Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII INSTYTUT GEOLOGII STOSOWANEJ Krystian PROBIERZ CHARAKTERYSTYKA ZŁOŻA JAKO ELEMENT PROGNOZOWANIA JAKOŚCI.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII INSTYTUT GEOLOGII STOSOWANEJ Krystian PROBIERZ CHARAKTERYSTYKA ZŁOŻA JAKO ELEMENT PROGNOZOWANIA JAKOŚCI."— Zapis prezentacji:

1 POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII INSTYTUT GEOLOGII STOSOWANEJ Krystian PROBIERZ CHARAKTERYSTYKA ZŁOŻA JAKO ELEMENT PROGNOZOWANIA JAKOŚCI WYROBU cz. 3

2 JAKOŚĆ WĘGLA W ZŁOŻU I PRODUKCIE HANDLOWYM

3 Różnorodne kierunki wykorzystania węgla wymagają oceny jego jakości w oparciu o metody chemiczno-technologiczne. Uzyskane tymi metodami wskaźniki, zwane parametrami jakości węgla, mogą mieć charakter uniwersalny, niezależny od przeznaczenia i kierunku wykorzystywania węgla (np. zawartość popiołu i wilgoci) lub też są to wskaźniki o charakterze specjalnym ściśle określające przeznaczenie węgla i jego wykorzystanie w procesach technologicznych (np. zdolność spiekania RI dla węgla koksowego). Parametry te, można w sposób umowny podzielić na pięć grup: I. wskaźniki analizy technicznej, II. wskaźniki analizy elementarnej, III. wskaźniki analizy grupowej, IV. wskaźniki własności koksowniczych i produktów koksowania, V. wskaźniki fizyczne.

4 I. WSKAŹNIKI ANALIZY TECHNICZNEJ Wskaźniki charakteryzujące ogólne cechy węgla: zawartość wilgoci W, zawartość popiołu A, zawartość części lotnych V – lotne produkty rozkładu węgla, który podczas prażenia bez dostępu powietrza w temp. 850 o C przechodzi w ciągu 7 min. w stan lotny, ciepło spalania Q s – ilość ciepła wydzielająca się przy całkowitym spalaniu węgla w bombie kalorymetrycznej w atmosferze tlenu, wartość opałowa Q i – ciepło spalania pomniejszone o ciepło parowania wody wydzielonej z węgla podczas jego spalania.

5 II. WSKAŹNIKI ANALIZY ELEMENTARNEJ Wskaźniki charakteryzujące skład pierwiastkowy (elementarny) węgla – zawartość podstawowych składników masy organicznej wyrażonej w % w przeliczeniu na substancję bezwodną i bezpopiołową: zawartość węgla organicznego C, zawartość wodoru organicznego H, zawartość tlenu O, zawartość azotu organicznego N, zawartość siarki S, zawartość fosforu P, zawartość chloru Cl.

6 III. WSKAŹNIKI ANALIZY GRUPOWEJ Wskaźniki charakteryzujące rozdział heteromolekularnych substancji (do jakich zalicza się węgiel) na składniki grupowe: zawartość bituminów B, zawartość kwasów huminowych HA, zawartość ligniny L, zawartość celulozy Cel.

7 IV. WSKAŹNIKI WŁASNOŚCI KOKSOWNICZYCH Wskaźniki charakteryzujące zachowanie się i własności technologiczne węgla przy jego rozkładzie termicznym: zdolność spiekania RI (Roga Index) – oznaczana poprzez ogrzewanie (koksowanie) w temp. 500 o C (przy stałym ciśnieniu bez dostępu powietrza) mieszanki 1 g węgla i 5 g wzorcowego antracytu. Otrzymana pozostałość (koks) poddawana jest próbie na wytrzymałość mechaniczną, wskaźnik wolnego wydymania SI (Swelling Index) – wzrost objętości plastycznej masy węgla ogrzewanego w zamkniętym tyglu w sposób umożliwiający swobodne rozszerzanie się uplastycznionego węgla,

8 własności dylatometryczne: - kontrakcja a – zmiana objętości (skurcz) słupka węglowego podczas powolnego ogrzewania przy stałym ciśnieniu w pionowej rurze stalowej, - dylatacja b – zmiana objętości (rozszerzanie) słupka węglowego podczas powolnego ogrzewania przy stałym ciśnieniu w pionowej rurze stalowej, ciśnienie rozprężania P max, wychód prasmoły T K.

9 V. WSKAŹNIKI FIZYCZNE gęstość pozorna d a, gęstość rzeczywista d r, wskaźniki mechaniczne - wytrzymałość mechaniczna na ściskanie R c, - podatność przemiałowa GrH, wskaźniki optyczne - wartość średniej refleksyjności witrynitu R r – zdolność odbicia światła od powierzchni kolotelinitu w środowisku imersyjnym.

