Главная / Расчет / Группа витринита. Отражательная способность витринита и степень катагенеза ов Показатель отражения витринита

Группа витринита. Отражательная способность витринита и степень катагенеза ов Показатель отражения витринита

Группа витринита: а - колинит (гомогенный серый) с кутинитом (черный). Отраженный свет. Иммерсии б - колинит (гомогенный серый), корпоколинит (темносире овальное тело слева), телинит (неравномерная полоса в центре). Белые сферолиты - пирит. Отраженный поляризованный свет. Состояние угасания; в - витродетринит. Отраженный свет. Иммерсии г - колинит (сверху), телинит (снизу).

Телинит (серый), резинит (черный). Отраженный свет. Иммерсии.

Раздробленные обломки витринитового характера очень часто встречаются в каменном угле. Они образуют десмоколинитову основную массу клариту и тримацериту. Как правило, при исследовании в нормальном отраженном свете с использованием масляной иммерсии эти обломки нельзя отличить друг от друга. В этом случае их объединяют под названием "десмоколинит". Только йодисто-метиленовая иммерсии позволяет четко различать их в угле с высоким выходом летучих веществ. В отраженном свете с использованием масляной иммерсии частицы витродетриниту можно увидеть только тогда, когда они окружены компонентами, имеющих иную отражательную способность (например, глинистыми минералами в углистых сланцы или инертинитом в обманывать).

Из всех микрокомпонентов ОВ самым лучшим с точки зрения показательности при изучении степени катагенетического преобразования является витринит. Дело в том что, для надежной диагностики необходим микрокомпонент, который должен иметь закономерное изменение свойств в процессе преобразования, в то же время он должен быть широко распространен в ОВ. Витринит отвечает всем вышеуказанным требованиям, в отличие от остальных микрокомпонентов углей и РОВ. Которые либо сливаются с общей органической массой углей уже на средних стадиях катагенеза (лейптинит), либо слабо и неравномерно реагирующими на изменение параметров окружающей среды(фюзинит). И только витринит меняет свои свойства закономерно постепенно и очень легок в диагностике.

Именно на основании отражательной способности витринита построено большинство шкал для определения степени катагенеза. Кроме него используются и другие микрокомпоненты РОВ, но в меньшей степени. В основе метода лежит закономерность повышения блеска в процессе катагенеза. Это легко можно увидеть визуально, если рассмотреть изменение блеска углей в процессе их изменение. Не требуется особых приборов, чтобы заметить, что блеск антрацита, например, намного выше блеска, бурого угля. Отражательная способность тесно связана с внутренним строением вещества, а именно со степенью упаковки частиц в веществе. От этого как раз она и зависит. Конечно, изучение степени катагенеза по отражательной способности проводится с использованием специального оборудования, например, установка ПООС-I прибор состоит из поляризационного микроскопа, оптической насадки, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и регистрирующего устройства. При проведении исследования сравниваются фототоки, вызванные светом, отраженным от поверхности образца и эталона.

Итак, за эталон при проведении исследований принят витринит, точнее его отражательная способность. Она измеряется при помощи различных фотометров и эталонов в воздухе и иммерсионной среде при строго перпендикулярном падении света на хорошо отполированную поверхность образца. Измерения проводятся лишь в узком диапазоне длин волн: от 525 до 552 нм. Это ограничение связано с техническими характеристиками прибора. За эталон принята длинна волны 546,1 нм, но небольшие колебание вокруг этого значения, практически не оказывает заметного влияния на значение измерения. Образец закрепляется на столике микроскопа и останавливается так, чтобы его поверхность была перпендикулярна оси оптической насадки. Как было сказано выше, мы измеряем интенсивность отраженного света поочередно у образца и эталона при помощи ФЭУ. По определению, отражательная способность - способность отражать часть света падающего на поверхность. Если перевести это на числовой язык, то это отношение отраженного света к падающему.

Что можно записать, как:

Где I1 - это интенсивность отраженного света, а I2 - это интенсивность падающего света. Практически же при проведении измерений используется формула

Здесь R - искомый показатель отражения, d - показания прибора при измерении исследуемого вещества, а R1, соответственно, - показатель отражения эталона и d1- показания прибора при измерении эталона. Если настроить прибор-приемник на нулевое значение для эталона, тогда формула упрощается до R=d.

Кроме витринита, для проведения измерений используются и другие микрокомпоненты ОВ. Некоторые из них обладают свойством анизотропии отражательной способности. Обычно применяется три параметра измерения: Rmax Rmin Rcp. Повышение анизотропии витринита в процессе катагенеза связано в основном с процессом постепенного упорядочивания ароматических гуминовых мицелл, связанного с повышением давления с увеличением глубины погружения. Измерения в случае анизотропного препарата идейно ничем не отличаются от измерения однородного образца, но проводится несколько измерений. При этом столик микроскопа вращается на 360? с промежутками по90?. Всегда детектируется два положения с максимальным показателем отражательной способности и два с минимальной. Угол между каждыми из них составляет 180?. Измерения проводятся для нескольких фрагментов породы, и позже вычисляется среднее значение. Как среднее арифметическое средних значений максимального и минимального измерения:

Можно сразу определять среднее значение, выбирая угол поворота 45? от максимального или минимального значения, но это измерение верно только при изучении слабо преобразованного ОВ.

При проведении исследований, возникает несколько проблем, связанных с технологией. Например, если мы имеем породу, с низким общим содержанием ОВ то появляется необходимость специальной обработки образца и перевода его в форму концентрированных аншлифов-брикетов. Но в процессе получения концентратов исходное органическое вещество подвергается химической обработке, что не может не сказаться на оптических свойствах вещества. Кроме того теряется информация о структуре органического вещества породы. Искажения в измерениях может внести и то, что технология процесса приготовления препарата не стандартизировано и готовность образца обычно определяется визуально. Проблему представляет так же физические свойства пород, такие например как сильная минерализация или хрупкость угля, в этом случае приходится изучать отражательную способность на той площади поверхности, которую удалось получить. Если правильно выбрать участок, то окружающие дефекты практически не влияют на измерения. Но принципиально количественные величины ошибок, практически не влияют на определение стадии катагенеза.

Образцы изучаются, обычно в условиях обычной воздушной среды, это легко, быстро. Но если необходимо детальное изучение под большим увеличением, применяют иммерсионные среды, обычно это кедровое масло. Оба измерения верны и каждый из них используется, но каждый в своем определенном случае. Преимущества измерений в иммерсионной среде заключаются в том, что они позволяют изучать частицы с малой размерностью, кроме того, повышается резкость, что позволяет более детально диагностировать степень катагенеза.

Дополнительной трудностью при исследованиях является диагностика микрокомпонентов ОВ так как они обычно определяются в проходящем свете. В то время как отражательная способность, очевидно в отраженном. Поэтому. Обычно в процессе исследований комбинируют два метода. То есть попеременно используют проходящий и отраженный свет для изучения одного и того же фрагмента РОВ. Для этого обычно используются двусторонне полированные шлифы. В них после просмотра и определения микрокомпонента в проходящем свете освещение переключается и проводятся замеры в отраженном свете.

Витринит может использоваться не только для определения степени преобразованности органического вещества, но и для определения его отношения к породе. У сингенетичного витринита форма фрагментов обычно удлиненная, расположены частицы параллельно плоскостям напластования и, обычно обладают клеточной структурой. Если же мы имеем дело с частицами витринита округлой, окатанной формы, то скорее всего это переотложенное вещество.

стр. 1

стр. 2

стр. 3

стр. 4

стр. 5

стр. 6

стр. 7

стр. 8

стр. 9

стр. 10

стр. 11

стр. 12

стр. 13

стр. 14

стр. 15

стр. 16

стр. 17

стр. 18

стр. 19

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫМ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ИЗДЕЛИЯ МЕДИЦИНСКИЕ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ

IN VITRO

Информация, предоставляемая изготовителем с диагностическими реагентами in vitro, применяемыми для окрашивания в биологии

In vitro diagnostic medical devices - Information supplied by the manufacturer with in vitro diagnostic reagents for staining in biology (IDT)

Издание официальное

Стандартинформ

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Лабораторией проблем клинико-лабораторной диагностики НИИ общественного здоровья и управления здравоохранением Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова» Минздрава РФ на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 380 «Клинические лабораторные исследования и медицинские изделия для диагностики in vitro»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 октября 2013 г. № 1201-ст.

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 19001:2002 «Изделия медицинские для диагностики in vitro. Информация, предоставляемая изготовителем с диагностическими реагентами in vitro для окрашивания в биологии» (ISO 19001:2002 «/л vitro diagnostic medical devices - Information supplied by the manufacturer with in vitro diagnostic reagents for staining in biology»).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 (подраздел 3.5).

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

А.4.2.3.3 Методика окрашивания

А.4.2.3.3.1 Депарафинируют и регидратируют срезы ткани; проводят изменение антигена (см. вышеприведенную методику окрашивания)

А.4.2.3.3.2 Инкубируют с перекисью водорода массовой долей 3 % в дистиллированной воде в течение 5

А.4.2.3.3.3 Промывают дистиллированной водой и помещают в TBS на 5 мин.

А.4.2.3.3.4 Инкубируют с моноклональным мышиным античеловеческим рецептором эстрогенов, разведенным оптимально в TBS (см.А.4.2.3), в течение 20 - 30 мин.

А.4.2.3.3.5 Промывают TBS и помещают в баню TBS на 5 мин.

А.4.2.3.3.6 Инкубируют с рабочим раствором биотинилированного козьего антитела к мышиным/кроличьим иммуноглобулинам в течение 20 - 30 мин.

А.4.2.3.3.7 Промывают TBS и помещают в баню TBS на 5 мин.

А.4.2.3.3.8 Инкубируют с рабочим раствором комплекса СтрептАвидин-биотин/пероксидаза хрена в течение 20 - 30 мин.

А.4.2.3.3.9 Промывают TBS и помещают в баню TBS на 5 мин.

А.4.2.3.3.10 Инкубируют с раствором DAB в течение 5-15 мин (при обращении с DAB использовать перчатки).

А.4.2.3.3.11 Промывают дистиллированной водой.

А.4.2.3.3.12 Проводят контрастное окрашивание раствором гематоксилина в течение 30 с.

А.4.2.3.3.13 Промывают водой из-под крана в течение 5 мин.

