X X X III S Y M P O Z J U M nt. G E O L O G IA F O R M A C J I W Ę G L O N O Ś N Y C H P O L S K I A K A D E M IA G Ó R N IC Z O -H U T N IC Z A w K rak ow ie, 2 1-22 k w ietn ia 20 1 0 r.
B arbara B ielow icz
W S PÓ Ł Z A L E Ż N O ŚĆ W A R T O ŚC I W SPÓ Ł C Z Y N N IK A ŚR E D N IE J R E F L E K S Y JN O Ś C II C IE PŁ A SPA L A N IA W ĘG LA B R U N A T N E G O ZE Z Ł Ó Ż POLSK I
C O R R E L A T IO N O F R A N D O M R E F L E C T A N C E A N D G R O S S C A L O R IF IC V A L U E IN L O W -R A N K C O A L F R O M P O L A N D
A b stract
P re se n ted th esis fo c u ses on statistical an aly sis o f 150 lo w ran k co al sam p les. T est o f c o rrelatio n b etw een h u m in ite /v itrin ite random re fle ctan ce an d g ro ss c alo rific v alu e in m o istu re ash free b a sis h as been d o n e. T est re su lts sh o w clearly th a t co rre latio n b e tw ee n these p aram eters is v ery stro n g , w ith c o rrelatio n c o efficie n t at 0,96. W hat is m ore, the p o ssib ility o f re p la ce m en t o f g ro ss c alo rific v a lu e w ith ran d o m re flectan ce h as b een evalu ated . A n aly sis has p roved th a t su ch so lu tio n is po ssib le. T h ere has b een p ro p o sed a b o rd e r v alu e b e tw een low - rank B a n d low -rank C at ran d o m reflectan ce o f 0,3 % , w h ile b e tw ee n lo w -ran k B and low - rank A co al at 0,4% .
W p ro w a d z e n ie
K lasyfikacja w ęgla brunatnego je s t obecne ujęta w kilku dokum entach.
W „K lasyfikacji w ęgla w p okładzie” (International..., 1998) ja k o węgiel brunatny (low -rank) uznaw any je s t taki w ęgiel, którego ciepło spalania bez substancji m ineralnej i w stanie całkow itej w ilgotności je s t m niejsze od 24 M J/kg. Param etr ten w yznacza jednocześnie podział w ęgla na trzy klasy zw iązane ze stopniem je g o uw ęglenia tj.: O rtho-lignite, M eta-lignite i Subbitum inous C oal, co w polskiej nom enklaturze odpow iada w ęglow i brunatnem u m iękkiem u, w ęglow i brunatnem u tw ardem u m atow em u i węglow i brunatnem u tw ardem u błyszczącem u. Z kolei w norm ie PN -ISO 11760 w ęgiel niskouw ęglony (low -rank), obejm ujący „lignite” i subbitum inous”, charakteryzuje się śred n ią refleksyjnością w itrynitu m n iejszą niż 0,50% i w ilgocią zło żo w ą n iż sz ą od 75% . Jednocześnie w ilgoć złożow a n a poziom ie 35% je s t param etrem w yróżniającym lignit C (w ęgiel brunatny m iękki) i lignit B (w ęgiel brunatny tw ardy m atow y).G ranicę m iędzy lignitem B a subbitum inous (w ęglem brunatnym tw ardym błyszczącym ) postaw iono na w artości średniej refleksyjności w itrynitu 0,4% .