10 Oprócz metod chemiczno-technologicznych w określaniu jakości węgla stosuje się metody petrograficzne służące oznaczeniu składu petrograficznego węgla: zawartość witrynitu Vt mmf, zawartość liptynitu L mmf, zawartość inertynitu I mmf, zawartość substancji mineralnej SM (MM – mineral matter).

11 Każdy parametr opatrzony jest górnym i dolnym indeksem pomocniczym informującym o stanie paliwa, przy którym oznaczono wartość danego wskaźnika. Wyróżnia się sześć stanów węgla: roboczy r – stan z taką zawartością wilgoci i popiołu, jaką miał węgiel, z którego pobrano próbkę, analityczny a – stan z taką zawartością wilgoci i popiołu, jaką ma próbka doprowadzona do stanu równowagi z wilgocią atmosferyczną, suchy d (dry) – stan nie zawierający wilgoci całkowitej, suchy i bezpopiołowy daf (dry, ash free) – stan nie zawierający wilgoci całkowitej i popiołu, organiczny – stan nie zawierający wilgoci całkowitej i substancji organicznej, bez substancji mineralnej mmf (mineral matter free).

12 Parametry jakości węgla oznacza się według norm krajowych (PN) i międzynarodowych (ISO): Normy dotyczące pobierania i przygotowania próbek do analiz PN-81/G Węgiel kamienny. Próbki pokładowe. Pobieranie i przygotowanie do analizy chemicznej, PN-G Węgiel kamienny i antracyt. Pobieranie próbek pokładowych i bruzdowych, PN-90/G Węgiel kamienny i brunatny. Metody pobierania i przygotowania próbek do badań laboratoryjnych, Normy dotyczące oznaczania wskaźników analizy technicznej PN-80/G Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości wilgoci, PN-91/G Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości popiołu metodą wagową, PN-G Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości części lotnych metodą wagową, PN-81/G Paliwa stałe. Oznaczanie ciepła spalania,

13 Normy dotyczące oznaczania wskaźników analizy elementarnej PN-81/G Oznaczanie zawartości siarki całkowitej metodą spalania w wysokiej temperaturze z miareczkowaniem alkalimetrycznym, Normy dotyczące oznaczania wskaźników własności koksowniczych i produktów koksowania PN-81/G Węgiel kamienny. Oznaczanie zdolności spiekania metodą Rogi, PN-81/G Węgiel kamienny. Oznaczanie wskaźnika wolnego wydymania, PN-81/G Węgiel kamienny. Oznaczanie wskaźników dylatometrycznych, Normy dotyczące oznaczania składu petrograficznego PN–92/G– Węgiel kamienny. Analiza petrograficzna. Przygotowanie próbek węgla do badań mikroskopowych, PN–92/G– Węgiel kamienny. Analiza petrograficzna. Oznaczanie refleksyjności witrynitu, PN–92/G– Węgiel kamienny. Analiza petrograficzna. Oznaczanie zawartości macerałów, grup macerałów i substancji mineralnej, PN–93/G– Węgiel kamienny. Analiza petrograficzna. Oznaczanie zawartości mikrolitotypów, karbominerytu i skały płonnej.

14 Próby jednolitego oznaczenia jakości węgla znajdują swoje odbicie w PN-82G-97002, która określa tzw. typ technologiczny węgla. Norma ta opiera się jednakże na zaledwie sześciu parametrach: zawartość części lotnych V daf, zdolność spiekania RI (Roga Index), dylatacja b, wskaźnik wolnego wydymania SI (Swelling Index), ciepło spalania Q s daf, zawartość inertynitu I mmf.

15 POLSKI PODZIAŁ WĘGLA KAMIENNEGO NA TYPY WG PN-82/G ) Uzupełniającym parametrem rozróżniającym węgiel typów 35.2A i 35.2B jest zawartość inertynitu, która w węglu typu 35.2A nie powinna przekraczać 30%.

16 Przedziały wartości poszczególnych parametrów pozwalają określić przydatność i zastosowanie węgla. Pod względem możliwości użytkowania węgiel dzieli się generalnie na dwie grupy: węgiel do celów energetycznych: – typ 31 – węgiel płomienny, – typ 32 – węgiel gazowo-płomienny, – typ 33 – węgiel gazowy, – typ 38 – węgiel chudy, – typ 41 – węgiel antracytowy, – typ 42 – antracyt, – typ 43 – metaantracyt, węgiel do przetwórstwa chemicznego: – typ 33 – węgiel gazowy, – typ 34 – węgiel gazowo-koksowy, – typ 35 – węgiel koksowy, – typ 36 – węgiel metakoksowy, – typ 37 – węgiel semikoksowy.

