). Минимальный выход летучих веществ отмечен для углей по рекам Алдану (12,8%) и Унгре (10,2%), а также углей, подвергшихся контактовому воздействию изверженных пород (9,4% Ытымджинская площадь и Токинский район). А.И. Гусев считает, что в углях Алдано-Чульманского района выход летучих веществ значительно выше, чем даже в соответствующих восстановленных углях Донбасса.
Для углей бассейна характерны исключительно высокие опекающие свойства и теплота сгорания. Толщина пластического слоя в клареновых углях колеблется от 15 до 47 мм, достигая иногда 52 мм. Угли характеризуются сильной вспученностью коксового королька. Теплота сгорания (Qбг) южно-якутских углей по данным химических лабораторий НИИГА, Ленинградского горного института (ЛГИ), ИГИ АН России колеблется от 8300 до 9065 ккал/кг.
Результаты опытного коксования углей (табл. 8) показывают, что рассматриваемые угли относятся в основном к ценным технологическим маркам жирных и коксовых и при коксовании самостоятельно или в шихте дают кокс высокого качества. Коксование шихт, составлявшихся из углей Чульмаканского и Нерюнгринского месторождений, позволяет получать кокс более прочный, чем из углей этих месторождений, взятых раздельно. По отдельным вариантам шихт остаток кокса в барабане изменяется в пределах от 338 до 347 кг, содержание серы при этом составляло 0,32% и фосфора 0,003%. Неокисленные угли Нерюнгринского и частично Кабактинского и Муастахского месторождений при самостоятельном коксовании могут развивать давление распирания, опасное для эксплуатации промышленных коксовых печей, но устранимое путем шихтовки этих углей с более усадочными углями Чульмаканского месторождения или с окисленными углями Нерюнгринского месторождения.
На Нерюнгринском месторождении установлена глубокая зона окисления углей; поэтому особое практическое значение для бассейна имеет вопрос о возможности использования окисленных неспекающихся и слабоспекающихся углей для коксования. Серией опытов ВУХИН доказано, что последние в определенных шихтах могут быть использованы для коксования (см. табл. 8).
Опытное коксование углей Кабактинского и Денисовского месторождений показало, что эти угли способны самостоятельно, без присадки к ним тощих и жирных углей, образовывать металлургический кокс высокой механической прочности с остатком в барабане до 348 кг, при низком содержании в нем серы и фосфора.
Угли в основном мало- и среднезольные, малосернистые и малофосфористые. Зольность углей, как уже отмечалось, в значительной мере определяется петрографическими разностями кларенового типа углей, причем угли горкитской свиты характеризуются повышенной общей зольностью.
Химический cocтав золы по многочисленным анализам углей месторождений Алдано-Чульманского района характеризуется значительным постоянством: SiO2 53—60%, Al2O3 20—30%, Fe2O3 6—10%, CaO 46%, MgO 1,5—2%, P2O5 до 0,03%, SO3 1,5—3%. Температура плавления золы составляет примерно 1300° С. Таким образом, главную массу золы (75—90%) составляет сумма SO2+Al2O3. По заключению ВУХИН, состав золы южно-якутских углей является обычным для каменных углей восточных бассейнов России, используемых для производства доменного кокса.
Обогатимость углей Алдано-Чульманского района исследовалась ВУХИН по укрупненным пластово-промышленным и лабораторным пробам. По данным теоретического баланса продуктов обогащения среди исследованных углей более легко обогатимыми оказались угли дурайской свиты Чульмаканского месторождения, значительно труднее обогащаются угли горкитской свиты Денисовского, Кабактинского, Нерюнгринского и других месторождений. Оценка обогатимости произведена по концентрату удельного веса 1,4 и дополнительно по 1,5 для Нерюнгринского месторождения (табл. 9).
Весьма характерны для труднообогатимых по удельному весу 1,4 углей из горкитской свиты показатели обогатимости по концентрату удельного веса 1,5. Исследования нерюнгринских и других углей показали, что зольность концентрата удельного веса 1,5 возрастает по сравнению с зольностью концентрата удельного веса 1,4 на 1,5—2%, в то время как выход концентрата возрастает на 8,5—17%, и обогатимость углей резко улучшается на одну-две категории (угли из трудно и чрезвычайно трудно обогатимых переходят в легко и средне обогатимые). Средняя зольность концентрата по удельному весу 1,5 по Heрюнгринскому месторождению составляет 10,5%. Это свидетельствует о том, что для более высоко метаморфизованных углей коксовых марок, обладающих повышенным удельным весом, обогатимость следует оценивать по удельному весу 1,5. Обогатимость углей находится в теснейшей зависимости от их петрографического состава, и при промышленном обогащении основная масса концентрата получается за счет блестящих и полублестящих разновидностей углей.
