205486 coal geology classification of coals n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
205486 Coal Geology ?????????????????????? (Classification of Coals) PowerPoint Presentation
Download Presentation
205486 Coal Geology ?????????????????????? (Classification of Coals)

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 27

205486 Coal Geology ?????????????????????? (Classification of Coals) - PowerPoint PPT Presentation


  • 431 Views
  • Uploaded on

205486 Coal Geology การจัดจำแนกชนิดถ่านหิน (Classification of Coals). รองศาสตราจารย์ ดร. เบ็ญจวรรณ รัตนเสถียร ภาควิชาธรณีวิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '205486 Coal Geology ?????????????????????? (Classification of Coals)' - Faraday


Download Now An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
205486 coal geology classification of coals

205486 Coal Geologyการจัดจำแนกชนิดถ่านหิน(Classification of Coals)

รองศาสตราจารย์ ดร. เบ็ญจวรรณ รัตนเสถียร

ภาควิชาธรณีวิทยา คณะวิทยาศาสตร์

มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

slide2

การเปลี่ยนแปลงหลักที่เกิดขึ้นในการเพิ่มระดับขั้นการกลายเป็นถ่านหิน การเปลี่ยนแปลงหลักในการสลายตัวของพืชจากระดับพีตไปเป็นถ่านหินที่สมบูรณ์ มีดังนี้ 1.มีการเพิ่มปริมาณคาร์บอนอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอ 2..มีการลดปริมาณไฮโดรเจนอย่างช้า ๆ ในตอนแรก จนกระทั่งปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้นถึง 89 เปอร์เซ็นต์ 3.มีการลดอัตราส่วนของสารระเหยซึ่งถูกขับออกมาจากการสลายตัว การกลั่นอย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอ ตามลักษณะของสารตั้งต้น 4.มีการเพิ่มค่าความร้อนจนกระทั่งปริมาณไฮโดรเจนลดลงต่ำกว่า 4.5 เปอร์เซ็นต์ การเปลี่ยนแปลงนี้จะเป็นการเปลี่ยนแปลงตามส่วนประกอบตั้งต้น

slide3

5 .มีการลดปริมาณความชื้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งความชื้นแฝง หรือ hydrocopic moisture (inherent moisture) จนกระทั่งถึงระดับแอนทราไซต์ 6.มีการเพิ่มความหนาแน่นสมบูรณ์ 7.มีการพัฒนาเกิดคุณสมบัติถ่านโค้กเมื่อระดับขึ้นถึงระดับที่เป็นถ่านโค้ก 8.มีการลดการละลายในสารละลายอัลคาไลน์ 9.มีการเพิ่มความเข้มของสี เพิ่มประกายและแสงสะท้อน 10.มีการลดปฏิกิริยาต่อสารออกซิไดซ์หรือสารเพิ่มไฮโดรเจน หรือมีปฏิกิริยากับสารเคมีลดลง

slide7

การวิเคราะห์ที่ใช้ในการจำแนกชนิดของถ่านหิน1. การวิเคราะห์หาปริมาณธาตุ (Ultimate analysis)ในการวิเคราะห์หาปริมาณธาตุนี้ ธาตุหลักที่วิเคราะห์ได้แก่ ปริมาณ คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เป็นตัวหลัก นอกจากนั้นยังมีการวิเคราะห์หาปริมาณกำมะถันและไนโตรเจนประกอบด้วย เครื่องมือวิเคราะห์ ultimate analysis มักใช้วิธีเผาตัวอย่างให้เป็นออกไซด์ แล้วใช้สารเคมีดูดซับ แล้วหาน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นเป็นหลัก ส่วนออกซิเจนจะหาได้จากผลต่างของธาตุที่เหลือหรือวิเคราะห์โดยใช้กระบวนการทางเคมีในเครื่องมือเฉพาะ

