Сравнительная характеристика антрацитов различных месторождений и изменения их свойств при термической обработке

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _______________________________________2012, том 55, №4___________________________________

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 662.66

М.М.Вохидов*, А.Муродиён, Б.С.Азизов, П.Муродиён, А.Г.Сафаров* СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АНТРАЦИТОВ РАЗЛИЧНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ИЗМЕНЕНИЯ ИХ СВОЙСТВ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт металлургии» Государственного унитарного предприятия «Таджикская алюминиевая компания», Физико-технический институт им. С.У.Умарова АН Республики Таджикистан

Анализ свойств антрацитов и результаты исследования показывают, что Назар-Айлокский антрацит как местное сырье можно использовать при производстве холоднонабивной подовой массы для набойки катодных межблочных швов подины электролизёров.

Ключевые слова: антрацит - Назар-Айлокское месторождение - сравнительная характеристика -холоднонабивная подовая масса - алюминиевый электролизёр.

Как известно, антрацит является основным компонентом для производства угольных футеро-вочных материалов, применяется в производстве электродной продукции, а так же для изготовления углеграфитовых масс для набойки межблочных швов подины алюминиевых электролизёров.

В странах СНГ антрациты встречаются на Украине (Донецкий бассейн), России (Горловский, Колыванский, Ургунский бассейны), в Таджикистане (месторождение «Назар-Айлок») и др. Из стран дальнего зарубежья, антрациты которых очень похожи на антрацит «Назар-Айлока», следует отметить месторождение «Ха-Ту» (Вьетнам).

Антрациты разных месторождений отличаются как по петрографическому составу, так и по степени метаморфизма. Например, по данным петрографических исследований, антрациты Донецкого бассейна содержат преимущественно компоненты группы витринита (70-80%), антрациты же Гор-ловского бассейна характеризуются большим содержанием компонентов группы фюзинита (55-60%) и представлены, в основном, кларенодюреновыми и дюреновыми литотипами [1]. В антрацитах месторождения «Назар-Айлок» в вещественном составе органической массы преобладает витринит, что указывает на клареновый и ультраклареновый характер угля [2].

Данное месторождение приурочено к нерасчленённой нижнесреднеюрской угленосной формации, распространённой на небольшой площади среднепалеозойских осадочно-метаморфических образований Раштского хребта [3]. По составу угли пластов IV и VI месторождения «Назар-Айлок» близки к уникальным по техническому качеству антрацитам Вьетнамского месторождения «Ха-Ту».

Сравнительная оценка исходных материалов показывает, что антрациты Назар-Айлока и ХаТу заметно отличаются от антрацитов Донецкого и Горловского бассейнов (табл. 1). У Назар-

Адрес для корреспонденции: Вохидов Миробид Мирвохидович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, улАйни, 299/1, Физико-технический Институт АН Республики Таджикистан. E-mail: supergold84@mail.ru

Айлокского антрацита пониженная плотность, несравненно большой выход летучих веществ и низкая отражательная способность. Подобная картина наблюдается с антрацитом Ха-Ту. Эти антрациты отличаются благоприятным сочетанием свойств: низким содержанием серы и золы.

Таблица 1

Сравнительная характеристика свойств исходных антрацитов разных месторождений [4-6]

Показатели Назар-Айлок Вьетнам, Ха-Ту [4]. Донецкий бассейн*[2]. Горловский бассейн** [1].

Кажущаяся плотность, г/см3 1.42 1.42 1.71 1.66

Выход летучих веществ, мл/г 290.00 280.00 75.00 117.50

Содержание золы, % 2.30 2.60 3.40 3.95

Содержание серы, % 0.19 0.57 1.14 0.26

Отражательная способность, % 3.11 4.00 5.95 4.80

Электросопротивление, Ом-мм2/м 1.5106 - 1.0*105 1.0107

Примечание: * - соответствуют антрацитам шахты № 66, 67 и «Красный партизан»; ** - соответствуют антрацитам «Колыванский» и «Листвянский» (величины усреднены).