А.4.2.3.3.14 Промывают дистиллированной водой в течение 5 мин.

А.4.2.3.3.15 Дегидратируют этанолом с объемной долей 50 % в течение 3 мин, затем 3 мин с объемной долей 70 % и, наконец, 3 мин с объемной долей 99 %.

А.4.2.3.3.16 Промывают в двух сменах ксилена, по 5 мин в каждой. А.4.2.3.3.17 Извлекают в синтетическую гидрофобную смолу.

А.4.2.3.4 Предлагаемые разведения

Оптимальное окрашивание может быть получено путем разведения антитела в TBS с pH = 7,6, смешанным по объему от (1 + 50) до (1 + 75) мкл при исследовании на фиксированных формалином парафинированных срезах раковой опухоли грудной железы человека. Антитело может быть разведено TBS, смешанным по объемам от (1 + 50) до (1 + 100) мкл, для использования в технологии АРААР и авидин-биотиновых методах, при исследовании фиксированных ацетоном срезов замороженной ткани раковой опухоли грудной железы.

А.4.2.3.5 Ожидаемые результаты

Антитело интенсивно метит ядра клеток, которые, как известно, содержат большое число рецепторов эстрогенов, например, эпителиальные и миометриальные клетки матки и нормальные и гиперплазированные эпителиальные клетки молочных желез. Окрашивание преимущественно локализовано в ядрах без окрашивания цитоплазмы. Однако, на срезах криостата, содержащих небольшие или неопределимые количества рецепторов эстрогенов (например, эпителий кишечника, клетки сердечной мышцы, клетки мозга и соединительной ткани), отмечают отрицательные результаты с антителом. Антитело метит эпителиальные клетки карциномы грудной железы, которые экспрессируют рецептор эстрогенов.

Окрашивание ткани зависит от обращения и обработки ткани до окрашивания. Неправильная фиксация, замораживание, оттаивание, промывание, высушивание, нагревание, срезание или загрязнение другими тканями или жидкостями может вызвать артефакты или ложноотрицательные результаты.

А.5 Демонстрация 7-клеток с помощью проточной цитометрии

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ - Реагент содержит азид натрия (15 ммоль/л). NaN 3 может реагировать со свинцом или медью, образуя взрывоопасные азиды металлов. При удалении смыть большим объемом воды.

А.5.1 Моноклональные мышиные античеловеческие Г-кпетки

Следующая информация относится к моноклональным мышиным античеловеческим 7-кпеткам:

a) идентичность продукта: моноклональные мышиные античеловеческие 7-кпетки, CD3;

b) клон: UCHT;

c) иммуноген: человеческие детские тимоциты и лимфоциты от пациента с болезнью Сезари (Sezary);

d) источник антител: очищенные моноклональные мышиные антитела;

e) специфичность: антитело реагирует с T-клетками в тимусе, костном мозге, периферической лимфоидной ткани и крови. Большинство Т-клеток опухолей также экспрессируют антиген CD3, но он отсутствует в не Т-клеточных лимфоидных опухолях. Согласуется с моделью синтеза антигена в нормальных тимоцитах, наиболее ранним местом определения в опухолевых клетках является цитоплазма клетки;

f) состав:

0,05 моль/л Tris/HCI буфер, 15 ммоль/л NaN 3 , pH = 7,2, альбумин бычьей сыворотки, массовая доля 1

Изотип lg: IgGI;

Очистка lg: белок А колонка сефарозы;

Чистота: массовая доля приблизительно 95 %;

Молекула конъюгата: флюоресцеин изотиоцианат изомер 1 (FITC);

- (ЯР)-отношение: £ 495 нм/£ 278 нм =1,0 ± 0,1 соответственно молярному отношению FITC/белок приблизительно 5;

д) обращение и хранение: стабильны в течение трех лет после выделения при температуре от 2 °С до 8

А.5.2 Предназначенное применение

А.5.2.1 Общие положения

Антитело предназначено для применения в проточной цитометрии. Антитело может быть использовано для качественного и количественного обнаружения Т-клеток.

А.5.2.2 Тип (типы) материала

Антитело может быть применено на суспензиях свежих и фиксированных клеток, фиксированных ацетоном срезах криостата, на клеточных мазках.

А.5.2.3 Методика исследования реактивности антитела для проточной цитометрии

Детали методики, использованной изготовителем, следующие:

а) Собирают венозную кровь в пробирку, содержащую антикоагулянт.

b) Изолируют одноядерные клетки путем центрифугирования на разделительной среде; в ином случае лизируют эритроциты после стадии инкубации, указанной в перечислении d).

c) Промывают одноядерные клетки дважды с RPMI 1640 или забуференным фосфатом солевым раствором (PBS) (0,1 моль/л фосфата, 0,15 моль/л NaCI, pH = 7,4).

d) К 10 мкл конъюгированным FITC моноклональным мышиным анти-человеческим Т-клеткам, реагент CD3, добавляют суспензию клеток, содержащую 1 - 10 е клеток (обычно около 100 мл), и перемешивают. Инкубируют в темноте при температуре 4 °С в течение 30 мин [для двойного окрашивания в то же время должно быть добавлено антитело, конъюгированное R-фикоэритрином (RPE)].

е) Промывают дважды PBS + 2 % альбумин бычьей сыворотки; ресуспендируют клетки в соответствующей жидкости для анализа на проточном цитометре.

f) В качестве негативного контроля используют иное моноклональное антитело, конъюгированное FITC (флюоресцеин изотиоцианатом)

д) Фиксируют осажденные клетки, перемешивая с 0,3 мл параформальдегида массовой долей 1 % в PBS. При хранении в темноте при температуре 4 °С фиксированные клетки могут содержаться до двух недель.

h) Проводят анализ на проточном цитометре.

А.5.2.4 Предлагаемое разведение

Антитело должно использоваться для проточной цитометрии в концентрированной форме (10 мкл/гест). Для применении на срезах криостата и мазках клеток антитело должно быть смешано с подходящим разбавителем в соотношении объемов (1 + 50) мкл.

А.5.2.5 Ожидаемые результаты

Антитело обнаруживает CD3 молекулу на поверхности Т-кпеток. При оценке окрашивания срезов криостатов и мазков клеток продукт реакции должен быть локализован на мембране плазмы.

Окрашивание ткани зависит от обращения и обработки ткани до окрашивания. Неправильная фиксация, замораживание, оттаивание, промывание, высушивание, нагревание, получение срезов или загрязнение другими тканями или жидкостями может вызвать образование артефактов или ложноотрицательные результаты.

Приложение ДА (справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных и европейских региональных стандартов национальным стандартам Российской Федерации

Таблица ДА.1

Обозначение ссылочного международного стандарта	соответствия	Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта




* Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется
использовать перевод на русский	язык данного международного стандарта. Перевод данного
международного стандарта находится в Федеральном информационном центре технических регламентов и стандартов.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИЗДЕЛИЯ МЕДИЦИНСКИЕ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ IN VITRO Информация, предоставляемая изготовителем с диагностическими реагентами in vitro, применяемыми для окрашивания в биологии

In vitro diagnostic medical devices. Information supplied by the manufacturer with in vitro diagnostic reagents for staining in biology

Дата введения - 2014-08-01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к информации, предоставляемой изготовителями с реагентами, применяемыми для окрашивания в биологии. Требования относятся к изготовителям, поставщикам и продавцам красителей, красок, хромогенных реагентов и других реагентов, применяемых для окрашивания в биологии. Требования к информации, предоставляемой изготовителями, устанавливаемые настоящим стандартом, являются необходимым условием получения сравнимых и воспроизводимых результатов во всех сферах окрашивания в биологии.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные и европейские региональные стандарты:

ИСО 31-8, Величины и единицы. Часть 8. Физическая химия и молекулярная физика (ISO 31-8, Quantities and units - Part 8: Physical chemistry and molecular physics)

EH 375:2001 Информация, предоставляемая изготовителем с реактивами для диагностики in vitro для профессионального применения (EN 375:2001, Information supplied by the manufacturer with in vitro diagnostic reagents for professional use)

EH 376:2001 Информация, предоставляемая изготовителем с реактивами для диагностики in vitro для самотестирования (EN 376:2001, Information supplied by the manufacturer with in vitro diagnostic reagents for self-testing)

Примечание- При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими им определениями:

3.1 информация, предоставляемая изготовителем (information supplied by the manufacturer): Вся печатная, письменная, графическая или иная информация, прилагаемая или сопровождающая реагент для диагностики in vitro.

3.2 маркировка (label): Любая печатная, письменная или графическая информация, нанесенная на упаковку.

Издание официальное

3.3 реагент диагностики in vitro (in vitro diagnostic reagent): Реагент, используемый самостоятельно или в комбинации с другими медицинскими изделиями для диагностики in vitro, предназначенный изготовителем для исследований in vitro веществ человеческого, животного или растительного происхождения с целью получения информации, относящейся к обнаружению, диагностике, мониторингу или лечению физиологических состояний, состояний здоровья или болезни иди врожденной аномалии.

3.4 окрашивание (staining): Придание цвета материалу с помощью реакции с красителем или хромогенным реагентом.

3.5 красящее вещество (dye): Окрашенное органическое соединение, которое, будучи растворенным в подходящем растворителе, способно придать цвет материалу.

Примечание - Физической природой цвета является избирательная абсорбция (и/или эмиссия) в видимой области электромагнитного спектра между 400 и 800 нм. Красящие вещества являются молекулами с большими системами делокализованных электронов (связанных тт-элекгронных систем). Характеристики абсорбции света красящих веществ представлены спектром абсорбции в форме диаграммы, на которой сопоставлены абсорбция света и длина волны. Спектр и длина волны при максимальной абсорбции зависят от химической структуры красящего вещества, растворителя и от условий спектрального измерения.

3.6 краситель, краска (stain): Раствор одного или нескольких красящих веществ в определенных концентрациях в определенном растворителе, используемый для окрашивания.

Примечание - Краска может быть приготовлены прямым растворением красящего вещества в растворителе или разведения готового основного раствора подходящими агентами.

3.6.1 основной раствор красителя (stock solution of stain): Стабильный определенный раствор одного или нескольких красящих веществ в более высокой концентрации, чем используемая при окраске.

Примечание - Стабильность означает постоянство свойств красящего вещества даже в присутствии других красящих веществ.