slide8

2. การวิเคราะห์แบบประมาณ (Proximate analysis)การวิเคราะห์วิธีนี้ใช้วิธีวิเคราะห์หาค่าความชื้น สารระเหย เถ้า และค่าคาร์บอนคงที่ วิธีวิเคราะห์ทำโดยอบตัวอย่างถ่านหินที่อุณหภูมิระดับต่าง ๆ ในเตาอบ หาปริมาณน้ำหนักที่หายไป สำหรับค่าความชื้นและสารระเหยและหาน้ำหนักของเถ้าถ่านหินจากการเผาให้เหลือแต่ขี้เถ้า ส่วนค่าคาร์บอนคงที่นั้น จะหาได้จากเอาเปอร์เซ็นต์ความชื้น สารระเหย หักออกจากร้อยเปอร์เซ็นต์

slide9

3. การวิเคราะห์ค่าความร้อนจำเพาะ (Specific Energy)ค่าความร้อนจำเพาะจะสามารถหาได้จากการวิเคราะห์ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นจากการเผาตัวอย่างถ่านหินในเครื่องมือที่ใช้เฉพาะหาค่าความร้อน การวิเคราะห์ค่าความร้อนจะได้ค่าที่ถูกต้องก็ต่อเมื่อ หักค่าความร้อนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของกำมะถัน ซึ่งจะหาได้จากการหาปริมาณกำมะถันที่ยังคงอยู่ในภาชนะที่ใช้วิเคราะห์หาค่าความร้อน หรือคำนวนจากค่ากำมะถันที่วิเคราะห์โดยวิธีอื่น

slide10

3. การจัดจำแนกถ่านหินตามลำดับขั้นการกลายเป็นถ่านหิน (Classification of coal by ranks)การจัดจำแนกถ่านหินตามลำดับขั้นการกลายเป็นถ่านหิน มักจะใช้หลักตามมาตราฐานอเมริกัน (ASTM, 1977) ซึ่งพัฒนามาจากการวิเคราะห์แบบ proximate analysis ซึ่งมีมาตราฐานอยู่หลายวิธีเช่น มาตราฐานอเมริกัน part 26, มาตราฐานอังกฤษ BS, มาตราฐานออสเตรเลีย (ASTM, Part 26, 1977, 1988; BS 1016, 1973; AS 1035, 1979) โดยนำเอาค่าสารระเหยและค่าคาร์บอนคงที่มาหักเอาค่าความชื้นและปริมาณขี้เถ้าออก ประกอบกับค่าความร้อนที่หักปริมาณแร่อินทรีย์ออกพฤติกรรมการจับตัว (agglomerating properties) ในระยะต้น ๆ ยังมีการคำนวนถึงการผุพังหลังจากการเปิดหน้าดินหรือขุดออกมาใช้งานแล้วอีกด้วย

slide11

การจัดจำแนกถ่านหินตามลำดับขั้นการกลายเป็นถ่านหินนี้ แบ่งถ่านหินออกเป็น 4 ขั้น คือลิกไนต์ ซับบิทูมินัส บิทูมินัสและแอนทราไซต์โดยแต่ละขั้นยังแบ่งกลุ่มย่อยลงไปอีก โดยมีหลักเกณฑ์ดังต่อไปนี้

