Павлов В.И. Метрология, стандартизация и управление качеством продукции(для угольной промышленности)

Подождите немного. Документ загружается.

17 мая 2001 года принят закон Украины „Об аккредитации органов по

оценке соответствия". Целью закона является обеспечение единой техниче-

ской политики в сфере оценки соответствия и укрепление доверия потреби-

телей к этой деятельности, создание условий для признания результатов сер-

тификации на международном уровне.

Аккредитация – процедура, в которой национальный орган докумен-

тально подтверждает компетентность юридического лица или органа по

оценке соответствия выполнять определенные виды работ (испытания, ка-

либровка, сертификация, контроль).

Орган контроля – орган, который оценивает соответствие путем на-

блюдения, сопровождающееся измерениями, испытаниями и калибровкой.

Деятельность по аккредитации базируется на таких основных принци-

пах: обеспечение равных прав и учета законных интересов всех заинтересо-

ванных сторон, прозрачность деятельности по аккредитации, добровольность

аккредитации, обеспечение участия органов исполнительной власти и обще-

ственных организаций на паритетной основе, учет приоритетности нацио-

нальных интересов, конфендинциальность информации, полученной в про-

цессе аттестации. аккредитация осуществляется национальным органом, ко-

торый является не прибыльной организацией. национальный орган по аккре-

дитации состоит из совета по аккредитации, технического комитета и комис-

сии по аппеляции. аккредитация производится строго по конкретным видам

работ. национальный орган по аккредитации периодически осуществляет

проверку аккредитованных органов сертификации. в случае выявления на-

рушений законодательства может приостановить деятельность по аккредита-

ции или признать недействительным аттестат по аккредитации. на украине

введен национальный знак аккредитации, наличие которого свидетельствует

об аккредитации организации по конкретному виду деятельности. лица, ви-

новные в нарушении законодательства украины в сфере аккредитации, несут

ответственность согласно законам Украины

ТЕМА 3. МЕТРОЛОГІЯ І СТАНДАРТИЗАЦІЯ У ВУГІЛЬНІЙ

ПОМИСЛОВОСТІ

4. ЛЕКЦИЯ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИТСТИКА КАЧЕСТВА УГЛЕЙ

УКРАИНЫ

4.1 Геофизические факторы генезиса углей и их влияние

на показатели качества

Исходным материалом для образования ископаемых углей служили бо-

гатейшая растительность каменноугольного и смежных с ним геологических

периодов, скопления микроорганизмов и водорослей (планктона), населяв-

ших водоемы и лагуны.

Опыты по искусственному получению углей показали, что бурые, ка-

менные угли и антрацит представляют отдельные стадии процесса обуглеро-

живания первичного материала.

Предполагается, что образование важнейших залежей углей началось

примерно 265 млн. лет назад. Жаркий и влажный климат того времени спо-

собствовал произрастанию лесов, занимавших большую территорию. Расте-

ния отмирали, образовывая мощные наслоения растительных остатков - бу-

дущие пласты угля. Под воздействием кислорода и различных микроорга-

низмов скопления остатков растительности последовательно претерпевали

процессы разложения, которые имели следующие формы:

тление - разложение на воздухе, при котором остатки растительности

разлагались в условиях свободного доступа кислорода;

гниение - разложение под водой, препятствующей доступу воздуха, при

этом получается твердый остаток перегной, или гумус;

оторфенение - процесс видоизменения вещества в условиях зат-

рудненного доступа кислорода воздуха к остаткам растений. Скопившиеся на

берегах морей, рек, других водоемов или на болотах растительные остатки

подвергались окислению при недостатке кислорода; затем по мере покрытия

их водой или опускания на дно водоема доступ воздуха прекращался полно-

стью и дальнейшее разложение остатков продолжалось за счет кислорода са-

мих растений с одновременным увеличением содержания в них

Так начинался и протекал процесс медленного обуглероживания раститель-

ных остатков и образования из них торфа.

Гнилостное брожение - процесс, протекавший в стоячих водах, на по-

верхности которых развивалось огромное количество микроводорослей и од-

ноклеточных. Отмирающий планктон после опускания на дно водоемов под-

вергался разложению без доступа кислорода, в результате чего образовывал-

ся гнилостный ил, или сапропель. В дальнейшем сапропель под наносами

горных пород постепенно уплотнялся и превращался в слои (пласты) твердо-

го горючего вещества, т. е. сапропелевые угля.

Гумусовые угли по сравнению с сапропелевыми обладают меньшей

влажностью, более высокими содержанием водорода и выходом летучих ве-

ществ.