W „klasyfikacji w pokładzie” param etrem w yznaczającym stopień uw ęglenia w w ęglu niskouw ęglonym (low -rank) je s t ciepło spalania w stanie b e/p o p io ło w y m i pełnej w ilgotności. W artość tego p aram etru w dużym stopniu z a leży od składu petrograficznego i w ilgoci złożow ej. Jednak z uw agi na specyfikę oznaczania w ilgoci złożow ej, m im o iż analiza w ykonyw ana je st praw idłow o, uzyskane w yniki różnią się dla tego sam ego w ęgla (Fąfara,
T w ardow ski, 1999). W zw iązku z pow yższym , w artość w ilgoci złożow ej w znaczący sposób w pływ a n a sam p aram etr k lasyfikujący (Q smaf) i w konsekw encji n ie nadaje się on do uniw ersalnego poró w n an ia złó ż z różnych regionów . W krajow ej p rak ty ce nie oznacza się ciepła spalania w stanie w ilgotnym bezpopiołow ym , w yznacza się natom iast ciepło spalania w stanie suchym bezpopiołow ym i w artość op ało w ą w stanie roboczym . D latego też p ro p o n u je się w prow adzenie alternatyw nego param etru w y znaczającego typ w ęgla, którym je s t średnia refleksyjność ulm initu B /kolotelinitu. Jest to p aram etr niezależny od składu petrograficznego i w łasności technologicznych bad an eg o w ęgla. T akie rozw iązanie je s t o tyle uzasadnione, że refleksyjność je s t p aram etrem klasyfikującym w ęgle średnio i w ysokouw ęglone. P róbę zastąpienia w klasyfikacji p aram etru ciepła spalania śred n ią reflek sy jn o ścią prezentow ali m iędzy innym i K w iecińska i W agner ( 1996, 1997, 2001), W ag n er (1996) oraz E rcegovac et.al (2004).
M etodyka badań
P racę oparto n a 150 próbkach w ęgla pochodzących ze złó ż m ioceńskiego w ęgla brunatnego m iękkiego (B ełchatów , Szczerców , A dam ów , L ubstów , D rzew ce, K oźm in, Jóźw in, T urów , G u b in ) oraz w ęgla b ru n atn eg o tw ardego:
badeńskego (G rudna D olna) i liasow ego (okolice Poręby). Z o stały one poddane analizie technologicznej i petrograficznej. W szczególności zbadano w spółczynnik średniej refleksyjności hum initu/w itrynitu i w yznaczono ciepło spalania w stanie w ilgotnym bezpopiołow ym . W celu określen ia zależności w spółczynnika średniej refleksyjności od ciepła spalania w stanie w ilgotnym bezpopiołow ym przeprow adzono szereg badań statystycznych. Przy pom ocy program u S tatistica 8 określono: w spółczynnik korelacji (r), stopień istotności, błąd standardow y estym acji określający stopień odchylenia od w yliczonej regresji, ja k rów nież zbadano istotność korelacji. N arzędzie statystyczne, jakim i s ą korelacje, pozw ala dokładnie określić stopień, w jak im badane cechy s ą ze sobą pow iązane.
K orelacja dla całego szeregu w ęgla b ru n atn ego (low -rank)
Z ostało przeprow adzone w stępne badanie korelacji, o sobno dla w ęgla b runatnego m iękkiego i dla w ęgla brunatnego tw ardego. U zyskane w yniki nie były w pełni satysfakcjonujące, dlatego też w dalszej kolejności w ykonano analizy dla w szystkich typów w ęgla brunatnego. R ezultaty analizy zostały przedstaw ione w tabelach 1 i 2 oraz na ry su n k u 1. W teście t-S tudenta w ykazano istotność korelacji.
Z przeprow adzonych badań w ynika, iż w całym szeregu w ęgla brunatnego korelacja je s t lepsza n iż w poszczególnych typach i w ynosi 0,96.
R ów nanie regresji dla całego szeregu w ęgla brunatnego m ożna w yrazić w zorem :
Ro = 0,09328 + 0,01434 * Qsmaf± 0,01767 ,
gdzie:
Ro- w spółczynnik średniej refleksyjności hum initu/w itrynitu Q smaf- ciepło spalania w stanie w ilgotnym bezpopiołow ym
Z podanego rów nania został w yliczony w spółczynnik średniej refleksyjności dla 150 próbek a uzyskane w artości porów nano z pom ierzonym i p oprzez zm ierzenie różnicy m iędzy nim i. Średnia różnica dla całego zbioru w yniosła 0,003% przy średnim odchyleniu standardow ym 0,006. Z przedstaw ionej analizy statystycznej m ożna w yciągnąć w niosek, że istnieje m ożliw ość w prow adzenia alternatyw nego - dla ciepła spalania w stanie w ilgotnym b ezpopiołow ym - param etru klasyfikującego, jak im m oże być w spółczynnik średniej refleksyjności. P rzem aw ia za tym fakt, iż pom iary średniej refleksyjności prow adzone s ą z d o kładnością 0,01, a u zyskany w ynik różnicy je s t w ielokrotnie m niejszy.