slide13

ขั้นที่ 1 แอนทราไซต์ (Anthracite)เป็นถ่านหินที่มีค่าความร้อนเท่ากับหรือมากกว่า 14,000 ทีบียู/ปอนด์ (ชื้นและหักค่าแร่อินทรีย์ออก) มีค่าคาร์บอนคงที่ (แห้งโดยหักค่าความชื้นและหักค่าแร่อินทรีย์แล้ว) เท่ากับหรือต่ำกว่า 86 เปอร์เซ็นต์ ค่าสารระเหย (แห้งโดยหักค่าความชื้นและหักค่าแร่อินทรีย์แล้ว) เท่ากับหรือต่ำกว่า 14 เปอร์เซ็นต์ ไม่มีคุณสมบัติเมื่อเผาแล้วไม่จับตัวเป็นก้อนแข็ง แอนทราไซต์แบ่งเป็นกลุ่มย่อยดังนี้1. เมตาแอนทราไซต์ (Meta-anthracite)ค่าคาร์บอนคงที่สูงกว่า 98 เปอร์เซ็นต์หรือสูงกว่า มีค่าสารระเหย 2 เปอร์เซ็นต์หรือต่ำกว่า2. แอนทราไซต์ (anthracite) มีค่าคาร์บอนคงที่ระหว่าง 92-98 เปอร์เซ็นต์ ค่าสารระเหยระหว่าง 2-8 เปอร์เซ็นต์3. เซมิแอนทราไซต์ (semi-anthracite)มีค่าคาร์บอนคงที่ระหว่าง 86-92 เปอร์เซ็นต์ ค่าสารระเหยระหว่าง 8-14 เปอร์เซ็นต์

slide14

ขั้นที่ 2 บิทูมินัส (bituminous) เป็นถ่านหินที่มีสมบัติไม่ผุพังและเมื่อเผาจะมีการจับตัวเป็นส่วนใหญ่ ค่าความร้อนโดยหักค่าสารอินทรีย์ออกแล้ว คงความชื้นตั้งแต่ 13,000 ทีบียู/ปอนด์ขึ้นไป มีค่าคาร์บอนคงที่ต่ำกว่า 86 เปอร์เซ็นต์ (หักความชื้นและสารอินทรีย์ออกแล้ว) ค่าสารระเหยสูงกว่า 14 เปอร์เซ็นต์ (หักความชื้นและสารอินทรีย์ออกแล้ว) ถ่านบิทูมินัสแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยได้ดังนี้ 1. บิทูมินัสที่มีสารระเหยต่ำ (low volatile bituminous coal)มีค่าคาร์บอนคงที่ระหว่าง 78-86 เปอร์เซ็นต์ ค่าสารระเหยระหว่าง 14-22 เปอร์เซ็นต์ค่าความร้อนตั้งแต่ 14,000 บีทียู/ปอนด์ขึ้นไป2.บิทูมินัสที่มีสารระเหยปานกลาง (medium volatile bituminous coal)มีค่าคาร์บอนคงที่ระหว่าง 69-78 เปอร์เซ็นต์ ค่าสารระเหยระหว่าง 22-31 เปอร์เซ็นต์ค่าความร้อนตั้งแต่ 14,000 บีทียู/ปอนด์ขึ้นไป

slide15

3.บิทูมินัสที่มีสารระเหยสูงขั้นเอ (High volatile A bituminous coal)มีค่าคาร์บอนคงที่ต่ำกว่า 69 เปอร์เซ็นต์ ค่าสารระเหยตั้งแต่ 31 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไปแต่มีค่าความร้อนตั้งแต่ 14,000 บีทียู/ปอนด์ขึ้นไป4.บิทูมินัสที่มีสารระเหยสูงขั้นบี (High volatile B bituminous coal)มีค่าคาร์บอนคงที่และค่าสารระเหยอยู่ในเกณฑ์คล้ายถ่านหินบิทูมินัสที่มีสารระเหยสูงขั้นเอแต่มีค่าความร้อนระดับ 13,000- 14,000 บีทียู/ปอนด์ขึ้นไป5.บิทูมินัสที่มีสารระเหยสูงขั้นซี (High volatile C bituminous coal)มีค่าคาร์บอนคงที่และค่าสารระเหยอยู่ในเกณฑ์คล้ายถ่านหินบิทูมินัสที่มีสารระเหยสูงขั้นเอมีค่าความร้อนระดับ 11,000- 13,000 บีทียู/ปอนด์นอกจากนั้น ถ่านหินที่มีสารระเหยสูง ถ้าเผาแล้วไม่จับตัวเป็นก้อน จะถูกจัดเข้าในกลุ่มที่มีสารระเหยสูงขั้นซีทั้งหมด