В результате геологических изменений первоначальное материальное

вещество угля превращалось в различные виды углей - гумусовые, сапропе-

левые или их разновидности. Преобладающее большинство разведанных и

разрабатываемых угольных месторождений содержат гумусовые угли.

Различают три последовательные стадии образования гумусовых углей:

в первую стадию образуется торф, во вторую - бурый уголь, а в третью - ка-

менный уголь.

Торф превращается в бурый уголь только после разложения раститель-

ных остатков и образования на торфянике кровли из минеральных веществ. В

этот период начинается процесс уплотнения и обезвоживания торфа.

Бурые угли представляют собой определенную стадию преобразования

гумусового вещества (торфа) в результате воздействия на него различных

факторов углеобразования: времени, давления и повышенной температуры.

Влияние новых геологических воздействий вызывает с течением времени пе-

реход бурых углей в каменный материал.

Каменные угли представляют собой смесь продуктов глубокого изме-

нения органических соединений, битумов и гуминовых веществ, В неокис-

ленных каменных углях нет землистых или рыхлых составных частей, харак-

терных для бурых углей. Каменные угли имеют плотное сложение, обуслов-

ленное высоким давлением, которое испытывали эти угли в пласте. Наиболее

метаморфизованные каменные угли - антрациты.

Состав и свойства ископаемых углей обусловлены: первоначальным

составом и свойствами исходного материнского вещества угля биохимиче-

скими изменениями этого вещества, происходившими главным образом до

образования кровли угольного пласта; процессами метаморфизма, т.е. изме-

нениями и превращениями вещества угля, начавшимися после образования

кровли пласта и протекавшими за время его геологической истории.

Горючие сланцы состоят из органических веществ (сапропелевых или

гумусово-сапропелевых от 10 до 70%), повергшихся геологическим измене-

ниям, и минеральных (илистых, кремнистых) веществ.

4.2 Характеристика месторождений угля по качеству

Более половины мировых запасов углей (свыше 8600 млрд. т) находит-

ся на территории бывшего СССР. Из них около 93% приходится на долю

восточных районов страны и только 7% сосредоточено в европейской части,

на Кавказе и Урале. Вместе с тем из общего потребления угля в СССР на до-

лю европейской части, Кавказа и Урала приходится 69%.добыча угля в СССР

производится в следующих основных угольных бассейнах и месторождени-

ях: в европейской части СССР - донецком, днепровском, Львовско-

Волынском.

Донецкий бассейн расположен на юге европейской части СССР в пре-

делах Донецкой, Луганской и Днепропетровской областей УССР и Ростов-

ской области РСФСР. В бассёйне добывают различные по качеству угли ма-

рок Д, Г, КЖ, К, ОС, Т и антрацит. донецкие угли высокосернистые. Массо-

вая доля серы на сухую массу составляет 1 а в ряде случаев достигает 3,5% и

более. Добывают Донецкие угли только подземным способом. Используют

угли для различных технологических и энергетических целей. Спекающиеся

донецкие угля применяют в основном для производства доменного кокса,

высококачественные антрациты используют в абразивной, электронной, хи-

мической промышленности. Значительная часть донецких углей антрацитов

поставляется электростанциям, на технологические и коммунально-бытовые

нужды.

Днепровский бассейн, расположенный на территории Житомирской,

Винницкой, Киевской, Черкасской, Кировоградской, Днепропетровской и

Запорожской областей, объединяет месторождения бурого угля группы 51 с

массовой долей влаги более 5 серы 3,5.._ и зольностью в среднем 3О%. Уголь

добывают открытым и подземным способами. Свыше 8 всего добываемого

угля подвергается брикетированию, в результате чего получают механически

прочные и влагостойкие брикеты, которые используют для бытовых нужд.

Остальной уголь по ступает на местные электростанции.

Львовско-Волынский бассейн расположен в пределах Львовской и Во-

лынской областей УССР. добывают уголь подземным способом. Газовые и

длиннопламенные угли используют для энергетических целей и коммуналь-

но-бытовых нужд, а также добавляют в качестве компонента к шихте для

коксования

Лекция №5 СОСТАВ УГЛЕЙ

5.1. Основные неорганические компоненты углей

Основной элементный состав: углерод, кислород, азот. Стадии мета-

морфизма по мере его усиления: торф, бурый уголь, каменный уголь и ан-

трацит. Что происходит с элементным составом - содержание углерода уве-

личивается, а газов уменьшается. Торф – 55 - 60% С, 32,5-37,0 О2, 6,3-5,5 Н,

2,0 N. Антрацит - 96% С, 2,0 О2, 2,0 Н, следы N.