3.7 хромогенный реагент (chromogenic reagent): Реагент, который реагирует с химическими группами, присутствующими или вызванными в клетках и тканях, с образованием окрашенного соединения in situ.

Пример - Типичные хромогенные реагенты:

a) соль диазония;

b) реагент Шиффа.

3.8 флюорохром (fluorochrome): Реагент, который испускает видимый свет при облучении возбуждающим светом более короткой длины волны.

3.9 антитело (antibody): Специфический иммуноглобулин, образованный В-лимфоцитами в ответ на воздействие иммуногенным веществом и способный связываться с ним.

Примечание - Молекула иммуногенного вещества содержит одну или несколько частей с характерным химическим составом, эпитоп.

3.9.1 поликлональное антитело (polyclonal antibody): Смесь антител, способных специфически реагировать с определенным иммуногенным веществом.

3.9.2 моноклональное антитело (monoclonal antibody): Антитело, способное специфически реагировать с одиночным эпитопом определенного иммуногенного вещества.

3.10 зонд нуклеиновой кислоты (nucleic acid probe): Односпиральный олигонуклеотид или полинуклеотид определенной длины, комплементарный со специфической последовательностью нуклеотидов нуклеиновых кислот.

3.11 лектин (lectin): Белок неиммуногенного происхождения с двумя или несколькими связывающими участками, который распознает и связывается со специфическими остатками сахаридов.

4 Требования к информации, предоставляемой изготовителем

4.1 Общие требования

4.1.1 Информация, предоставляемая изготовителем с реагентами, используемыми для окрашивания в биологии

Информация, предоставляемая изготовителем с реагентами, используемыми для окрашивания в биологии, должна соответствовать ИСО 31-8, ИСО 1000, ЕН 375 и ЕН 376. Особое внимание следует уделить предупреждениям, приведенным в ЕН 375. Кроме того, если это применимо, требования, установленные в 4.1.2, 4.1.3 и 4.1.4, должны быть применены к различным реагентам, используемым для окрашивания в биологии.

4.1.2 Наименование продукта

Наименование продукта должно включать в себя регистрационный номер в CAS и наименование и номер индекса красителя, если это применимо.

Примечание1- Регистрационные номера в CAS являются регистрационными номерами в Химической справочной службе (CAS). Они представляют собой числовые кодовые номера веществ, получивших индекс в Химической справочной службе приписанные химическим веществам.

Примечание2 - Индекс красок дает 5-значный номер, номер C.I. и специально составленное наименование большинства красящих веществ.

4.1.3 Описание реагента

Описание реагента должно включать в себя соответствующие физико-химические данные, сопровождаемые сведениями, относящимися к каждой партии. Данные должны содержать, по крайней мере, следующую информацию:

a) молекулярную формулу, включая противоион;

b) молярную массу (г/моль) точно обозначенную, с включением противо-иона или без него;

c) допускаемые пределы интерферирующих веществ;

Для окрашенных органических соединений данные должны содержать:

d) молярную абсорбцию (вместо этого может быть приведено содержание молекулы чистого красящего вещества, но не содержание общего красящего вещества);

e) длина волны или число волн при максимальной абсорбции;

f) данные тонкослойной хроматографии, высокопроизводительной жидкостной хроматографии или высокопроизводительной тонкослойной хроматографии.

4.1.4 Предназначенное применение

Должно быть приведено описание, содержащее руководство по окрашиванию в биологии и количественные и качественные процедуры (если это применимо). Информация должна включать сведения относительно следующего:

a) тип (типы) биологического материала, обращение и обработку перед окрашиванием, например:

1) могут ли быть использованы пробы клеток или тканей;

2) может ли быть использован замороженный или химически-фиксированный материал;

3) протокол для обращения с тканью;

4) какая закрепляющая среда может быть применена;

b) детали соответствующей методики реакции, использованной изготовителем для исследования реактивности красящего вещества, краски, хромогенного реактива, флюорохрома, антитела, зонда нуклеиновой кислоты или лектина, применяемых для окрашивания в биологии;

c) результат (результаты), ожидаемые при методике реакции на предполагаемом типе (типах) материала при способе, намеченном изготовителем;

d) замечания о подходящем положительном или отрицательном контроле ткани и об интерпретации результата (результатов);

4.2 Дополнительные требования к реагентам специфических видов

4.2.1 Флюорохромы

Независимо от типа применения, флюорохромы, предлагаемые для окрашивания в биологии, должны сопровождаться следующей информацией:

а) избирательность, например, описание мишени (мишеней), которые могут быть продемонстрированы, с использованием специфических условий; длины волн света возбуждения и испускания; для флюорохромов, связанных с антителами, отношение флюорохром/белок (Ф/Б).

4.2.2 Соли металлов

В случае, если предлагаются металлсодержащие соединения для применения в поглощающей металл методике при окрашивании в биологии, должна быть приведена следующая дополнительная информация:

систематическое наименование; чистота (отсутствие примесей).

4.2.3 Антитела

Антитела, предлагаемые для окрашивания в биологии, должны сопровождаться следующей информацией:

a) описание антигена (иммуногенного вещества), против которого направлено антитело и если антиген определен кластером системы дифференциации - номер CD. Описание должно содержать, если это приемлемо, тип обнаруживаемой макромолекулы, часть которой должна быть обнаружена, клеточная локализация и клетки или ткани, в которых она находится, и любая перекрестная реактивность с другими эпитопами;

b) для моноклональных антител - клон, метод образования (супернатант культуры ткани или асцитическая жидкость), подкласс иммуноглобулина и идентичность легкой цепи;

c) для поликлональных антител - животное-хозяин, и используется ли цельная сыворотка или фракция иммуноглобулина;

описание формы (раствор или лиофилизированный порошок), количество общего белка и специфическое антитело, а для раствора - природа и концентрация растворителя или среды;

е) если применимо, описание любых молекулярных связующих веществ или наполнителей, добавленных к антителу;

заявление о чистоте, технике очищения и методах обнаружения примесей (например, Вестерн-блоттинг, иммуногистохимия);

4.2.4 Зонды нуклеиновой кислоты

Зонды нуклеиновой кислоты, предлагаемые для окрашивания в биологии, должны сопровождаться следующей информацией:

последовательность оснований и является зонд одно- или двух-спиральным; молярная масса зонда или число оснований и, если приемлемо, число фракций (в процентах) пар оснований гуанин - цитозин;

использованный маркер (радиоактивный изотоп или нерадиоактивная молекула), точка прикрепления к зонду (3" и/или 5") и доля вещества в процентах меченого зонда; обнаруживаемая генная мишень (последовательность ДНК или РНК);

e) описание формы (лиофилизированный порошок или раствор) и количество (пг или пмоль) или концентрация (пг/мл или пмоль/мл), если применимо, и, в случае раствора, - природа и концентрация растворителя или среды;

f) заявление о чистоте, методиках очистки и методах обнаружения примесей, например, высокопроизводительная жидкостная хроматография;

Приложение А (справочное)

Примеры информации, предоставляемой изготовителем с реагентами, обычно применяемыми

в методиках биологического окрашивания

А.1 Общие положения

Следующая информация представляет собой примеры процедур и не должна рассматриваться как единственный способ процедуры, которая должна быть проведена. Эти процедуры могут быть использованы изготовителем для исследования реактивности красящих веществ и иллюстрируют то, каким образом изготовитель может представить информацию, чтобы соответствовать настоящему стандарту.

А.2 Краситель метиловый зеленый-пиронин Y А.2.1 Красящее вещество метиловый зеленый

Информация, касающаяся красящего вещества метиловый зеленый, следующая:

a) идентичность продукта:

Метиловый зеленый (синонимы: двойной зеленый SF, легкий зеленый);

Регистрационный номер CAS: 22383-16-0;

Наименование и номер индекса цвета: основной голубой 20, 42585;

b) состав:

Молекулярная формула, включающая противоион: С 2 бНззМ 3 2 + 2BF4";

Молярная масса с (или без) противоиона: 561,17 г моль" 1 (387,56 г

Массовая доля (содержание) метилового зеленого катиона: 85 %, определено с помощью абсорбционной спектрометрии;

Допустимые пределы интерферирующих веществ, приведенные как массовые доли:

1) вода: менее 1 %;

2) неорганические соли: менее 0,1 %;

3) детергенты: не присутствуют;

4) окрашенные примеси, включая кристаллы виолета: не определимы с помощью тонкослойной хроматографии;

5) индифферентные соединения: 14 % растворимого крахмала;

d) тонкослойная хроматография: присутствует только один основной компонент, соответствующий

метиловому зеленому;

e) обращение и хранение: стабилен при хранении в тщательно закупоренной коричневой бутылке при комнатной температуре (от 18 °С до 28 °С).

А.2.2 Красящее вещество этиловый зеленый

Информация, относящаяся к красящемуся веществу этиловому зеленому, следующая:

a) идентичность продукта:

1) этиловый зеленый (синоним: метиловый зеленый);

2) регистрационный номер CAS: 7114-03-6;

3) наименование и номер индекса красок: наименование в индексе красок отсутствует, 42590;

b) состав:

1) молекулярная формула, включающая противоион: C27H 3 5N 3 2+ 2 BF4";

2) молярная масса с (или без) противоионом: 575,19 г моль" 1 (401,58 г моль" 1);

3) массовая доля этилового зеленого катиона: 85 %, определена с помощью абсорбционной спектрометрии;

Вода: менее 1 %;

Детергенты: отсутствуют;

c) длина волны максимальной абсорбции раствора красящего вещества: 633 нм;

d) тонкослойная хроматография: присутствует только один основной компонент, совпадающий с этиловым зеленым;

А.2.3 Красящее вещество пиронин Y

К красящему веществу пиронин Y относится следующая информация:

а) идентичность продукта:

1) пиронин Y (синонимы: pyronine Y, пиронин G, pyronine G);

2) регистрационный номер CAS: 92-32-0;

3) наименование и номер в индексе красок: наименование в индексе красок отсутствует, 45005;

b) состав:

1) молекулярная формула, включающая противоион: Ci7HigN20 + СГ;

2) молярная масса с (или без) противоионом: 302,75 г моль" 1 (267,30 г моль" 1);

3) массовая доля пиронина Y катиона: 80 %, определена с помощью абсорбционной спектрометрии;

4) допустимые пределы интерферирующих веществ, приведенные как массовые доли:

Вода: менее 1 %;

Неорганические соли: менее 0,1 %;

Детергенты: отсутствуют;

Окрашенные примеси, включая кристаллы виолета: не обнаруживаются с помощью тонкослойной хроматографии;

Индифферентные соединения: 19 % растворимого крахмала;

c) длина волны максимальной абсорбции раствора красящего вещества: 550 нм;

d) тонкослойная хроматография: присутствует только один основной компонент, совпадающий с пиронином Y;

e) обращение и хранение: стабилен при хранении в тщательно закрытой бутылке из коричневого стекла при комнатной температуре от 18 °С до 28 °С.