D opasow anie w spółczynnika średniej refleksyjności do ciepła spalania na podstaw ie dw óch rów nań regresji: w ykładniczego i liniow ego zostały przedstaw ione w tabeli 3. R óżnica m iędzy tym i dopasow aniam i je s t niew ielka.
W nioski
N a podstaw ie przepro w ad zo n y ch badań statystycznych proponuje się zastąpienie obecnie używ anego param etru klasyfikującego, ja k im je s t ciepło spalania w stanie w ilgotnym bezpopiołow ym , śre d n ią refleksyjnością hum initu/w itrynitu w edług schem atu przedstaw ionego n a ry su n k u 2.
Rys. 2 Propozycja zm ian w „klasyfikacji w ęgla w pokładzie”
G ranicę m iędzy w ęglem brunatnym m iękkim (ortho-lignite) i w ęglem b runatnym tw ardym m atow ym (m eta-lignite) należy w yznaczyć przy w spółczynniku refleksyjności 0,3% . Z kolei w artość w spółczynnika średniej rcfleksyjności rów na 0,4% rozdziela w ęgiel brunatny tw ardy m atow y (m eta- lignite) od w ęgla b runatnego tw ardego błyszczącego (suubitum inous coal).
Podział m iędzy w ęglem brunatnym tw ardym m atow ym a błyszczącym został przyjęty n a podstaw ie klasyfikacji ISO 11760.
Praca naukow a finansow ana ze środków na naukę w latach 2009-2011 ja k o projekt badaw czy n r N N 525 462236.
LITER A T U R A
Ercegovac M., Ż iv o tić D ., K o s tić A ., 2006. G e n e tic -in d u stria l classifica tio n o f b ro w n coals in S e rb ia, In tern atio n al Jo u rn a l o f C oal G eology. V ol. 68, Issue: 1-2, ss. 39-56.
Fąfara Z ., T w a rd o w sk i K ., 1999. A n aliza zm ien n o ści w ilg o tn o ści n atu raln ej w ęgli b ru n atn y ch . Z e s zy ty N a u k o w e P o litec h n ik a Ś ląsk a; n r 1436. G ó rn ictw o , z. 243 s. 4 5 - 53.
Gu ilfo rd J. P., 1965. F u n d am en tal S tatistics in P sychology and E d u catio n . N ew York.
In tern atio n al C lassificatio n o f In -S cam C o a ls E N E R G Y /1998/19, E C E -U N , N ew Y ork and G enew a.
K w ieciń sk a, B ., W ag n er, M ., 1997. T y p iz a c ja cech jak o ścio w y c h w ę g la b ru n a tn e g o z k rajo w y ch z łó ż w e d łu g k ry terió w p e tro g ra fic z n y ch i c h em icz n o -tc ch n o lo g icz n y c h do c eló w d o k u m en ta cji geo lo g ic zn ej z łó ż oraz o bsługi kopalń. W yd. C en tru m P P G S M iE P A N , K raków .
K w ieciń sk a, B ., W agner, M ., 2 001. M o żliw o ść z asto so w an ia r eflek sy jn o ści ja k o m etody b ad aw czej w k lasy fik o w an iu i tec h n o lo g ic zn ej o c en ie ja k o ś c i w ę g la b ru n atn eg o . W yd.
A G H , K raków .
PN ISO 11760, 2 007, K la sy fik ac ja w ęgla.
Wagner M ., K w ieciń sk a B ., 1996. R an k o f P olish b ro w n c o als a cco rd in g to the International C lassific a tio n o f C o als. IC C P N e w s no 14. A a ch e n , 1996.
W agner M ., 1996. B ru n atn y w ę g iel b itu m iczn y ze złó ż T u ró w i B ełc h a tó w w św ietle b ad ań p e tro g ra fic z n o -c h e m ic zn y c h i s ed y m entolo g iczn y ch . Pr.G eol. K om is. N a u k G eol.
P A N , K raków .