Неорганические компоненты углей. В состав углей как рядовых, так и

обогащенных входят в различном соотношении неорганические составляю-

щие - влага и минеральные примеси. Они снижают эффективность использо-

вания углей или делают невозможным их использование без предварительно-

го обогащения.

В л а г а, содержащаяся в углях, снижает теплоту их сгорания. При по-

вышенной влажности ухудшается транспортабельность углей, а в зимних ус-

ловиях они смерзаются в железнодорожных вагонах и штабелях. Влага отри-

цательно влияет также на технологию переработки углей. Большие трудно-

сти возникают при сухом грохочении влажных углей. Влажность углей зави-

сит от их стадии метаморфизма, степени окисления, петрографического со-

става и других факторов.

С е р а является наиболее вредной примесью в углях, поэтому она вы-

деляется в отдельную группу неорганических составных частей. Сера в углях

находится в виде различных соединений (пирита, марказита, сульфатов желе-

за и кальция). Некоторая часть серы входит в состав сложных органических

соединений углей. В отечественных углях преобладает колчеданная сера,

представленная пиритом, который находится в виде прослойков, тончайших

вкраплений и отдельных зерен. Содержание сульфатной серы (солей серной

кислоты) не значительно (0,1—0,2%) В органическом веществе углей иногда

имеется невысокое содержание тонкодисперсной элементарной серы. При

сжигании углей значительная часть сернистых соединений превращается в

диоксид серы (сернистый газ), который вредно действует на здоровье чело-

века, отравляет атмосферу, вызывает коррозию металлов. Донецкий бассейн

содержит угли с относительно малым содержанием серы (1-2%), залегают, в

основном, в центральном западном районах, с большим содержанием серы

(3,5% и более) - в северном районе бассейна.

Минеральные компоненты, содержащиеся в углях, имеют различное

происхождение и могут быть подразделены на четыре основные группы:

1) минералы, принесенные во время осадконакопления в торфяник с

близлежащей суши в виде обломков, листочков, ила. К ним относятся кварц,

слюда, полевые шпаты, пироксены, амфиболы, глинистые минералы, каоли-

нит, гидрослюды, хлориты и смешанослойные силикаты. Для большинства

углей наиболее характерными являются глинистые минералы и кварц. Эти

минералы встречаются обычно в виде прослойков, линзочек или равномерно

распределяются в органическом веществе, образуя высокозольный уголь;

2) минералы, выделившиеся из растворов, насыщающих торфяник, на

ранних и поздних этапах преобразования осадка в твердую породу. Наиболее

характерные минералы этой группы - сернистые соединения железа (пирит,

марказит), карбонаты кальция, магния и железа (кальцит, доломит, анкерит,

сидерит). Минералы этой группы распределяются в самом органическом ве-

ществе углей часто в тонкодисперсном виде, например пирит, трудно извле-

каемы при обогащении;

З) минералы, попавшие в уже сформировавшиеся угольные пласты из

растворов вмещающих пород. К минералам этого типа относятся гипс, ме-

лантерит (водный сульфат железа), эпсомит (водный сульфат магния), галит

(поваренная соль), вторичные сульфиды железа, меди, цинка, кварц. Минера-

лы этой группы приурочены к трещинкам в углях или образуют почки и стя-

жения. При определенном измельчении углей происходит раскрытие таких

минералов, благодаря чему становится возможным их эффективное извлече-

ние;

4) минералы в виде обломков вмещающих пород, попавшие в уголь при

добыче. Это различные глинистые минералы (каолинит, гидрослюды, смеша-

нослойные силикаты, монтморил лонит, хлориты), кварц, слюды, полевые

шпаты. При карбонатной кровле возможно попадание в уголь кальцита и до-

ломита. Минералы четвертой группы не связаны с угольным веществом. Об-

ломки почвы и кровли, попадающие в угли, представляют собой агрегаты из

нескольких минералов.

Содержание минеральных примесей в углях принято характеризовать

косвенным показателем - з о л ь н о с т ь ю, определяемой сжиганием уголь-

ной пробы определенной массы в стандартных условиях. Зола состоит в ос-

новном из оксидов кремния, алюминия, железа, содержание которых для раз-

личных углей изменяется в широких пределах. Кроме оксидов указанных

элементов в зоне углей присутствуют оксиды кальция, магния и ряда других

элементов.

5.2. Редкоземельные и токсичные элементы в углях Донбасса

Кроме основных элементов, как уже говорилось раньше, в углях есть

еще другие элементы, в сравнительно малом процентном отношении, но мо-

гущих иметь существенное значение для технологов.