17 Do głównych kierunków użytkowania węgla należą: spalanie, zgazowanie, odgazowanie (koksowanie i wytlewanie), otrzymywanie koksu foremnego, paliw bezdymnych oraz wyrobów z węgla i grafitu, otrzymywanie paliw płynnych (upłynnianie), otrzymywanie węgla wtryskowego (PCI - Pulverized Coal Injection) łagodne utlenianie węgla, utylizacja odpadów przywęglowych i produktów spalania.

18 W standardach międzynarodowych (Międzynarodowy system kodyfikacji węgla ECE, Genewa 1998) uwzględnia się ponadto wartość średniej refleksyjności witrynitu R r, skład petrograficzny (zawartość Vt mmf, L mmf, I mmf ), zawartość popiołu A d, zawartość siarki całkowitej S t d.

19 MIĘDZYNARODOWY SYSTEM KODYFIKACJI WĘGLA [ECE, GENEWA 1998]

20 Te same parametry znajdują także zastosowanie w międzynarodowej klasyfikacji węgla w pokładzie (International Classification Of Seam Coals. Economic Commission For Europe, Committee On Energy, 1995, 2001).

21 ZADANIA GEOLOGA KOPALNIANEGO Przeprowadzanie obserwacji w wyrobiskach górniczych (kartowanie wyrobisk), Pobieranie próbek w złożu, Interpretacja wyników badań laboratoryjnych, Określenie jakości kopaliny i określenie jej użyteczności w obrębie złoża, Aktualizacja dokumentów faktograficznych (mapy, przekroje itp.) Prowadzenie dokumentacji złoża (Dokumentacja Geologiczna, Projekt Zagospodarowania Złoża, Plan Ruchu Zakładu Górniczego, Operaty Ewidencyjne Zasobów itp.)

22 Według danych literaturowych i praktyki przemysłowej, rzadko śledzi się zmiany jakości kopaliny urobionej (tzw. węgla surowego) poza złożem tj. podczas odstawy i transportu oraz wskutek łączenia poszczególnych nitek produkcyjnych. Kontrola jakości urobku dostarczanego do zakładu przeróbczego (tzw. nadawy), kontrola jakości urobku w newralgicznych węzłach procesu przeróbczego (półprodukty) oraz kontrola jakości koncentratu w produkcie końcowym nie należy w zasadzie do zadań geologa lecz do zadań działu przeróbczego kopalni. Uzyskanie pełnej wiedzy o zmianach jakości węgla wymusza na geologu kopalnianym śledzenie zmian parametrów (wskaźników) jakościowych na wszystkich etapach produkcji węgla. Służy temu odpowiednio przeprowadzony MONITORING jakości węgla na drodze złoże – węgiel handlowy.

23 MONITORING JAKOŚCI WĘGLA OD ZŁOŻA DO PRODUKTU HANDLOWEGO

24 ETAP I: ROZPOZNANIE ZMIAN JAKOŚCI WĘGLA W ZŁOŻU (NA PODSTAWIE MAP PARAMETRÓW JAKOŚCIOWYCH) Prześledzenie zmian jakości węgla od stadium rozpoznania: otworami wiertniczymi (kategoria C 2 i C 1 ), poprzez wyrobiska udostępniające i przygotowawcze (kategoria B), do eksploatacyjnych (kategoria A). Kategoria C 2 i C 1 Kategoria AKategoria B Mapy zawartości części lotnych V daf

25 Mapa typów węgla według PN82/G– Kategoria A.

26 ETAP II: WERYFIKACJA SZACOWANIA JAKOŚCI NA MAPACH Z WYNIKAMI OZNACZEŃ LABORATORYJNYCH Porównanie wyników szacowania i oznaczania laboratoryjnego wykazało w przypadku niektórych parametrów dużą zgodność, w innych zaś zasadniczą rozbieżność, uniemożliwiającą w praktyce skuteczne szacowanie. Wobec tego zgrupowano parametry jakości w czterech grupach różniących się kolejno coraz mniejszą trafnością szacowania ich wartości w złożu. Do I grupy zaliczono średnią refleksyjność witrynitu oraz zawartość siarki całkowitej (szacowanie tych parametrów na mapie daje dobre rezultaty). Do II grupy zaliczono zawartość wilgoci i części lotnych, a także zdolność spiekania i kontrakcję. Do III grupy zaliczono zawartość popiołu, wartość wskaźnika wolnego wydymania oraz oznaczenia składu petrograficznego. Do IV grupy zaliczono ciepło spalania i dylatację (charakteryzujące się brakiem zgodności wyników szacowania i oznaczeń laboratoryjnych).