А.2.4 Предназначенное применение метода окрашивания метиловым зеленым-пиронином Y

А.2.4.1 Тип (типы) материала

Краска метиловый зеленый-пиронин Y применяется для окрашивания свежезамороженных, парафинированных или пластиковых срезов тканей различных видов.

А.2.4.2 Обращение и обработка перед окрашиванием Возможные фиксирующие средства включают в себя:

Жидкость Карноя [этанол (объемная доля 99 %) + хлороформ + уксусная кислота (массовая доля 99 %), смешанные в объемах (60 + 30 + 10) мл] или

Формальдегид (массовая доля 3,6 %), забуференный фосфатом (pH = 7,0); рутинное высушивание, очистка, пропитывание и покрытие парафином, обычное приготовление срезов с помощью микротома.

А.2.4.3 Рабочий раствор

Готовят раствор этилового зеленого или метилового зеленого из количества, соответствующего массе 0,15 г чистого красящего вещества, рассчитанного как окрашенный катион (в приведенных выше примерах 0,176 г в каждом случае) в 90 мл горячей (температура 50 °С) дистиллированной воды.

Растворяют количество, соответствующее массе 0,03 г пиронина Y, рассчитанного как окрашенный катион (в примере, приведенном выше 0,038 г) в 10 мл 0,1 моль/л фталатного буфера (pH = 4,0). Смешивают последний раствор с раствором этилового зеленого или метилового зеленого.

А.2.4.4 Стабильность

Рабочий раствор стабилен по крайней мере одну неделю при хранении в плотно закрытой бутыли из коричневого стекла при комнатной температуре от 18 °С до 28 °С.

А.2.4.5 Методика окрашивания А.2.4.5.1 Депарафинируют срезы.

А.2.4.5.2 Смачивают срезы.

А.2.4.5.3 Окрашивают срезы в течение 5 мин при комнатной температуре около 22 °С в рабочем

растворе.

А.2.4.5.4 Промывают срезы в двух сменах дистиллированной воды, от 2 до 3 с в каждой.

А.2.4.5.5 Стряхивают излишки воды.

А.2.4.5.6 Активируют в трех сменах 1-бутанола.

А.2.4.5.7 Переносят непосредственно из 1-бутанола в гидрофобную синтетическую смолу.

А.2.4.6 Ожидаемый результат (результаты)

Ожидается получение следующих результатов с типами материалов, перечисленными в А.2.4.1:

а) для ядерного хроматина: зеленый (фиксатор Карнов) или голубой (фиксатор формальдегид); а) для нуклеол и цитоплазмы, богатой рибосомами: красный (фиксатор Карнов) или лиловато- красный (фиксатор формальдегид);

c) для матрицы хрящей и гранул тучных клеток: оранжевый;

d) для мышц, коллагена и эритроцитов: не окрашенные.

А.З Реакция Фельгена - Шиффа

А.3.1 Красящее вещество парарозанилин

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ -Для R 40: возможный риск необратимых эффектов.

Для S 36/37: необходима защитная одежда и перчатки.

Следующая информация относится к красящему веществу парарозанилин.

a) идентичность продукта:

1) парарозанилин (синонимы: основной рубиновый, парафуксин, парамагента, магента 0);

2) регистрационный номер CAS: 569-61-9;

3) наименование и номер индекса красок: основной красный 9, 42500;

b) состав:

1) молекулярная формула, включающая противоион: Ci9Hi 8 N 3 + СГ;

2) молярная масса с (и без) притивоиона: 323,73 г моль" 1 (288,28 г моль" 1);

3) массовая фракция парарозанилина катиона: 85 %, определенная с помощью абсорбционной спектрометрии;

4) допустимые пределы интерферирующих веществ, приведенные как массовые доли:

Вода: менее 1 %;

Неорганические соли: менее 0,1 %;

Детергенты: не присутствуют;

Окрашенные примеси: метилированные гомологи парарозанилина могут присутствовать в следовых количествах, определяемые с помощью тонкослойной хроматографии, но акридин отсутствует;

Индифферентные соединения: 14 % растворимого крахмала;

c) длина волны максимально абсорбции раствора красящего вещества: 542 нм;

d) тонкослойная хроматография: присутствует один основной компонент, соответствующий

парарозанилину; метилированные гомологи парарозанилина в следовых количествах;

e) обращение и хранение: стабилен при хранении в тщательно закупоренной коричневой бутылке при комнатной температуре от 18 °С до 28 °С.

А.3.2 Предназначенное применение реакции Фельгена - Шиффа

А.3.2.1 Тип (типы) материала

Реакция Фельгена - Шиффа применяется для парафинированных или пластиковых срезов различных видов тканей или цитологического материала (мазок, отпечаток ткани, культура клеток, монослой):

А.3.2.2 Обращение и обработка перед окрашиванием

А.3.2.2.1 Возможные фиксирующие вещества

Возможные фиксирующие вещества включают в себя:

a) гистология: формальдегид (массовая доля 3,6 %), забуференный фосфатом, (pH =7,0);

b) цитология:

1) жидкий фиксирующий материал: этанол (объемная доля 96 %);

2) высушенный на воздухе материал:

Формальдегид (массовая доля 3,6 %), забуференный фосфатом;

Метанол+ формальдегид (массовая доля 37 %) +уксусная кислота (массовая доля 100 %), смешанные в объемах (85 +10 + 5) мл.

Материал, фиксированный в фиксаторе Буйна, непригоден для этой реакции.

Детали методики, примененной изготовителем для исследования реактивности хромогенного реагента, приведены в А.3.2.2.2-А.3.2.4.

А.3.2.2.2 Реагент парарозанилин-Шифф

Растворяют 0,5 г парарозанилин-хлорида в 15 мл 1 моль/л соляной кислоты. Добавляют 85 мл водного раствора K 2 S 2 0 5 (массовая доля 0,5 %). Ожидают 24 ч. Взбалтывают 100 мл этого раствора с 0,3 г древесного угля в течение 2 мин и профильтровывают. Хранят бесцветную жидкость при температуре не ниже 5 °С. Раствор стабилен в течение по крайней мере 12 мес в плотно закрытой посуде.

А.3.2.2.3 Раствор для промывания

Растворяют 0,5 г K 2 S 2 O s в 85 мл дистиллированной воды. Добавляют 15 мл 1 моль/л соляной кислоты. Раствор готов к немедленному применению и может быть использован в течение 12 ч.

А.3.2.3 Методика окрашивания

А.3.2.3.1 Депарафинируют парафинированные срезы в ксилене в течение 5 мин, затем промывают в течение 2 мин, сначала в этаноле с объемной долей 99 %, а затем в этаноле с объемной долей 50 %.

А.3.2.3.2 Смачивают пластиковые срезы, депарафинированные парафинированные срезы и цитологический материал в дистиллированной воде в течение 2 мин.

А.3.2.3.3 Гидролизуют материал в 5 моль/л соляной кислоте при температуре 22 °С в течение от 30 до 60 мин (точное время гидролиза зависит от типа материала).

А.3.2.3.4 Промывают дистиллированной водой в течение 2 мин.

А.3.2.3.5 Окрашивают реагентом парарозанилин в течение 1 ч.

А.3.2.3.6 Промывают в трех последовательных сменах промывного раствора по 5 мин в каждой.

А.3.2.3.7 Дважды промывают дистиллированной водой, по 5 мин каждый раз.

А.3.2.3.8 Дегидратируют в этаноле с объемной долей 50 % , затем с 70 % и наконец в 99 % -ном этаноле, по 3 мин каждый раз.

А.3.2.3.9 Дважды промывают в ксилене, по 5 мин каждый раз.

А.3.2.3.10 Извлекают в синтетическую гидрофобную смолу.

А.3.2.4 Ожидаемые результаты

Ожидается получение следующих результатов с типами материалов, перечисленных в А.3.2.1:

Для ядер клеток (ДНК): красный цвет.

А.4 Иммунохимическая демонстрация рецепторов эстрогенов

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ - Реагент, содержащий азид натрия (15 ммоль/л). NaN 3 может реагировать с свинцом или медью, образуя взрывчатые азиды металлов. При удалении смыть большим объемом воды.

А.4.1 Моноклональный мышиный античеловеческий рецептор эстрогенов

Следующая информация относится к моноклональному мышиному античеловеческому рецептору эстрогенов.

а) идентичность продукта: моноклональный мышиный античеловеческий рецептор эстрогенов, клон 1D5;

b) клон: 1D5;

c) иммуноген: рекомбинантный человеческий белок рецептора эстрогенов;

d) источник антител: моноклональное мышиное антитело, поставленное в жидкой форме как супернатант тканевой культуры;

e) специфичность: антитело реагирует с Л/-концевым доменом (A/В регион) рецептора. При иммуноблоттинге оно реагирует с 67 кДа полипепетидной цепью, полученной путем трансформации Escherichia coli и трансфекции COS клеток плазмидными векторами, экспрессирующими рецептор эстрогенов. Кроме того, антитело реагирует с цитозольными экстрактами лютеального эндометрия и клетками линии MCF-7 рака грудной железы человека;

f) перекрестная реактивность: антитело реагирует с рецепторами эстрогенов крыс;

д) состав: супернатант культуры ткани (среда RPMI 1640, содержащая сыворотку плода теленка), диализированный против 0,05 ммоль/л Tris/HCI, pH = 7,2, содержащий 15 ммоль/л №N3.

Концентрация Ig: 245 мг/л;

Изотип Ig: IgGI;

Идентичность легкой цепи: каппа;

Концентрация общего белка: 14,9 г/л;

h) обращение и хранение: стабилен до трех лет при температуре хранения от 2 °С до 8 °С.

А.4.2 Предназначенное применение

А.4.2.1 Общие положения

Антитело применяется для качественного и полуколичественного обнаружения экспрессии рецептора эстрогенов (например, рак грудной железы).