Их две группы:

1 - элементы не имеющие промышленного значения, но могут иметь

концентрации опасные для здоровья шахтеров и потребителей угля. Это

ртуть, мышьяк, фосфор, медь. сера (минеральная и органическая) радиоак-

тивные элементы:

2 - редкоземельные металлы могущие иметь промышленные концен-

трации: чаще всего это германий, титан, иттрий, скандий. Последний дороже

золота и платины. Запасы германия постоянно контролируются и отражаются

в пятилетних технических программах развития горных работ во многих

холдингах. Кроме германия для остальных указанных элементов пока нет

технологии промышленного извлечения. Однако значимость этих элементов

постоянно возрастает и, в настоящий момент идут широкомасштабные изы-

скания способов их извлечения. Сложность заключается, в том, что промыш-

ленная концентрация этих металлов возникает после сжигания угля. Но при

сжигании металлы окисляются, образуя трудно разрушаемые соединения с

другими элементами.

В углях шахтных полей 176 шахт установлено 16 токсичных элементов,

которые характеризуются такой распространенностью: ртуть выявлена в 24

шахтных полях, мышьяк - 20, литий - 14, ниобий - 10, фосфор - 9, марганец -

6, свинец - 6, ванадий - 5, сурьма - 4, медь - 4, хром - 3, висмут - 2, кадмий - 1,

цинк - 1 и фтор - 1. Среди токсичных элементов 8 халькофильных (ртуть,

мышьяк, медь, свинец, сурьма, кадмий, цинк и висмут), 7 литофильных (ли-

тий, ниобий, фосфор, марганец, ванадий, хром и фтор) и 1 сидерофильный

(молибден).

Ртуть в опасных количествах установлена в углях 13,1% шахтных по-

лей. Она не выявлена в углях северной и в качестве токсичного элемента от-

мечена в углях центральной группы угленосных районов (Должано-

Ровенецкий - 3, Боково-Хрустальский - 14 и Центральный - 6). Среднее со-

держание токсиканта изменяется от 0 (шахтное поле шахты им.Мельникова

Лисичанского района и др.) до 8,7 г/т (шахтное поле шахты "Южная" Цен-

трального района). Повышенные содержания ртути отмечены в углях шахт-

ных полей шахты "Миусинская" (3,4 г/т), шахтоуправлений Новопавловское

(3,3 г/т) и Яновское (3,2 г/т) Боково-Хрустальского района, ГХК (ПО) "Дзер-

жинскуголь" (2,3 г/т), "Донбассантрацит" (2,0 г/т) и "Антрацит" (1,7 г/т), Бо-

ково-Хрустальского (1,9 г/т), Центрального (1,2 г/т) и Должано-Ровенецкого

(0,4 г/т) угленосных районов, центральной группы (0,9 г/т) угленосных рай-

онов, встречаемость - ГХК (ПО) "Дзержинскуголь" (0,86), "Антрацит" (0,83)

и "Донбассантрацит" (0,82), Боково-Хрустальского (0,82), Центрального

(0,24) и Должано-Ровенецкого (0,16) угленосных районов, центральной груп-

пы (5,8) угленосных районов (табл.).

Мышьяк выявлен в углях 11,4% шахтных полей. В разных количествах

он распространен в углях шахтных полей всех угленосных районов. Его со-

держание колеблется от 0 (шахтное поле шахты "Горская" Алмазно-

Марьевского района) до 528,2 г/т (шахтное поле шахты "Новая" Центрально-

го района). Повышенные содержания токсиканта установлены в углях шахт-

ных полей шахтоуправления "Новопавловское" (598,2 г/т), шахт "Красный

профинтерн" (455,5 г/т) и им.Румянцева (450,0 г/т), ГХК "Дзержинскуголь"

(380,1 г/т), "Артемуголь" (288,6 г/т) и "Орджоникидзеуголь" (274,6 г/т), Цен-

трального (314,3 г/т), Должано-Ровенецкого (161,9 г/т) и Боково-

Хрустальского (155,5 г/т) угленосных районов, центральной группы (169,2

г/т) угленосных районов, встречаемость - ГХК (ПО) "Дзержинскуголь (0,57),

"Артемуголь" (0,44) и "Орджоникидзеуголь" (0,44), Центрального (0,48), Бо-

ково-Хрустальского (0,12) и Должано-Ровенецкого (0,11) угленосных рай-

онов, восточной группы (0,5) угленосных районов (табл.).

Распространение токсичных

элементов

0 5 10 15 20

элементы

количество шахтныхполей