Наблюдаются и характерные различия в изменении свойств антрацитов в процессе термообработки. Термическая обработка антрацита месторождения «Назар-Айлок» производилась в печи сопротивления при температуре в среднем 1200°С. Интервалы термообработки от 100 до 1200°С со скоростью нагрева 5°С в мин и выдержкой 2 ч при максимальной температуре. Следует отметить, что по мере повышения температуры происходит уплотнение углеродного материала антрацита и увеличение истинной плотности, особенно у антрацитов Назар-Айлока и Ха-Ту. Представляло интересным сравнить показатели качества при определенной температуре, например при температуре 1000°С

Таблица 2

Сравнительная характеристика угольной продукции, изготовленной на различающихся по составу

антрацитах [4-6]

Антрацит Показатели

Зола, % Сера, % Прочность при сжатии, кг/см2 Электросопротивление, Ом-мм2/м Кажущ. плотность, г/см3 Истинная плотность, г/см3

Горловский бассейн [1] 4.60 0.60 300.00 2850.00 1.54 1.70

Донецкий бассейн [ 2] 3.00 0.50 270.00 1770.00 1.54 1.80

Ха-Ту [ 4] 3.60 0.18 - 1800.00 - -

Назар-Айлок 3.22 0.20 310.00 1200.00 1.40 1.74

Как видно из табл.2, содержание золы, серы, кажущаяся и истинная плотности термообработанных антрацитов Назар-Айлока меньше по сравнению с антрацитами Горловского и Донецкого бассейнов.

Эти факты свидетельствуют о высоком качестве и низком метаморфизме антрацита Назар-Айлока. Изготовленные образцы на основе антрацита Украины и России имеют чуть больше кажущуюся и истинную плотности. Это свидетельствует о раннем возрасте антрацитов и что, кроме вит-ринита, в вещественном составе органической массы присутствует фюзинит. По механической прочности на первом месте стоит антрацит Назар-Айлока.

С целью комплексной оценки и определения пригодности антрацита месторождения «Назар-Айлок» в качестве сырья для изготовления угольной продукции, производилось технологическое опробование на образцах угольной продукции. Для этого пробы антрацита подвергались дроблению, рассеву и по рецепту изготовления холоднонабивной подовой массы (ХНПМ) для алюминиевых электролизёров методом прессования готовились образцы диаметром 60 мм. Спрессованные образцы обжигались в лабораторной обжиговой печи по графику обжига в течение 24 ч. Максимальная температура обжига составляла 1000°С.

Таблица 3

Результаты лабораторных испытаний по приготовлению холоднонабивной антрацитовой подовой

массы

Связующее Показатели качества

Oбщее содержание, % Золь- ность, % Усадка, % Мех. прочность, кг/см2 Порис- тость, % Уплотняемость, сек Объемная плотность, г/см3 Истинная плотность, г/см3

1 2 3 4 5 6 7 8

12.0 3.50 0.100 368 20.8 4 1.39 1.74

12.5 3.52 0.108 365 21.0 5 1.40 1.75

13.0 3.51 0.106 368 20.1 4 1.39 1.73

13.5 3.50 0.114 364 20.3 7 1.40 1.76

14.0 3.48 0.105 365 21.0 8 1.38 1.73

12.0 3.45 0.100 368 21.2 2 1.39 1.72

12.5 3.43 0.122 365 21.6 2 1.38 1.72

1 2 3 4 5 6 7 8

13.0 3.56 0.132 368 21.5 4 1.39 1.73

13.5 3.58 0.155 340 23.2 5 1.35 1.76

14.0 3.60 0.175 321 23.1 8 1.33 1.76

12.0 3.40 0.110 326 22.0 3 1.35 1.72

12.5 3.45 0.130 368 23.0 2 1.35 1.71

13.0 3.48 0.134 344 22.8 3 1.33 1.72

13.5 3.51 0.170 344 23.0 6 1.33 1.72

14.0 3.53 0.174 358 23.2 6 1.33 1.71

12.0 3.41 0.142 368 21.8 2 1.36 1.73

12.5 3.41 0.150 372 21.6 3 1.37 1.74

13.0 3.46 0.167 359 22.5 3 1.35 1.72

13.5 3.50 0.182 344 21.8 10 1.33 1.74

14.0 3.52 0.185 356 22.7 7 1.33 1.74

Обожжённые образцы анализировались с определением ряда технологических характеристик. Результаты исследования приведены в табл. 3 и сравнивались с другими антрацитами, например Донецкого бассейна, из которого были изготовлены ХНПМ (см. табл. 4).

Как видно из табл. 4, все показатели качества ХНПМ соответствуют техническому условию ТУ 1913-109-021-99 «Приготовление массы антрацитов подовой холоднонабивной».