А.4.2.2 Тип (типы) материала

Антитело может быть применено на парафинированных срезах, фиксированных формалином, замороженных срезах, фиксированных ацетоном, и на мазках клеток. Кроме того, антитело может быть применено для детекции антител фермент-связанным иммуносорбентным исследованием (ELISA).

А.4.2.3 Методика окрашивания для иммуногистохимии

А.4.2.3.1 Общие положения

Для парафинированных срезов тканей, фиксированных формалином, применяют разнообразные чувствительные технологии окрашивания, в том числе иммунопероксидазную методику, технологию АРААР (щелочная фосфатаза антищелочная фосфатаза) и авидин-биотиновые методы, например, методы LSAB (Меченые СтрептАвидин-Биотин). Изменения антигена, такие как нагревание в 10 ммоль/л цитратном буферном растворе, pH =6,0, являются обязательными. Слайды не должны высушиваться при такой обработке или при следующей процедуре иммуногистохимического окрашивания. Для окрашивания мазков клеток предложен метод АРААР.

Детали методики, использованной изготовителем на парафинированных срезах тканей, фиксированных формалином, для исследования реактивности антитела для иммуногистохимии, приведены в А.4.2.3.2 -А.4.2.3.4.

А.4.2.3.2 Реагенты

А.4.2.3.2.1 Перекись водорода, массовая доля 3% в дистиллированной воде.

А.4.2.3.2.2 Трис-буфер солевой (TBS), состоящий из 0,05 моль/л Tris/HCI и 0,15 моль/л NaCI при pH =

А.4.2.3.2.3 Первичное антитело, состоящее из моноклонального мышиного античеловеческого рецептора эстрогенов, разведенного оптимально в TBS (см. А.4.2.3.4).

А.4.2.3.2.4 Биотинилированное козье антитело к мышиным/кроличьим иммуноглобулинам, рабочий

Готовят этот раствор по меньшей мере за 30 мин, но не ранее, чем за 12 ч перед применением, следующим образом:

5 мл TBS, pH = 7,6;

50 мкл биотинилированного, изолированного от аффинитета козьего антитела против мышиных/кроличьих иммуноглобулинов в 0,01 моль/л фосфатном буферном растворе, 15 ммоль/л №N3, в количестве достаточном, чтобы довести конечную концентрацию до 10 - 20 мг/мл.

А.4.2.3.2.5 Комплекс СтрептАвидин-биотин /пероксидаза хрена (StreptABComplex/HRP), рабочий

Готовят данный раствор следующим образом:

5 мл TBS, pH = 7,6;

50 мкл СтрептАвидина (1 мг/л) в 0,01 моль/л фосфатном буферном растворе, 15 ммоль/л NaN 3 ;

50 мкл биотинилированной пероксидазы хрена (0,25 мг/л) в 0,01 моль/л фосфатном буферном растворе, 15 ммоль/л NaN 3 ;

А.4.2.3.2.6 Раствор диаминбензидинового субстрата (DAB)

Растворяют 6 мг 3,3"-диаминбензидинтетрагидрохлорида в 10 мл 0,05 моль/л TBS, pH = 7,6. Добавляют 0,1 мл перекиси водорода массовой долей 3% в дистиллированной воде. Если произошла преципитация, фильтруют.

А.4.2.3.2.7 Гематоксилин

Растворяют 1 г гематоксилина, 50 г алюминий калий сульфата, 0,1 г йодата натрия и 1,0 г лимонной кислоты в 750 мл дистиллированной воды. Доводят до 1000 мл дистиллированной водой.

где коэффициент k характеризует скорость захвата, а показатель степени т - порядок реакции. Величина k изменяется от 0 до оо. При этом при Кг- коэффициент, учитывающий качество основания; Я - высота свободного падения угля, м.

где Р - угол наклона отражающей поверхности, градус; W+5~- содержание класса крупнее 6 мм, %.

И характер воздействий, и внешние механические нагрузки, имеющие место на перепадах транспортного потока, определяются конструктивными параметрами перегрузочных устройств и средств транспорта: высотой перепада, жесткостью и углом наклона отражающей поверхности, скоростью и углом наклона подающего конвейера и другими факторами.

ростью под углом и к горизонту с высоты h на отражающую поверхность, наклоненную в свою очередь под углом Р. В месте соударения отражающей поверхности и антрацита скорость его падения может быть разложена на нормальную vn и касательную vr по отношению к отражающей поверхности составляющие. Кинетическая энергия соударения определяется нормальной составляющей У„, которая может быть определена по формуле

Действующие сегодня классификации рассматривают уголь в основном как энергетическое топливо, поэтому в них недостаточно отражены свойства, важные для процессов химико-технологической переработки. В настоящее время во многих странах ведутся исследования по разработке методов однозначной оценки пригодности любого угля для различных направлений его технологического использования, в.том числе и для переработки в моторные топлива. В Советском Союзе в последние годы завершена разработка такой единой классифика-: дни углей на основе их генетических и технологических параметров. По этой классификации петрографический состав угля выражается содержанием фю-зинизированных микрокомпонентов. Стадия метаморфизма определяется по показателю отражения витринита, а степень восстановленности выражается комплексным показателем: для бурых углей - по выходу смолы полукоксования, а для каменных углей - по выходу летучих веществ и спекае-мости. Каждый из классификационных параметров отражает те или иные особенности вещественного состава и молекулярной структуры углей.

До 1989 г. по каждому угольному бассейну имелась своя классификация, закрепленная соответствующим ГОСТом. Основами этих классификаций для разделения углей на марки и внутри каждой марки на группы были: выход летучих веществ, толщина пластического слоя и характеристика нелетучего остатка при определении выхода летучих веществ. С 1991 года введена Единая классификация каменных углей. По стандарту, который предусматривает новые классификационные параметры, угли делятся по видам, в зависимости от величины показателя отражения витринита, теплоты сгорания и выхода летучих веществ на бурые, каменные и антрациты.

кевич и Ю.А.Золотухин пытались разработать методику прогноза прочности кокса с учетом петрографического состава и показателя отражения витринита. Принималась во внимание неоднородность углей в шихтах по степени метаморфизма и микролитотипному составу. Учитывался также показатель толшины пластического слоя, а также зольность прогнозируемой шихты, вычисляемая по аддитивности.

Как видно, в пределах каждой пары дифференцированных по батареям шихт нет заметных различий по зольности, содержанию общей серы, спе-каемости. Выход летучих веществ несколько ниже у шихт, предназначенных для коксовой батареи № 1-бис. Величины комплексных показателей для всех вариантов соответствуют или близки оптимальным срединным значениям, некоторое предпочтение при этом можно все же отдать шихтам для батареи № 1-бис. В табл. 6 приведены подтверждающие это положение характеристики спе-каемости. Петрографические характеристики опытных шихт, включающие средние величины показателя отражения витринита и распределение различных стадий метаморфизма в пределах вит-ринитовой составляющей угольных шихт, представлены в табл. 7.

Варианты шихт Показатель отражения витринита р О/ "0, /О Стадия метаморфизма витринита, %

петрографический;

Стадия метаморфизма устанавливается по отражательной способности витринита. Сущность метода заключается в измерении и сопоставлении электрических токов, возникающих в фотоэлектронном умножителе при отраженном свете от полированных поверхностей образца и образца сравнения. Показатель отражения витринита для каменных углей находится в пределах от 0,40 до 2,59 .

Углями низкого ранга считаются угли с высшей теплотой сгорания менее 24 МДж/кг и средним показателем отражения витринита /?„ менее 0,6 %;

Углями более высокого ранга считаются угли с высшей теплотой сгорания равной или более 24 МДж/кг, а также с высшей теплотой сгорания менее 24 МДж/кг при условии, что средний показатель отражения витринита равен или превышает 0,б %.

Средний показатель отражения витринита, К,„% -две цифры

Первые две цифры кода обозначают отражательную способность вмтри-нита, соответствующую нижнему пределу 0, 1%-ного диапазона значений среднего показателя отражения витринита, умноженному на 10;

Знание основ процессов углеобразования и условий применимости твёрдого топлива в металлургии позволяет гибко управлять технологическими процессами и экономической эффективностью производства чугуна и стали.

Использование горючих ископаемых в металлургии насчитывает на одну сотню лет. Исходный материал и условия образования ископаемых топлив стали причиной их видового разнообразия. Современная металлургия предъявляет высокие требования к качеству сырья, в т.ч. к коксу и вдуваемым добавкам. Знание основ процессов углеобразования и условий применимости твёрдого топлива в металлургии позволяет гибко управлять технологическими процессами и экономической эффективностью производства чугуна и стали.

Состав и структура исходного растительного материала

Сложившаяся к настоящему времени теория образования углей подразумевает происхождение горючих ископаемых из растительной массы, прошедшей определённый метаморфизм в течение длительного периода времени.

В образовании исходного материала для всех горючих ископаемых принимали участие разнообразные растения, начиная с одноклеточных водорослей и заканчивая деревьями. По современным представлениям в структуре растений выделяются вещества следующих химических групп: жиры, воски, смолы, углеводные комплексы (целлюлозы и пектиновые вещества), лигнин, белки.

Жиры широко распространены в растениях: в них насчитывают около 1700 различных видов жиров. По химическому составу жиры являются сложными эфирами трёхатомного спирта – глицерина – и предельных и непредельных кислот жирного ряда (монокарбоновых, с нормальной углеродной цепью и чётным числом атомов углерода). Жиры не растворимы в воде, но легко растворяются в диэтиловом эфире, сероуглероде, бензине, ароматических углеводородах.

Воски – это сложные эфиры высших монокарбоновых кислот и высших первичных одноатомных спиртов нормального строения. Воски в растениях покрывают тончайшим слоем стебли, листья, оболочки спор, предохраняя их от внешних воздействий. Воски имеют высокую для органических материалов температуру плавления (70...72 °С). Они представляют собой исключительно устойчивые вещества и благодаря своей стабильности почти всегда присутствуют в углях.

Смолы . Растительные смолы представляют собой смесь различных органических соединений (кислот, сложных эфиров, спиртов, фенолов и углеводородов). Смолы присущи высшим растениям, в которых они находятся в растворах эфирных масел (бальзамы). В растениях бальзамами заполнены смоляные ходы. При повреждении растения обильно выделяются смоляные концентраты, которые быстро густеют на воздухе в результате испарения эфирных масел, а также вследствие частичной полимеризации смоляных веществ. Такие сгустки твёрдой смолы доходят до нас в виде смоляных конкреций, вкрапленных в органическую часть угля.

