VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Многочисленные исследования, выполненные за последние годы, показывают, что спрос на уголь будет неуклонно расти на протяжении будущих нескольких десятков лет.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) представляет собой одну из основ развития экономики современного общества. Темпы научно-технического процесса, интенсификации общественного производства, повышения технического уровня и улучшения труда в значительной мере определяются состоянием энергетики страны. Именно поэтому во всех странах мира уделяется большое внимание проблеме развития энергетической базы. Роль энергетики возрастает еще больше в связи с прогрессирующим истощением обычных ресурсов (нефть, газ, уголь и др.) и все более заметным, иногда уже необратимым изменением (загрязнением) окружающей среды, сопровождающим работу энергоустановок.

Экономное и экологически чистое расходование энергии становится одной из основных задач инженерной деятельности в любой отрасли. Поэтому эффективному использованию природных ресурсов, защите окружающей среды уделяется большое значение. Так как использование высококачественного вида угля не всегда представляется возможным и целесообразным, а так же учитывая тенденции развития ТЭК, все большее значение приобретает ориентация теплоэнергетики на использование дешевых и легкодоступных низкосортных местных топлив [1].

Актуальность темы исследования. Запасы угля в мире существенно выше, чем нефти и газа рассматриваются в перспективе в качестве основных энергетических топлив. Поэтому необходимо стимулировать работы по исследованию в области угольной промышленности. Уголь в ближайшем будущем останется главным источником энергии. В связи с этим внимание уделяется низкосортным энергетическим топливам, таким как лигниты и бурый уголь.

Целью работы является изучение и энергетический анализ качественных характеристик лигнитов Горностаевского месторождения Восточно-Казахстанской области (ВКО).

Для решения вышеназванной цели были поставлены задачи:

- исследование состава и качественных характеристик лигнитов Горностаевского месторождения;

- сравнение качественных характеристик лигнитов и разных видов угля месторождений РК.

Горностаевское месторождение лигнитов расположено в Бескарагайском районе Восточно-Казахстанской области в 100 км западнее г. Семей на трассе железной дороги г. Семей - г. Павлодар. Основное полезное ископаемое месторождения - кобальто-никелевые руды, а лигниты являются сопутствующими [2].

В районе месторождения есть вся необходимая для ведения разведочных работ инфраструктура:

- железная дорога г. Семей - г. Павлодар;

- шоссе с асфальтовым покрытием г. Семей - г. Курчатов;

- на юге месторождения проходит ЛЭП напряжением 220 тыс. вольт;

- в 24 км к западу от месторождения расположен г. Курчатов, в котором возможно проживание коллектива работников горного предприятия.

Участок месторождения характеризуется довольно ровной поверхностью с абсолютными отметками рельефа в пределах (173÷183) м. Почвенно-растительный слой развит слабо и не повсеместно, мощность его не более (5÷10) см. Растительный мир скуден и представлен, в основном, степными растениями: ковыль, полынь.

Климат района месторождения резко континентальный. Среднегодовое количество осадков составляет 330 мм, наибольшее их количество выпадает в весеннее и осеннее время в виде дождей. В летнее время осадков выпадает мало, снежный покров устанавливается в середине ноября. Толщина его к концу зимнего сезона достигает (25÷30) см. Глубина промерзания грунта (1,0÷1,5) м, к началу апреля снег тает. В районе часто дуют ветры, высушивающие почву летом и вызывающие сильные бураны зимой. Преобладающее направление ветров в летнее время западное и юго-западное.

В 1960-68 годах в пределах Горностаевского ультрабазитового пояса поисковые и поисково-оценочные работ проводила Горностаевская (Семейтауская) геологоразведочная партия Семипалатинской комплексной ГРЭ. В процессе работ месторождение было изучено до глубины (50÷75) м в Левобережной части и до глубины 150 м в Правобережной части и составлен чертеж геологического разреза (рисунок 1). Было установлено, что в районе Горностаевского месторождения кобальто-никелевых руд располагаются:

- месторождение известняков;

- месторождение бурых углей (лигнитов) с янтарем;

- месторождение керамических глин;

- месторождение песчано-гравийной смеси.

Рисунок 1 - Геологический разрез Горностаевского месторождения ВКО

Лигнит (от лат. lignum - дерево, древесина) - ископаемая, слабоуглефицированная древесина (главным образом хвойных растений) бурого цвета, сохранившая анатомическое строение растительных тканей и по внешнему виду сходная с неизмененной древесиной. Лигнитом называют также бурый уголь, содержащий обильные включения плохо разложившихся древесных остатков (лигнитовый уголь). В некоторых зарубежных странах к лигниту относят слабоуглефицированные разности бурых углей

На основании анализов проб, проведенных в лаборатории, были рассчитаны качественные характеристики лигнитов Горностаевского месторождения. Для сравнения были взяты еще три марки угля наиболее распространенных в Казахстане.

По полученным данным были построены графики для более наглядного сравнения этих углей[3]. На графиках синим цветом показаны лигниты, зеленым уголь Карагандинского месторождения, красным уголь Каражиринского месторождения, желтым уголь Экибастузского месторождения. На рисунке 2 показан график, где сравнивается общая влага углей, на рисунке 3 график сравнения зольности углей, а на рисунке 4 показан график, где сравнивается низшая теплота сгорания углей.

Рисунок 2 - Общая влага                                  Рисунок 3 - Зольность

Рисунок 4 - Низшая теплота сгорания

В результате проделанной работы были получены следующие выводы:

- Горностаевское месторождение располагается в удобном месте для добычи полезных ископаемых и в частности лигнитов, из-за близкого расположения железных дорог и трасс Республиканского значения;

- так как лигниты являются попутным полезным ископаемым к кобальто-никелевым рудам, их добыча вполне выгодна;

- при исследовании проб лигнитов получены их качественные характеристики и состав: углерод 59,83 %, водород 7,75 %, азот 0,58 %, кислород 27,6 %, сера 4,23 %;

- изучены качественные характеристики наиболее распространённых углей Казахстана;

- сравнение лигнитов Горностаевского месторождения показали то, что их состав и качественные характеристики близки к бурым углям Экибастузского месторождения и пригодны для сжигания в котельных малых мощностей;

Список использованной литературы

1 Вавилов В.И. Исследование эффективности сжигания низкосортного твердого топлива в паровых и водогрейных котлах малой и средней мощности с двухъярусной топкой: дис. - Хабаровск 2009. - 145 с.

2 Протокол заседания технического Совета Казахстанское территориальное управление геологии и недропользования от 04.07.2007 г. №323

3 Кузнецов Н.В., Митор В.В., Дубовский И.Е., Карасина Э.С. Тепловой расчет котельных агрегатов // Под ред. Н.В. Кузнецова и др. - М.: «Энергия», 1973. - 296 с.