slide16

ขั้นที่ 3 ซับบิทูมินัส (Sub-bituminous) ถ่านหินในขั้นซับบิทูมินัส จะเป็นถ่านหินที่เมื่อเผาแล้วจะไม่จับกัน และทิ้งไว้จะผุพังเองได้ มีค่าคาร์บอนคงที่เมื่อหักความชื้นและแร่อนินทรีย์ออกแล้วต่ำกว่า 69 เปอร์เซ็นต์ มีค่าสสารระเหยเมื่อหักค่าหักความชื้นและแร่อนินทรีย์ออกแล้วเกินกว่า 31 เปอร์เซ็นต์ มีค่าความร้อนอยู่ในช่วง 8,300- 11,000 บีทียู/ปอนด์ แบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยตามค่าความร้อนดังนี้1. ซับบิทูมินัสเอ (Sub-bituminous A coal)มีค่าความร้อนอยู่ในช่วง 11,000- 13,000 บีทียู/ปอนด์2. ซับบิทูมินัสบี (Sub-bituminous B coal)มีค่าความร้อนอยู่ในช่วง 9,500-11,000บีทียู/ปอนด์3. ซับบิทูมินัสซี (Sub-bituminous C coal)มีค่าความร้อนอยู่ในช่วง 8,300-9,500 บีทียู/ปอนด์

slide17

ขั้นที่ 4 ลิกไนต์ (lignite)ถ่านหินลิกไนต์เป็นถ่านหินที่มีค่าคาร์บอนคงที่ เมื่อหักค่าความชื้นและค่าแร่อนินทรีย์ออกแล้วต่ำกว่า 69 เปอร์เซ็นต์ มีค่าสสารระเหยเมื่อหักค่าหักความชื้นและแร่อนินทรีย์ออกแล้วเกินกว่า 31 เปอร์เซ็นต์ มีค่าความร้อนไม่เกิน 8,300 ีบีทียู/ปอนด์ ทิ้งไว้ในอากาศจะผุพังเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย และเมื่อเผาจะไม่จับตัวเป็นก้อน ลิกไนต์แบ่งเป็น 2 กลุ่มตามค่าความร้อนดังนี้1.ลิกไนต์เอ (Lignite A)เป็นกลุ่มที่มี) มีค่าความร้อนอยู่ในช่วง 6,300-8,300 บีทียู/ปอนด์2.ลิกไนต์บี (Lignite B)เป็นกลุ่มที่มี) มีค่าความร้อนต่ำกว่า 6,300 บีทียู/ปอนด์

slide18

การจัดจำแนกโดยใช้การวิเคราะห์เปอร์เซ็นต์ธาตุเป็นหลัก การจัดจำแนกโดยการใช้ผลวิเคราะห์เปอร์เซ็นต์ธาตุเป็นหลักนี้ จะใช้เปอร์เซ็นต์คาร์บอนและไฮโดรเจน เมื่อหักเปอร์เซ็นต์ของขี้เถ้าและความชื้นออกแล้วเป็นหลัก ที่รู้จักกันมามากและใช้กันมานานในการซื้อขายได้แก่ การจำแนกของไซเลอร์ (Seyler's classification) ซึ่งได้กำหนดไว้ตั้งแต่ปี 1899 Seyler's classification ได้กำหนดการจำแนกตามผลวิเคราะห์คาร์บอนออกเป็น species สี่กลุ่มด้วยกัน คือ แอนทราไซต์ (Anthracite) คาร์บอเนเชียส (Carbonaceous) บิทูมินัส (Bituminous) และลิกนิตัส (Lignitus) และแต่ละกลุ่มยังแบ่งออกเป็น genera ตามปริมาณไฮโดรเจน