Целлюлоза (С6Н10О5) – основной строительный материал растительных тканей, придающий растениям механическую прочность.

Гемицеллюлозы (гетерополисахариды) являются сложными органическими соединениями, при гидролизе которых получаются простейшие сахара (пентозы, гексозы и т.д.).

Пектиновые вещества – выполняют опорную функцию в стенках растительных клеток, молодых плодах и тканях.

Лигнин представляет собой полимер ароматической природы. Участвует в формировании клеточных стенок растений. Образование лигнина характерно только для сосудистых растений. В период эволюции (выход растений на сушу) сосудистые растения приобрели свойство вырабатывать ферменты, способные образовывать лигнин из углеводов. Лигнин играет роль цементирующего вещества, склеивающего пучки целлюлозных волокон, и составляет, таким образом, основную часть древесины. Примерное содержание лигнина в некоторых растениях (% масс.) составляет: бук – 22, ель – 27, древовидная люцерна – 23, плаун – 37, кукушкин лён – 38, сфагнум (особый род мха) – 4,5.

Белки – природные продукты макромолекулярного строения, превращающиеся при гидролизе в альфа-аминокислоты. Одно из важнейших свойств белков, отсутствующее у других растительных химических групп – специфичность.

Элементный состав углеобразователей приведён в табл. 1:

Таблица 1. Элементный состав углеобразователей

Количественное содержание химических групп веществ в различных видах растений приведено в табл. 2.

Таблица 2. Содержание в растениях основных групп химических веществ, % (масс.)

Исходный растительный материал и его превращения в ходе процессов углеобразования

В зависимости от состава исходного растительного материала угли делятся на гумусовые, сапропелитовые, липтобиолитовые и смешанные.

Гумусовые угли образуются из наземных растений.

Липтобиолитовые угли образуются также из наземной растительности, но из наиболее стойких в естественных условиях компонентов растений – покровных тканей (кутикулы, кора, смолы, споры, пыльца).

Сапропелитовые угли образуются исключительно из скоплений водорослей – зелёных, сине-зелёных.

Смешанные угли представляют собой продукт совместных превращений различной наземной и водной растительности.

Наряду с исходным материалом на состав и свойства углей оказывают влияние и физико-географические условия, при которых происходило накопление растительного материала. Это понятие охватывает ландшафтную обстановку, подразделяемую на озёрную, болотную, морскую, лагунную и т.д., и физико-химические (гидрохимические и микробиологические) её особенности, включающие солёность, проточность, застойность и др.

Важнейшим условием, обеспечивающим возможность формирования каменного угля, является отсутствие доступа к исходному материалу кислорода воздуха. Условия формирования и виды углей приведены в табл. 3.

Таблица 3. Условия формирования и виды углей

Исходное вещество углей (основная масса)	Условия формирования на стадии диагенеза	Классификация углей
Лигнин и целлюлоза	Восстановительная среда застойных грунтовых вод, обогащённых гуминовыми кислотами. Щелочная фенольная среда. Присутствие сфагнума.	Гумусовые угли	Кларен (витрен, микринит, фюзен) Дюрен (от лат. duris (твердый)	Полосчатый уголь (Сплинт или “антраксилон” от антракс (уголь) и ксилон (дерево)
Кутикулы		Липтобиолитовые угли		Неполосчатый уголь (“аттритус” лат. attritys (истёртый)
Сапропелиты (останки низших растений, водоросли – от греч. sapros– (гнилой) и pelos– (грязь)	Накопление в замкнутых озёрных и лагунных водоёмах.	Сапропелитовые угли	Кеннель, Богхед, Торбанит, Сланцы	Неполосчатый уголь (“аттритус” лат. attritys (истёртый)

Коксующимися могут быть только гумусовые, полосчатые угли, т.е. клареновые угли:

кларен (лат. clarus – блестящий) – уголь, слагаемый богатыми углеродом и микропримесями составляющими: витреном, микринитом и фюзеном.
витрен, витрит, витринит (лат. vitrum – стекло) – чёрная блестящая, богатая углеводородами растительная ткань – основной носитель спекающих свойств. Образует "линзы" и "слои" в основной массе угля.
микринит – чёрный матовый компонент из спор растений.
фюзен, фюзинит (франц. fusain – линза) – чёрный порошкообразный, подобный древесному углю с шелковистым блеском.

Классификация углей по степени метаморфизма

Различия в исходном материале, степени обводнённости торфяников, химическом составе среды и фациальных обстановках осадко- и торфонакопления, обусловливающие направленность и интенсивность протекания окислительных и восстановительных микробиологических процессов, создали в торфяной стадии основу для образования различных генетических типов углей. Торфообразование и торфонакопление завершались перекрытием торфяника осадками, образующими породы кровли. Происходившие при относительно невысоких температурах и давлении диагенетические (уплотнение, дегидратация осадков, газовыделение) и биохимические процессы восстановительного характера приводили к превращению торфа в бурый уголь.

Угли, включающие слабо разложившиеся древесные остатки, сцементированные землистым углём, называемые лигнитами.

Бурые угли – одна из разновидностей углей – имеют широкое распространение. Доля запасов бурых углей и лигнитов в мировых запасах углей – 42%. Неглубокое залегание и большая мощность угольных пластов позволяют широко применять открытый способ разработки, экономические и технические преимущества которого во многом компенсируют относительно низкое качество сырья.

В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние – в антрациты. Необратимый процесс постепенного изменения химического состава (прежде всего в направлении обуглероживания), физических и технологических свойств органического вещества в преобразованиях от торфа до антрацита называются углефикацией. Углефикация на стадиях превращения бурых углей в каменные и последних в антрациты, обусловленная происходящими в земной коре процессами, носит название метаморфизма углей. Выделяют три основных вида метаморфизма углей:

региональный, вызванный воздействием внутренней теплоты Земли и давления перекрывающей толщи пород при погружении углей в глубь земной коры;
термальный – под влиянием тепла, выделяемого магматическими телами, перекрывшими или внедрившимися в угленосную толщу, либо в подстилающие её отложения;
контактовый – под воздействием тепла изверженных пород, внедрившихся в угольные пласты или пересекших их непосредственно; проблематично признаётся возможным метаморфизм углей за счёт повышения температур в областях проявления тектонических сжимающих и скалывающих) усилий – динамометаморфизма.

Структурно-молекулярная перестройка органического вещества при метаморфизме углей сопровождается последовательным повышением в них относительного содержания углерода, снижением содержания кислорода, выхода летучих веществ; в определённых закономерностях с экстремальными значениями на средних стадиях углефикации изменяются содержание водорода, теплота сгорания, твёрдость, плотность, хрупкость, оптические, электрические и др. физические свойства углей. Для определения этих стадий используются: выход летучих веществ, содержание углерода, микротвёрдость и др. особенности химического состава и физических свойств углей. Наиболее эффективен метод определения стадии углефикации по отражательной способности витринита.

Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства – способность гелифицированных и липоидных компонентов органического вещества переходить при нагревании в определённых условиях в пластического состояние и образовывать пористый монолит – кокс. Относительное количество запасов углей с высокой спекающейся способностью составляет 10...15% от общих запасов каменных углей, что связано с более высокой интенсивностью преобразования органических вещества на средних стадиях метаморфизма. Спекающиеся угли возникают при температурах примерно от 130 до 160...180 °С при общем диапазоне температур, обусловливающих протекание метаморфизма углей, от 70...90 °С для длиннопламенных углей до 300...350 °С для антрацитов. Наиболее высококачественные спекающиеся угли формировались в бассейнах, испытавших региональный метаморфизм при глубоком погружении угленосной толщи. При термальном и контактовом метаморфизме в связи с резким изменением температур и невысоким давлением преобразование органического вещества протекает неравномерно и качество углей отличается невыдержанностью технологических свойств. Породы угленосных формаций наряду с метаморфизмом углей испытывают катагенетические преобразования.

В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли угли подвергаются окислению. По своему воздействию на химический состав и физические свойства углей окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом: угли утрачивают прочностные свойства (до превращения их в сажистое вещество) и спекаемость; в них возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличиваются влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания. Глубина окисления углей в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма углей колеблется от 0 до 100 м по вертикали.

Различия в вещественном составе и степени метаморфизма обусловили большую дифференциацию технологических свойств углей. Для установления рационального направления промышленного использования углей подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение углей в процессе термического воздействия на них. Границей между бурыми и каменными углями принята высшая теплота сгорания рабочей массы беззольного угля, равная 5700 ккал/кг (23,86 МДж).

Ведущий показатель при использовании углей в энергетических целях – низшая теплота сгорания – в пересчёте на рабочее топливо колеблется в пределах (ккал/кг): 2000...5000 (8,372...20,930 МДж) для бурых, 4100...6900 (17,162...28,893 МДж) для каменных углей и 5700...6400 (23,86...26,79 МДж) для антрацитов. Пониженная величина этого показателя у бурых углей объясняется низкой степенью углефикации органического вещества, слабой уплотнённостью материала и, соответственно, высокой их естественной влажностью, изменяющейся в пределах 15...58%. По содержанию рабочей влаги бурые угли подразделяются на технологические группы: Б1 с Wp > 40%, Б2 с Wp 30...40% и Б3 с Wp < 30%.
В основу промышленной маркировки каменных углей положены показатели, характеризующие результаты их высокотемпературной сухой перегонки (коксования): выход летучих веществ, образующихся при разложении органической массы (частично неорганического материала – сульфидов, карбонатов, гидратированных минералов), и характеристика беззольного горючего остатка – кокса по спекаемости. Весовой выход летучих веществ из углей последовательно снижается с повышением степени углефикации от 45 до 8% у каменных углей и до 8...2% у антрацитов.

В СССР спекаемость углей определяется в лабораторном аппарате пластометрическим методом, предложенным в 1932 советскими учёными Л. М. Сапожниковым и Л. П. Базилевич, по толщине образующегося при нагревании пластического слоя (у) с учётом усадки (х), выраженных в мм. Наибольшей спекающей способностью характеризуются каменные угли средних стадий углефикации с толщиной пластического слоя 10...35 мм (марок К и Ж). С понижением и увеличением степени метаморфизма спекаемость углей снижается. Угли марок Д и Т характеризуются слабоспекшимся порошкообразным нелетучим остатком. В табл. 4 приведены величины основных показателей качества углей на различных стадиях углефикации применительно к маркам согласно ГОСТ.