Способность углей к самовозгоранию специально не изучалась, но, по-видимому, угли обладают большой устойчивостью в этом отношении, так как крупные отвалы у разведочных шахт лежат в течение ряда лет, не обнаруживая повышения температуры. Угли очень устойчивы против выветривания. М.В. Богданова отмечает резкое различие в характере окисления углей Южно-Якутского бассейна от углей Кузбасса и Донбасса аналогичной степени углефикации. Так, донецкие угли уже в средней подзоне выветривания содержат 66—89% гуминовых кислот, а южно-якутские даже в наиболее выветрелой зоне не более 23%.
Окисление углей приводит к повышению содержания в них гигроскопической влаги, зольности и кислорода, к повышению выхода летучих веществ и к потере блеска угля и спекающей способности (табл. 10). Начальные стадии окисления углей гораздо раньше других показателей качества отмечаются по повышению содержания гигроскопической влаги (Wа), которая для неокисленных коксовых углей бывает обычно менее 1%. Для жирных углей Чульмаканского месторождения отмечались неокисленные угли при содержании Wа до 1,3%. В выветрелых сажистых углях содержание Wа достигает 6—8 и даже 10—12%. Спекаемость углей изменяется гораздо позднее других показателей. Глубина зоны окисления на месторождениях с тонкими и средними пластами обычно составляет 35—50 м по вертикали от дневной поверхности, достигая у мощных пластов (Нерюнгринское месторождение) 90—150 м. Содержание рабочей влаги в окисленных углях Heрюнгринского месторождения составляет в среднем 4—5%, достигая на выходе пласта 7,5—10%.
Исследованиями ВУХИН установлено, что жирные угли Чульмаканского месторождения представляют собой ценное сырье для получения химических продуктов термической переработки угля; коксовые отощенные угли Нерюнгринского месторождения не дают большого выхода этих продуктов. У чульмаканских углей выход смолы составил 4—8%, бензола 1,27—1,56%, коксового газа 13,9—17% (338—356 м3/т), аммиака 0,22—0,26%, кокса 74,4—76,2%. Состав газа смолы: H2S 0,6—0,7%; CO 0,6—2,5%. Состав коксового газа: CnHm 1,7—2,4%; CO2 3,4—4,9%; H2 59,3—63,6%; CH4 27,4—31%; N2 0,8—1,6%. Теплота сгорания газа составила 4436—4682 ккал/м3. Содержание битума А колеблется от 0,4 до 2,1 %.
По содержанию редких и рассеянных элементов угли бассейна изучены очень слабо и в целом характеризуются весьма низким их содержанием.
Н.А. Попов, проводивший в ВУХИН исследования южно-якутских углей, оценивая их качества, отмечает, что в бассейне имеют распространение угли с легкой и средней обогатимостью и значительное количество труднообогатимых углей (по концентрату удельного веса 1,4). После обогащения из этих углей представится возможность получить высококачественный металлургический кокс, прочность которого будет характеризоваться остатком в барабане около 340 кг и более. Качество углей позволит снабжать доменные печи малосернистым коксом (с содержанием серы 0,3—0,4%) и малофосфористым коксом (с содержанием фосфора 0,003—0,005%). Зольность кокса будет составлять в среднем 11,5—13%. Технологические свойства южно-якутских углей позволяют вести производство кокса в условиях обычной технологии коксования. Основная часть окисленных неспекающихся углей, развитых на ряде месторождений бассейна, может быть использована как высококачественные энергетические угли.
Особенности состава и свойств углей бассейна почти всеми исследователями без исключения связываются с условиями накопления растительного материала углей в анаэробной сильно восстановительной среде при предельной степени остудневания и разложения растительного материала. Одновременно они несомненно определялись также специфичными условиями проявившегося в бассейне метаморфизма углей.
Источник