Таблица 4

Результаты лабораторных испытаний по приготовлению холоднонабивной подовой массы на основе

украинского антрацита

Связующее Показатели качества

Общее содержание, % Зольность, % Усадка, % Мех. прочность, кг/см2 Пористость, % Уплотняемость, сек Объемная плотность, г/см3 Истинная плотность, г/см3

2 3 4 5 6 7 8 9

12.0 3.78 0.105 307 23.3 3 1.43 1.82

12.5 3.70 0.108 336 24.0 9 1.44 1.81

13.0 3.77 0.110 316 24.0 4 1.43 1.83

13.5 3.75 0.112 304 24.2 2 1.44 1.80

14.0 3.55 0.115 299 24.5 4 1.42 1.79

12.0 3.72 0.009 355 22.0 4 1.45 1.81

12.5 3.68 0.100 337 22.5 2 1.45 1.80

13.0 3.67 0.105 323 23.0 3 1.45 1.82

13.5 3.80 0.110 335 23.2 4 1.45 1.83

14.0 3.68 0.115 304 24.5 6 1.44 1.80

12.0 3.67 0.102 347 21.0 5 1.44 1.82

12.5 3.80 0.105 309 23.8 3 1.42 1.83

13.0 3.82 0.110 310 24.8 4 1.47 1.84

13.5 3.78 0.112 323 21.5 6 1.45 1.83

14.0 3.66 0.116 343 22.1 3 1.44 1.81

12.0 3.69 0.008 312 24.2 4 1.44 1.82

12.5 3.70 0.010 313 23.5 5 1.43 1.80

13.0 3.72 0.108 322 23.7 5 1.45 1.80

13.5 3.68 0.110 297 23.9 4 1.42 1.81

14.0 3.80 0.120 302 24.3 7 1.44 1.82

Таким образом, на основе приведённых сравнительных характеристик антрацитов различных месторождений и полученных экспериментальных результатов можно рекомендовать антрацит На-зар-Айлокского месторождения для производства холоднонабивной подовой массы с целью набойки межблочных швов подины алюминиевых электролизеров.

Поступило 24.04.2012 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бочкарева К.И., Осташевская Н.С. и др. - В кн.: Исследование каменных углей Сибири. - Новосибирск: СО Наука, 1974.

2. Кудрявцев В.Н., Нестеров В.Н. и др. - Уголь, 1988, № 3, с. 4.

3. Валиев Ю.А., Гофен Г.И., Пачаджанов Д.Н. - Геохимия, 1993, № 2, с. 243-251.

4. Горбанева Л.В., Бекасова В.Н., Кондрашенкова Н.Ф. - Сб. научных трудов производства углеродных материалов. - М.: НИИ графит, 1980, с. 54-61.

5. Бекасова В.Н., Горбанева Л.В. - Сб. научных. трудов «Сырьевые материалы электродного производства» ГосНИИЭП. - М.: НИИ графит, 1986, с. 39-45.

6. Атманский А.И., Кондрашенкова Н.Ф. и др. - Совершенствование технологии и улучшение качества электродной продукции. Сб. научных трудов ГосНИИЭП, вып. 7, 1974, с. 133-140.

М.М.Во^идов*, А.Муродиён, Б.С.Азизов, П.Муродиён, А.Г.Сафаров*

МУЦОИСАИ ХАРАКТЕРИСТИКИИ АНТРАСИТ^ОИ ГУНОГУНМАЪДАН ВА ТАГЙИРЁБИИ ХОСИЯТ^ОИ ОЩО ^АНГОМИ КОРГАРДИ ГАРМЙ

Муассисаи давлатии «Пажу^ишгохи илмию тащицотии металлургия»-и Корхонаи во^иди давлатии «Ширкати Алюминийи Тоцик»,

*Инистути физикаву техникаи ба номи С.У.Умарови Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон

Тахлили хосиятхои антраситхо ва натичаи тачрибахо нишон доданд, ки антрасити маъдани Назар-Айлок хамчун маводи ватанй дар тайёр намудани хамираи сарди углеграфитй, ки ба воситаи он таркишхои байни блокхои катодиро пур мекунанд истифода бурдан мумкин аст.

Калима^ои калиди: антрасити Назар-Айлоц - муцоисаи характеристики - хамираи сарди шифти (ХСШ) - электролизёри алюмини.

M.M.Vohidov*, A.Murodiyon, B.S.Azizov, P.Murodiyon, A.G.Safarov*

THE COMPARATIVE CHARACTERICTIC OF ANTHRACITES VARIOUS DEPOSITS AND CHANGES OF THEIR PROPERTIES AT THERMAL PROCESSING

State Enterprise «Research Institute of Metallurgy»,

State Unitary Enterprise «Tajik Aluminum Company»,

S.U. Umarov Physical-Technical Institute, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The comparative characteristic of anthracites and the results of experiments have shown, that the anthracite of Nazar-Aylok deposit as a native raw material it is possible to use in preparing cold carbon graphite mass by means of which used to full the holes between cathodic blocks.

Key words: anthracite of Nazar-Aylok - the comparative characteristic - cold carbon - aluminium cell.