Таблица 4. Основные показатели качества углей марочного состава

Марки угля	Буквенное обозначение марок	Средние величины показателей для углей, состоящих преимущественно из витринита			Отражательная способность витринита в масляной иммерсии R0, %
Марки угля	Буквенное обозначение марок	Выход летучих веществ Vг, %		Теплота сгорания Qгб, ккал/кг
		41 и более	76 и менее
Длиннопламенные		39 и более


Коксовые
Отощённо-спекающиеся

Антрациты			91 и более

Кроме указанных в таблице, в некоторых бассейнах выделяются промежуточные марки: газовые жирные (ГЖ), коксовые жирные (КЖ), коксовые вторые (K2), слабоспекающиеся (СС). Угли марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К и ОС подразделяются на технологические группы по спекающей способности; для указания технологической группы к буквенному обозначению марки прибавляется цифра, указывающая низшее значение толщины пластического слоя (у) в данных углях, например Г6, Г17, КЖ14 и т.п. Для углей конкретных бассейнов величины классификационных показателей (VГ и у) регламентируются ГОСТом. Для получения металлургического кокса используется смесь различных марок углей – шихта, основным компонентом которой являются угли с высокими спекающими свойствами.

Подразделение углей на бурые, каменные и антрациты принято в большинстве стран Европы (в некоторых – с выделением дополнительно лигнитов). В основу принятой в 1956 Европейской экономической комиссией ООН Международной системы классификации каменных углей также положены выход летучих веществ для углей с V >33% – высшая теплота сгорания влажной беззольной массы, спекающая способность и коксуемость. Тип угля обозначается кодовым трёхзначным номером, первая цифра которого указывает класс угля (по летучим или теплоте сгорания), вторая – группу (по спекающей способности, определённой методом Рога или индексом вспучивания в тигле), третья – подгруппу (по коксуемости, определённой методами Одибер-Арну или Грей-Кинга). В США и некоторых других странах угли подразделяются на лигниты, суббитуминозные, битуминозные угли и антрациты; классификационными параметрами приняты: для лигнитов, суббитуминозных и битуминозных (с выходом летучих >31%) углей – теплота сгорания беззольной массы, для битуминозных с летучими <31% и антрацитов – выход летучих веществ и содержание связанного углерода.

Маркировка углей, отражая комплекс определённых технологических свойств разновидностей углей, используется как основной критерий в практике промышленного использования углей. Для конкретных направлений потребления устанавливаются дополнительные технические требования. Резкое снижение теплового эффекта сгорания угля и экономических показателей их использования за счёт балласта (золы и влаги) определяет необходимость брикетирования углей с высокой естественной влажностью и предварительного обогащения высокозольных углей. Предельная зольность углей, направляемых на слоевое сжигание, не должна превышать 20...37%, на пылевидное сжигание – 45%.

Для коксования используются малозольные (обогащенные) спекающиеся каменные угли, в которых лимитируется содержание серы и фосфора. Для полукоксования, газификации, получения жидкого топлива, горного воска и др. направлений потребления нормируются спекаемость, сернистость, зольность, кусковатость, термическая стойкость, содержание смол, битумов и др. показатели качества.

Основные угольные бассейны РФ – источники коксующихся углей

Донецкий бассейн. Один из наиболее крупных европейских угольных бассейнов. На территории Ростовской области находится только крайняя восточная часть бассейна, где распространены преимущественно антрациты. Коксующиеся угли имеются в трёх районах из семи – Каменско-Гундоровском, Белокалитвенском, Тацинском – и характеризуются лёгкой и средней обогатимостью. Угли Донецкого бассейна характеризуются высоким содержанием серы.

Кузнецкий бассейн . Находится на территории Кемеровской и Новосибирской областей и занимает площадь 27 тыс. км2 (110 х 350 км). Из 25 геолого-промышленных районов коксующиеся угли развиты в 20. Обогатимость углей – лёгкая и средняя при выходе концентрата от 70 до 90%. Угли Кузнецкого бассейна характеризуются низким содержанием серы. В бассейне добывают все марки коксующихся углей. Благоприятные горно-геологические условия залегания углей, небольшая глубина их отработки делают использование этих углей экономически целесообразным практически на территории всей России.

Печорский бассейн. Входит в Северный район и находится на территории Республики Коми и Ненецкого автономного округа Архангельской области. Площадь бассейна 90 км2. Коксующиеся угли распространены на Воркутском, Воргашорском и Хальмеръюском месторождениях. Угли в основном среднеобогатимые (выход концентрата составляет от 70 до 85% (масс.), угли марок ГЖО, К, Ж – легкообогатимые (выход концентрата 85-93% масс.). Жирные и газовые жирные угли Воркутинского и Воргашорского месторождений способны принимать в качестве отощающей добавки до 50% отощенных углей со значительным увеличением прочности кокса. Угли марки К Хальмеръюского месторождения при коксовании дают прочный металлургический кокс высокого качества.

Карагандинский бассейн. Является источником коксующихся углей для предприятий Востока России, находится в Центральном Казахстане на территории одноименной области. Площадь его составляет 3000 км2 (30 х 100 км). Угли труднообогатимые, т.к. минеральные составляющие очень тонко распределены в органической массе угля. Выход концентрата составляет от 15 до 65% (масс.).

Показатели качества коксующихся углей

Качество углей определяется по их технологическим и петрографическим показателям.

Выход летучих веществ (V) – продукты за исключением влаги, выделяющиеся из угля в виде газа и пара. Образуются при разложении угля в условиях нагрева без доступа воздуха. Определяются на сухое (dry – Vd) или сухое беззольное состояние (dry ash free – Vdaf). В совокупности со спекаемостью он определяет пригодность углей для коксования. Именно этот показатель является ключевым при составлении угольной шихты и рассмотрении возможности замещения углей в шихте.

Зольность (A) – содержание негорючего неорганического материала в угле. Определяется как остаток, образующийся при нагреве угля в результате сгорания всей горючей массы. Определяется на сухое состояние (dry – Ad).

Сера (S) – содержание серы в угле. Содержится в виде сульфидов, сульфатов, органических соединений и элементарной серы. Определяется на сухое состояние (dry – Sd).

Витринит (Vt) – один из видов органического вещества (мацералы), образующего массу угля. Кроме витринита различают липтинит и инертинит. Витринит является наиболее ценным мацералом.

Показатель отражения витринита (R0) – отражательная способность витринита является показателем степени метаморфизма углей (чем больше, тем старше уголь). Для характеристики степени углефикации определяют средний показатель отражения витринита в обыкновенном монохроматической свете.

Толщина пластического слоя (y) – один из основных показателей спекаемости углей, характеризующий оценку качества коксующихся углей. Определяется как максимальное расстояние между поверхностями раздела «уголь – пластическая масса – полукокс», определяемое при пластометрических испытаниях.

Связанный углерод (FС) – часть углерода, остающаяся при нагревании угля в закрытом сосуде до полного удаления летучих веществ (т.е. это нелетучая часть за вычетом золы).

Общая влага (TM) – влага, содержащаяся в ископаемом углей, включая свободную, поверхностную и связанную. При коксовании влага отрицательно влияет на насыпную плотность угольной шихты, расход электроэнергии на дробление и тепла на коксование; при влажности более 8% затрудняется транспортировка шихты в углеподготовительных цехах.

Тип кокса по Грей-Кингу (Gray King coking index) – данный показатель является основной характеристикой коксуемости углей; тип кокса по Грей-Кингу определяется по эталонной шкале: A, B, C, D, E, F, G1, G2,...,G12; тип кокса "A" свидетельствует о том, что уголь не коксуется, типы "B", "C", "D" говорят о низкой коксуемости,..., типы "G5" – "G12" свидетельствуют о высоких коксующихся свойствах углей, причём, чем выше число, тем лучше коксуемость.

Индекс свободного вспучивания (Crucible Swelling Number (CSN)/Free Swelling Index (FSI)) – основная характеристика, по которой оценивается спекаемость углей во всем мире; спекаемость является одним из важнейших классификационных показателей для углей, используемых для коксования; спекаемость угольной шихты должна быть достаточной для обеспечения высокой прочности коксового вещества (как правило, чем выше значение CSN при прочих равных условиях, тем лучше).

Максимальная текучесть по Гизелеру (Gieseler Max Fluidity) – хорошо спекающиеся угли определяются по методу Гизелера; данный параметр очень важен для коксующихся углей, т.к. низкотекучие угли не способны самостоятельно участвовать в процессе коксования (требуют добавки высокотекучих углей для связки); для сравнения данного параметра используют логарифмическую (порядковую шкалу).

Индекс размолоспособности (Hardgrove Index) – эмпирический индекс, достигаемый в результате измельчения пробы угля. Измельчение узкоклассифицированного угля массой 50 г проводится в кольцевой шаровой мельнице в течение 60 оборотов. Индекс определяется на основе гранулометрического состава измельчённого угля.

Классификация коксующихся углей

В России и СНГ действует Единая классификация углей по ГОСТ 25543-88. Согласно этой классификации уголь разделяется на следующие марки:

Б – бурый;
Д – длиннопламенный;
ДГ – длиннопламенный газовый;
Г – газовый;
ГЖО – газовый жирный отощенный;
ГЖ – газовый жирный;
Ж – жирный;
КЖ – коксовый жирный;
К – коксовый;
КО – коксовый отщенный;
КСН – коксовый спекающийся низкометаморфизированный;
КС – коксовый слабоспекающийся;
ОС – отощенный спекающийся;
ТС – тощий спекающийся;
СС – слабоспекающийся;
Т – тощий;
А – антрацит.

