e-mail: shestzur@rambler.ru
shestic@gmail.com
zurik@meta.ua
Уголь состоит в основном из органических веществ, но в угле есть и неорганические вещества – минералы и незначительные элементы – которые, как было выявлено, являются причинами здоровья, окружающей среды, технологических проблем, связанных с использованием угля. Некоторые незначительные элементы являются природно радиоактивными. Эти радиоактивные элементы включают уран, торий и другие многочисленные продукты распада, включая радий и радон. Хотя эти элементы менее токсичных химически, чем другие составные части угля, такие как мышьяк, селен или меркурий, всё же возникают вопросы относительно их возможного риска от радиации. И чтобы взяться за решение этих вопросов и предсказать изменение радиоактивных элементов во время процесса сгорания, важно определить концентрацию, размещение и форму радиоактивных элементов в угле и золе.
Більшість вугілля України характеризується значним вмістом сірки. Біля 80% всього вугілля містить більше 2,5% сірки (по масі), а сірчистість 30% вугілля, перевищує 4% і, як правило, не видобувається, не зважаючи на сприятливі гірничо-геологічні умови. Використання високосіркового вугілля в енергетиці створює ряд технічних проблем і призводить до забруднення довкілля продуктами згоряння сірки.
Важным вопросом, который необходимо рассмотреть в связи с закономерностями распределения серы в угольных пластах, является связь сернистости с литологическим и фациальным составом пород угленосной толщи и, главным образом, с породами кровли пластов.
Методы изучения содержания и технологических свойств сульфидов, находящихся в углях виде конкреций, существенно отличаются от изучения минеральных компонентов, имеющих пластовый характер или равномерно рассеянных в веществе угля. Необходимость применения специальной методики опробования и обработки материалов обусловлена недостаточной представительностью керновых проб в части содержания колчедана, поэтому применение обычного опробования не обеспечивает получение необходимых данных по содержанию извлекаемых конкреций колчедана и даёт искажённую оценку сернистости угля. Излагаемая ниже методика, разработана применительно к изучению углей Подмосковного бассейна в части оценки их сернистости, обогатимости по сере, а также оценки содержащегося в углях колчедана как попутного сырья для сернокислотной промышленности. Основные положения методики исходят из разработанных для бурых углей методов обогащения, обеспечивающих выделение при обогащении крупного колчедана (+6 мм) и существующих технических возможностей разведки в Подмосковном бассейне. Методика основана на статистической оценке содержания колчедана с введением необходимых поправок на систематические погрешности.
Глубокая переработка углей необходима прежде всего потому, что по зольности, сернистости и другим показателям уголь мало пригоден в его исходном виде для эффективного сжигания на электростанциях. Уже сейчас в отвалах электростанций Украины накоплено более 300 млн. т золошлаковых отходов. Лишь небольшая их часть находит применение в строительстве, производстве строительных материалов, в качестве удобрений и т.д. Во многих случаях возможности расширения золоотвалов практически исчерпаны.Это в свою очередь должно привести к широкому внедрению в практику принципиально новых методов подготовки угля к сжиганию на ТЭС, т.е. к глубокой переработке угля либо на электростанциях, либо на месте его добычи, что может оказаться особенно перспективным при наметившейся тенденции объединения энергетиков с угольщиками с образованием энергоугольных компаний.
В углях и породах угленосной толщи постоянно встречаются элементы-примеси цветных, редких,благородных и радиоактивных металлов. Токсичными элементами S, As, Hg, Be, F, Pb при концентрациях выше ПДК, эти же элементы при концентрациях ниже ПДК, а также W, Ni, Cr, Mn отнесены к потенциально токсичным. В результате исследований получены следующие данные. Концентрации ртути в пределах шахтных полей принимают значения от 0,001 г/т до 2 г/т, в среднем составляя 0,15 г/т. Содержания мышьяка изменяются от 1 до 65 г/т, составляя в среднем 17 г/т. Содержание свинца варьирует от 1 до 30 г/т в среднем 7 г/т. Бериллий в угольном пласте содержится в пределах от 1 до 30 г/т в среднем 7 г/т. Содержание ртути, превышающее среднее содержание в углях Донецкого бассейна, установлены по пластам h10, m3, мышьяка - по пластам h18, h10, k8, бериллия и свинца практически по всем пластам.
Всё больше возрастают требования к экологической безопасности, а следовательно, к качеству топлива, отсутствие эффективных методов и технологий его очистки от вредных примесей всё больше сужают сырьевую базу энергетики. Сера является наиболее нежелательной примесью. Энергетические угли, поступающие на обогатительные фабрики Украины, характеризуются неравномерным распределением серы. Содержащаяся в углях сера делится на: органическую (содержание серы 0,1-3,5%); колчеданную (содержание серы 0,02-8,5%); сульфатную (содержание серы 0,01-0,8%). Наиболее вредными являются примеси органической и колчеданной серы. Сера в коксовых углях является источником образования отравляющих атмосферу сернистых газов и коррозирующих веществ, поэтому необходимо снижать её количество. Минеральная сера представлена в углях в основном пиритом.
В составе серы общей преобладает пиритная разновидность (Spd – 51,4-87,8 %), представленная пиритом в виде линзочек, гнёзд, включений, а также налётов и плёнок по стенкам трещин.
Выделение пирита из угля является важным фактором для повышения качества угля, пирит также может использоваться для производства серной кислоты.
Проблема рационального использования углей с высоким и средним содержанием серы является весьма актуальной проблемой для Донецкого бассейна, поскольку эти угли составляют 70% разведанных запасов твёрдых горючих ископаемых. Для решения этой проблемы необходимо глубокое исследование структуры этих углей, закономерностей их превращения в процессах термической и термохимической деструкции.