slide19

ขั้นที่ 1 แอนทราไซด์ (Anthracite)ค่าคาร์บอนจะอยู่ตั้งแต่ 93.3 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป แบ่งออกเป็น 2 จีนัส คือ เซมิแอนทราไซด์ ค่าไฮโดรเจนอยู่ที่ 4.0-4.5 เปอร์เซ็นต์ และออโทรแอนทราไซด์ ค่าไฮโดรเจนอยู่ที่ 4 เปอร์เซ็นต์หรือต่ำกว่าขั้นที่ 2 คาร์บอเนเชียส (Carbonaceous) ค่าคาร์บอนจะอยู่ตั้งแต่ 91.2-93.3 เปอร์เซ็นต์ แบ่งเป็นสปีชี่ย่อย เช่น ซูโดบิทูมินัส (ไฮโดรเจน 5.0-5.8 เปอร์เซ็นต์) เซมิบิทูมินัส(ไฮโดรเจน 4.0-4.5 เปอร์เซ็นต์) คาร์บอเนเชียส (ไฮโดรเจน 4.0-4.5 เปอร์เซ็นต์) และซูโดแอนทราไซด์(ไฮโดรเจน 4 เปอร์เซ็นต์หรือต่ำกว่า)

slide20

ขั้นที่ 3 บิทูมินัส (bituminous) ถ่านหินที่เรียกว่าบิทูมินัสนั้น จะมีค่าคาร์บอนอยู่ระหว่าง 84-91.2 เปอร์เซ็นต์แล้วยังแบ่งย่อยตามค่าคาร์บอนเป็น 3 ระดับ คือ เมตา-(คาร์บอน 89-91.2 เปอร์เซ็นต์) ออโธ-(คาร์บอน 87-89 เปอร์เซ็นต์) และพารา-(คาร์บอน 84-87 เปอร์เซ็นต์) แล้วยังแบ่งย่อยไปตามค่าไฮโดรเจนอีก โดยที่ค่าไฮโดรเจนมากกว่า 5.8 เปอร์เซ็นต์ จะเป็นเปอร์บิทูมินัสระหว่าง 5.0-5.8 เปอร์เซ็นต์ จะเป็นบิทูมินัส ระหว่าง 4.5-5.0 เปอร์เซ็นต์ จะเป็นเซมิ-บิทูมินัสระหว่าง 4.0-4.5 เปอร์เซ็นต์ จะเป็นคาร์บอเนเชียส (เรียก ซูโดคาร์บอเนเชียสหรือใช้คำนำหน้า ซับ เติมลงไปและค่าไฮโดรเจนต่ำกว่า 4.0 เปอร์เซ็นต์ จะเป็นแอนทราซิติค โดยจะเป็นซูโดแอนทราไซด์ หรือเติมคำนำหน้า ซับ ลงไปขั้นที่ 4 ลิกนิตัส (Lignitus)เป็นถ่านหินที่มีค่าคาร์บอนระหว่าง 75-84 เปอร์เซ็นต์ โดยแบ่งเป็นเมตาและออร์โธ (คาร์บอน 80-84 และ 75-80 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ๗ แต่การแบ่งย่อยตามปริมาณไฮโดรเจน แบ่งออกเป็น 3 ขั้น คือ เปอร์ลิกนิตัส (ไฮโดรเจนมากกว่า 5.8 เปอร์เซ็นต์) และซับลิกนิตัส (ไฮโดรเจน 4.5-5.0 เปอร์เซ็นต์)

