Влияние марочного состава углей на технические характеристики энергетических угольных смесей

Проведено исследование взаимного влияния качественных характеристик углей разных стадий метаморфизма на технологические свойства получаемых на их основе трехкомпонентных энергетических смесей. Особое внимание уделяется выбору и обоснованию аддитивных параметров качества углей для прогнозирования топливных смесей с заданными теплотехническими свойствами. Во введении описаны проблемы, с которыми сталкиваются энергетики при формировании многокомпонентных топливных смесей; отражены аспекты, связанные с трудностями прогнозирования состава угольных смесей. В качестве методов исследования использованы стандартные методы оценки качества углей: технический анализ (влажность, зольность, выход летучих веществ), определение теплоты сгорания углей, петрографический анализ, анализ химического состава золы. Показано, что различия марочного состава, степени метаморфизма, петрографических и минералогических особенностей углей оказывают существенное влияние на свойства получаемых на их основе топливных смесей. Установлено, что такие параметры, как влагосодержание, зольность, выход летучих веществ, теплота сгорания и химический состав золы, можно считать аддитивными и использовать их для расчета состава топливных смесей по заданным критериям качества топлива. Петрографические параметры – содержание спекающих и отощающих компонентов, а также показатель отражения витринита – не являются аддитивными. 

Патраков Ю. Ф., Семенова С. А., Яркова А. В. Влияние марочного состава углей на технические характеристики энергетических угольных смесей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 9. – С. 103–114. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_9_0_103.

Исследование выполнено за счет грантов РНФ (соглашение № 25-17-20003 от 14.05.2025 г.) и Кемеровской области – Кузбасса (соглашение № 03/2025 от 10.04.2025 г.).

Патраков Юрий Федорович¹ — д-р хим. наук, профессор, зав. лабораторией, e-mail: yupat52@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-8087-7563,
Семенова Светлана Александровна¹ — канд. хим. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, e-mail: semlight@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-2048-4423,
Яркова Анастасия Владимировна¹ — ведущий инженер, e-mail: nas.yarkova1998@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0004-1619-9541,
¹ Федеральный исследовательский центр Угля и углехимии Сибирского отделения РАН, Институт угля. 

Патраков Ю.Ф., e-mail: yupat52@gmail.com.

1. Алехнович А. Н. Характеристики и свойства энергетических углей. — Челябинск: Цицеро, 2012. — 549 с.

2. Оптимизационные исследования энергетических установок и комплексов / Под ред. А. М. Клера, Э. А. Тюриной. — Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2016. — 298 с. 

3. Коваль Т. В., Кудряшов А. Н. Оценка шлакующих и загрязняющих свойств углей, сжигаемых на тепловой электроцентрали ПАО «Иркутскэнерго» // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2020. — Т. 24. — № 3. — С. 639—648. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-3-639-648.

4. Xi-j G., Ming Ch., Jia-wei W. Coal blending optimization of coal preparation production process based on improved GA // Procedia Earth and Planetary Science. 2009, vol. 1, article 654. DOI: 10.1016/j.proeps.2009.09.103.

5. Yin Q., Xiong Z., Zhang Q., Hu Ji. Structure optimization of coal blending equipment in coking // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018, vol. 423, no. 1, article 012091. DOI: 10.1088/1757-899X/423/1/012091.

6. Азев В. А., Попов Д. В. Управление качеством товарной продукции в условиях отработки сложноструктурного угольного месторождения // Горные науки и технологии. — 2020. — № 5(20). — С. 119—130. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-2-119-130. 

7. Li L., Zhou L., Ren Q., Cui R., Yang S., Li W., Dong S. Influence of ash composition on slag properties and network structure in coal gasification fine slag: A high-temperature melting perspective // Energy. 2025, vol. 329, article 136816. DOI: 10.1016/j.energy.2025.136816.

8. Liu B., Peng D., Chen S. Constraint-aware coal blending optimization for coal-fired power plants using random forest and coati optimization // Applied Sciences. 2026, vol. 16, article 4582. DOI: 10.3390/app16104582.

9. Патраков Ю. Ф., Семенова С. А., Яркова А. В. Обоснование выбора оптимальных технологических параметров для формирования энергетических угольных смесей // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2025. — № 11. — С. 31—37.

10. Патраков Ю. Ф., Семенова С. А., Степаненко А. А., Клейн М. С., Вахонина Т. Е. Сочетание методов сухого и мокрого обогащения для повышения качества угольных отсевов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2025. — № 6. — С. 156—168. DOI: 10.15372/FTPRPI20250616. 

11. van Krevelen D. W. Coal: typology, physics, chemistry, constitution. Amsterdam, New York: Elsevier, 1993, 979 p.

12. Станкевич А. С., Станкевич В. С. Определение технологической ценности углей, используемых для производства кокса // Кокс и химия. — 2011. — № 67. — С. 2—10. 

13. Заостровский А. Н., Исмагилов З. Р. Рефлектограммный анализ углей и шихт Кузнецкого бассейна // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2021. — № 3. — С. 48—57. DOI: 10.26730/1999-4125-2021-3-48-57.

14. Еремин И. В., Арцер А. С., Броновец Т. М. Петрология и химико-технологические параметры углей Кузбасса. — Кемерово: Притомское изд-во, 2000. — 399 с.

15. Шпирт М. Я., Артемьев В. Б., Силютин С. А. Использование твердых отходов добычи и переработки углей. — М.: Горное дело, ООО «Киммерийский центр», 2013. — 432 с.

16. Алехнович А. Н. Экспертная оценка и прогнозирование шлакующих свойств углей // Электрические станции. — 2015. — № 8. — С. 7—17. 

17. David A. B., Brian F. T., Maohong F. Coal gasification and its application. Oxford: Elsevier, 2011, 399 р. DOI: 10.1016/C2009-0-20067-5.

18. Алехнович А. Н., Артемьева Н. В., Богомолов В. В. Определение и оценка абразивности углей // Электрические станции. — 2020. — № 8. — С. 16—23. DOI: 10.34831./ЕР.2020.1069.8.004.

19. Герасимова Н. П. Золовой износ поверхностей нагрева котлоагрегатов // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2020. — Т. 24. — № 3. — С. 596—605. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-3-596-605.

20. Гущина Т. О., Соколовская Е. Е., Эпштейн С. А., Фоменко Н. А. Отходы добычи и переработки углей. Методические подходы к оценке их экологической безопасности и направлений использования. Часть 4. Критерии оценки рисков дренажа кислых стоков при складировании и использовании отходов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 4. — С. 69—84. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_69.

21. Chen Y., Fan Y., Huang Y., Liao X., Xu W., Zhang T. A comprehensive review of toxicity of coal fly ash and its leachate in the ecosystem // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2024, vol. 269, article 115905. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2023.115905.

22. Seraya N., Litvinov V., Daumova G., Shaikhov M., Ramazanova R., Aubakirova R. Features of ash and slag formation during incomplete combustion of coal from the Кarazhyra deposit in small- and medium-scale power plants // Processes. 2025, vol. 13, no. 8, article 2467. DOI: 10.3390/pr13082467.