27 ETAP III: ZMIANY JAKOŚCI WĘGLA W PROCESIE PRODUKCYJNYM (PÓŁPRODUKTY I WĘGIEL HANDLOWY)

28 SCHEMAT IDEOWY PROCESU PRODUKCYJNEGO KWK

29 Symbol próbki Wielkość ziaren, [mm] Opis próbki 31–Próbka bruzdowa, pokład 403/1, ściana nr VII, chodnik 54 (nadścianowy) 32–Próbka bruzdowa, pokład 403/1, ściana nr VII, chodnik 56 (podścianowy) 61–Próbka bruzdowa, pokład 406/3, ściana nr XV, chodnik 32 (nadścianowy) 62–Próbka bruzdowa, pokład 406/3, ściana nr XV, chodnik 27 (podścianowy) 151–Próbka bruzdowa, pokład 415/2, ściana nr X, chodnik 40 (nadścianowy) 152–Próbka bruzdowa, pokład 415/2, ściana nr X, chodnik 20 (podścianowy) S1–Węgiel surowy, sortownia, przenośnik taśmowy nr 1 S20–200 Węgiel surowy, sortownia, przesyp między przenośnikami taśmowymi nr 22 i 23 P10–20Miał surowy, płuczka P220–200Węgiel surowy, płuczka P3 K 20–200Koncentrat węglowy, płuczka, WĘGIEL HANDLOWY P4 K 2–20Miał wzbogacony (miał płukany), płuczka, WĘGIEL HANDLOWY NP10–20Miał surowy NP22–20Miał wzbogacony (miał płukany) NP60–2Nadawa do wzbogacania w płuczce hydrocyklonowej NP50–2Odwodniony koncentrat węglowy z hydrocyklonu klasyfikującego HC 500 NP70–1Nadawa na flotację, przelew z hydrocyklonu klasyfikującego HC 500 NP30–2 Odwodniony flotokoncentrat wraz z koncentratem węglowym z hydrocyklonu klasyfikującego HC 500 NP4 K 0–20Koncentrat zbiorczy, WĘGIEL HANDLOWY

30 Porównując zawartość popiołu w produkcie handlowym z jego zawartością w próbkach bruzdowych zauważono, że nie zawsze jest ona niższa. W przypadku produkcji węgla handlowego z mieszanki węgli z dwóch pokładów wykazano, iż zawartość popiołu w produkcie końcowym jest wyraźnie obniżona jedynie względem pokładu wysokopopiołowego. Wzbogacanie w cieczach ciężkich Wzbogacanie w osadzarkach miałowych i hydrocyklonach oraz w procesie flotacji Wzbogacanie w osadzarkach miałowych

31 Koncentrat uzyskany w procesie wzbogacania charakteryzuje się bowiem zawartością popiołu podobnie niską, jak w próbkach bruzdowych z pokładu niskopopiołowego. Wydaje się zatem celowe i możliwe wzbogacanie węgla tylko z pokładu wysokopopiołowego. Wzbogacanie w cieczach ciężkich Wzbogacanie w osadzarkach miałowych i hydrocyklonach oraz w procesie flotacji Wzbogacanie w osadzarkach miałowych

32 WNIOSKI 1. Monitoring jakości węgla w istotny sposób poprawia znajomość bazy zasobowej, a szczególnie jej parametrów jakościowych. Stwarza także podstawy do wypracowania naukowych podstaw jej weryfikacji i umożliwia tym samym lepszą ochronę bazy zasobowej. 2. Przeprowadzony monitoring pozwolił wykazać rozbieżności w ocenie jakości węgla w złożu, na kolejnych stadiach rozpoznania złoża – od rozpoznania otworami wiertniczymi poprzez wyrobiska udostępniające i przygotowawcze aż do eksploatacyjnych (kategorie C 2 – A). 3. Wydaje się możliwe poprawienie wiarygodności rozpoznania jakości węgla w złożu w kategorii rozpoznania A. Można to uzyskać poprzez zwiększenie gęstości opróbowania oraz oznaczanie, oprócz dotychczas stosowanych parametrów, także stopnia uwęglenia i składu petrograficznego.

33 4. Niedostateczne rozpoznanie jakości węgla w złożu powodować może w konsekwencji dobór niewłaściwego lub nieefektywnego sposobu przeróbki węgla. Uwaga ta dotyczy przede wszystkim nieznacznego, względem wysokopopiolowego pokładu, obniżenia zawartości popiołu w produkcie handlowym. 5. Pełny monitoring (na drodze złoże – węgiel handlowy) umożliwia dokonanie oceny skuteczności procesu przeróbczego zarówno w całości, jak i poszczególnych urządzeń (węzłów). Lepsze rozpoznanie jakości węgla w złożu umożliwia bardziej efektywny dobór metod i procesu przeróbki węgla.


Pobierz ppt "POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII INSTYTUT GEOLOGII STOSOWANEJ Krystian PROBIERZ CHARAKTERYSTYKA ZŁOŻA JAKO ELEMENT PROGNOZOWANIA JAKOŚCI."

Podobne prezentacje


Reklamy Google