syler s chart
Syler’s Chartที่ใช้ในการซื้อขายถ่านหิน
slide23

Seyler’s classification จะใช้ได้ก็เฉพาะถ่านหินที่มีระดับสูงตั้งแต่บิทูมินัสไปเท่านั้น ถ่านหินอายุเทอร์เชียรี่ของประเทศไทย ค่าคาร์บอนคงที่ยังสูงไม่ถึงระดับต่ำสุดของการจำแนกจึงไม่สามารถใช้กับถ่านหินประเทศไทยได้กับทุกอายุถ่านหิน นอกจากถ่านหินที่สะสมตัวในอายุคาร์บอนิเฟอรัส เท่านั้น อย่างไรก็ตาม Seyler ได้นำการวิเคราะห์ธาตุไปหาความสัมพันธ์ระหว่างค่าความร้อนสารระเหยและแปรกลับค่าสารระเหยและค่าความร้อนมาเป็นปริมาณไฮโดรเจน และไฮโดรเจนได้ ดังสมการต่อไปนี้ค่าแคลลอรี (Q) = 388.12 H + 123.92 C – 4269 Cal/ ค่าสารระเหย (VM) = 10.61 H – 1.24 C + 84.15% ไฮโดรเจน H = 0.069 (Q/100 +VM) – 2.86 % คาร์บอน C = 0.59 (Q/100 – 0.398 VM) + 43.4 %

slide24

การจัดจำแนกโดยใช้ทั้ง Ultimate analysis และ Proximate analysisการจัดจำแนกโดยวิธีนี้ ใช้ใน international classification of hard coal by type ซึ่งจะจัดแบ่งลักษณะต่างๆ เป็นตัวเลขสามตัว ประกอบไปด้วย สมบัติในการจับตัว สมบัติในการเป็นถ่านโค้กและค่าสารระเหย โดยมีหลักการในการให้ตัวเลขและอ่านดังนี้ ตัวเลขตัวแรก จะเป็นค่าสารระเหย (มีค่าจาก 0-5 เป็นค่าสารระเหยตั้งแต่ 0-33% ส่วนตัวเลขตั้งแต่ 6-9 จะมีค่าความร้อนประกอบด้วย เนื่องจากค่าสารระเหยจะมากกว่า 33%ตัวเลขตัวที่ 2 จะเป็นค่าการจับตัวของถ่านหิน มีค่า 0-4 ถ้าไม่จับเลยจะมีค่าเป็น 0 และจับตัวแข็งมากที่สุด จะเป็น 4 ตัวเลขตัวที่ 3 จะเป็นตัวเลขแสดงสมบัติการเป็นถ่านโค้ก ซึ่งวัดได้จากวิธี Dilatometer หรือ Grey-King Assay มีค่าจาก 0-5 ดังตาราง 3.3 ซึ่งการจัดจำแนกดังกล่าว จะใช้ไม่ได้ดีกับถ่านหินอายุเทอร์เชียรีในประเทศไทย เพราะค่าส่วนใหญ่จะตกอยู่ในเกณฑ์ 600, 700, 800 หรือ 900 เท่านั้น ทั้งนี้เพราะถ่านหินอายุเทอร์เชียรีของประเทศไทย จะไม่จับตัวหรือแสดงสมบัติเป็นถ่านโค้กเมื่อเผา

slide25

4. การหาค่าดัชนีการพองตัว (Swelling index)การพองตัวเป็นสมบัติเฉพาะของถ่านหินที่อยู่ในระดับถ่านขั้นบิทูมินัส ซึ่งเป็นสมบัติของถ่านหินที่ใช้ทำถ่านโค้ก วิธีการสามารถทำได้โดยวิธี crucible swelling index หรือใช้วิธีหาโดยใช้ dilatometer การเผาจะเผาที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส ถ่านหินแต่ละแหล่งจะมีอัตราการพองตัวคงที่ สามารถจะวัดดัชนีการพองตัวได้

slide26

5. การหาลักษณะการจับตัว (Agglomerating properties)เป็นสมบัติเฉพาะของถ่านหินระดับบิทูมินัส เป็นสมบัติเฉพาะของถ่านหินที่ใช้ทำถ่านโค้ก การวิเคราะห์อาจจะทำไปพร้อมกับการหา crucible swelling index โดยดูจากลักษณะการจับตัวของถ่านหินที่เผาที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส ว่ามีการจับตัวแน่นแข็งแกร่งขนาดไหน