Мировая классификация разделяет угли на Hard Coking Coal (HCC), Semi-soft Coking Coal (SSCC), Pulverised Coal for Injection (PCI), Thermal Coal/Steam Coal (рис. 1):

Рисунок 1 - Мировая классификация углей

Соотношение мировых резервов углей и направления их использования в зависимости от содержания углерода и влаги приведено на рис. 2:

Рисунок 2 - Соотношение мировых резервов углей

ПУТ – пылеугольное топливо

История развития технологии вдувания пылеугольного топлива

Технология доменной плавки с использованием пылеугольного топлива известна с 1831 г. Промышленное применение технологии вдувания ПУТ началось лишь в середине XX века, а широкое распространение данная технология получила в 80-е годы XX века. Затяжной период освоения технологии ПУТ можно объяснить необходимостью разработки сложного и дорогостоящего оборудования для подготовки и вдувания ПУТ, а также успешной конкуренцией со стороны мазута и природного газа.

Первый патент на вдувание измельчённого твёрдого топлива в доменную печь через фурмы выдан в Англии в 1831 г. Аналогичный патент выдан в Германии в 1877 г. Данные о начале практического применения ПУТ разнятся: по одним источникам первые попытки вдувания были предприняты в 1840 г., по другим первое вдувание измельчённого угля в шахтную печь было осуществлено в Канаде при плавке черновой меди в 1911 г.

Масштабные экспериментальные работы по вдуванию ПУТ начались в 50...60-е годы ХХ века в США. В то время мазут выполнял ведущую роль в технологии вдувания топлива.
В 1955 г. в СССР на металлургическом заводе им. Дзержинского были проведены опыты по вдуванию угольной пыли через фурму в доменную печь объёмом 427 м3 при выплавке ферросилиция. Эти опыты положили начало исследованиям доменного процесса с применением пылевидного топлива на промышленных доменных печах СССР.

Только после энергетического кризиса в 70-е годы обратили внимание на уголь как на более разумную экономическую альтернативу. Применяемая в 70-х годах ХХ века практика вдувания мазута и других производных нефти обеспечивала расход кокса на уровне 400 кг/т чугуна. Второй нефтяной кризис заставил отказаться от вдувания жидких агентов и резко увеличил потребление кокса.

80-е годы стали периодом быстрого роста строительства установок по вдуванию ПУТ в мире, в основном в Европе и Азии. В Северной Америке популярным стало вдувание природного газа совместно с другими видами жидкого и твёрдого топлива. К концу 80-х вдувание ПУТ значительно потеснило другие виды топлива и в США.

Вследствие противоположной направленности воздействия процессов вдувания ПУТ и природного газа на ход доменной печи стало очевидными совместить вдувание этих видов топлива для более мягкого влияния на ход печи. В США данная технология обрела широкое применение (табл. 5):

Таблица 5. Использование различных вдуваемых добавок в доменных печах США

Популярность такого решения объясняется тем, что комбинация двух материалов обеспечивает при менее строгих условиях максимально возможную экономию кокса.
К настоящему времени в результате совершенствования технология вдувания ПУТ нашла широкое практическое применение. Использование технологии вдувания ПУТ позволяет снизить удельный расход кокса до 325...350 кг/т чугуна. Лидером по удельному расходу ПУТ являются Нидерланды (рис. 3, ). В последнее время технология активно развивается в Китае ().

Рисунок 3. Уровень вдувания ПУТ

Необходимые условия успешной реализации технологии вдувания ПУТ

Для внедрения технологии вдувания ПУТ в доменную плавку необходимо выполнить комплекс следующих мероприятий:

улучшить качество кокса по показателю CSR до 62% и более;
снизить зольность шихты для коксования до 7,5%;
обеспечить высокую стабильность показателей качества шихты для коксования;
использовать для ПУТ угли с зольностью 6,0-8,5% и содержанием серы менее 0,5%;
обеспечить стабильность качества показателей используемых для ПУТ углей;
обеспечить стабильность качества компонентов железорудной шихты;
уменьшить содержание мелочи в железорудном сырье до 3...5%;
повысить температуру дутья до 1200...1250 °С;
увеличить содержание кислорода в дутье до 28...33%.

Параллельно сокращению расхода кокса при вдувании больших количеств ПУТ прежде всего возрастают требования к качеству кокса (см. раздел "Скачать/Вспомогательная литература" ), поскольку кокс является единственным твёрдым материалом ниже зоны когезии доменной печи и расходуется здесь с более медленной скоростью, т.е. подвергается более длительному воздействию высоких температур и веса столба шихты. В связи с этим кокс должен быть более прочным физически и устойчивым к химическому воздействию, чтобы обеспечить высокую газопроницаемость шихты.

Показатель прочности кокса после взаимодействия с углекислым газом (CSR – coke stretch reactivity) в значительной степени зависит от химического состава золы, который влияет на реакционную способность кокса.

Состав доменного шлака также оказывает влияние на эффективность вдувания ПУТ – исследователями обнаружен значительный сдерживающий эффект увеличения потерь давления, возникающий в результате использования железорудного сырья с низким содержанием Al2O3.

Особенности сгорания угольной пыли в фурменных очагах доменной печи

Наиболее важным определяющим требованием новой технологи является обеспечение полного сгорания топлива в пределах фурменной зоны доменной печи. Выход частиц пылеугольного топлива за пределы фурменной зоны вызывает снижение коэффициента замены кокса, ухудшение вязкости шлака и газопроницаемости нижней части доменной печи.
Полное сгорание частиц угольной пыли в фурменных очагах определяется фракционным составом угля, содержанием летучих, температурой фурменной зоны и содержанием кислорода в дутье.

На основе теоретических и практических изысканий показано, что в пределах фурменных зон могут полностью сгорать частицы менее 200...100 мкм. Негативной стороной снижения крупности вдуваемого угля является значительное повышение затрат на подготовку ПУТ, снижение производительности помольного оборудования, увеличение потерь угля и т.д.
Процесс сгорания частицы угля можно разделить на три стадии:

нагрев и выделение летучих веществ;
воспламенение летучих веществ и дегазация;
горение углеродистого остатка и плавление неорганических элементов угля.

Первая стадия подразумевает нагрев частицы угля с температуры окружающей среды до 450 °C, протекает практически мгновенно и занимает не более 5% всего времени горения частицы. Время нагрева прямо пропорционально диаметру частицы и обратно пропорционально температуре вокруг частицы. Причём влияние диаметр частицы на скорость нагрева более значительно.

В реальности процесс дегазации и третья стадия – горение углеродистого остатка – проходят не строго последовательно, а накладываются друг на друга. Т.е., горение углеродистого остатка начинается до завершения процесса дегазации. Время горения определяется по формуле:

где ρ – плотность частицы, г/см3; d – диаметр частицы, мм; β – число переноса вещества (см/с), определяемое по уравнению Ранца и Маршалла; C_O2 – концентрация кислорода в газовом пространстве, моль/см3. Горение коксового остатка занимает значительную часть процесса, а время горения прямо пропорционально диаметру частиц, обратно пропорционально содержанию кислорода и на этой стадии не зависит от температуры окружающей среды.

Представленное описание даёт качественную характеристику процесса горения частиц угля в фурменном очаге. В действительности процесс сгорания частиц носит более сложный характер – частицы в ходе горения меняют свою скорость относительно потока, изменяется размер и форма частиц, изменяются коэффициенты тепло- и температуропроводности. Температура газовой среды и содержание кислорода в ней также являются переменными величинами.

Надо отметить, что в фурменном очаге доменной печи условия для сгорания угольной пыли более благоприятные:

пыль подаётся в поток горячего дутья с температурой 1100...1250 °С, движущегося с высокой скоростью, вследствие чего пыль хорошо прогревается и диспергирует;
перед фурмами доменной печи имеется значительное пространство с низкой концентрацией циркулирующих кусков кокса и высокой концентрацией кислорода – в этом объёме развит факельный процесс горения угольной пыли;
несгоревшие пылинки, попадая на куски нагретого кокса с пленкой расплава могут прилипать к ним и, возвращаясь в фурменную зону сгорать.

Тем не менее, даже в таких условиях часть угольной пыли может не сгорать. Уменьшение размера угольных частиц и увеличение температуры сокращает время, необходимое для полного сгорания. При этом увеличение температуры оказывает большее влияние на полноту процесса, чем размеры частиц.

Произведённые расчёты показывают, что при вдувании в фурменную зону частиц размером 100 мкм и температуре дутья 1000 °С за время нахождения частицы в фурменной зоне (0,01...0,04 с) сгорит около 60...80% угля, а остальная часть достигнет границ зоны в виде дегазированных частиц. Дальнейшее поведение несгоревших частиц может развиваться по одному из сценариев:

вторичная газификация углерода пыли с помощью СО2;
окисление углерода угольной пыли при помощи оксидов жидкой фазы (FeO, SiO2, MnO и т.д.);
улавливание частиц шихтой с переходом в нижние слои доменной печи с последующим сгоранием в фурменных очагах.

Согласно расчётам вне зависимости от расхода вдуваемого угля 66% всего несгоревшего угля выносится через колошник, 23% расходуется в реакции газификации углерода, а остальные 11% попадают в центральную зону горна доменной печи.

Исследование состава колошниковой пыли на содержание углерода кокса и вдуваемого угля показало, что в сухой пыли содержание углерода составляет около 55%, из которого 90% – углерод кокса, а 10% – углерод полукокса из угольной пыли. Исходя из общего выноса колошниковой пыли, вынос угольной пыли через колошник составляет около 1% от вдуваемого угля.

Реакционная способность угля, низкое содержание золы, низкая температура воспламенения и минимальное содержание летучих веществ являются наиболее благоприятным сочетанием. Содержание серы и фосфора ограничивается конкретными условиями плавки и требованиями к содержанию этих элементов в чугуне. Таким образом, в отношении качественных характеристик ПУТ и параметров доменной печи эффективность его вдувания определяется следующими принципиальными особенностями:

применение для ПУТ низкозольных углей (5...14%);
измельчение ПУТ до 22...75 мкм;
приемлемый индекс размолоспособности угля (HGI);
равномерная подача ПУТ в фурмы доменной печи (неравномерность ±4...10%).

Мировая практика использования углей для ПУТ

Характеристики используемых в качестве ПУТ углей приведены в табл. 6.

Таблица 6. Характеристики углей для ПУТ

Производитель		Спекаемость (индекс CSN)	Текучесть по Гизелеру
	Bayswater No3 PCI
	South Blackwater PCI





Helensburgh Coal	Metropolitan PCI




Australian Premium Coals
Australian Premium Coals

Для целей вдувания используются угли с низкими коксующими свойствами – индекс CSNменее 4 ед., текучесть в пределах 200 ddpm. Содержание серы ограничено 0,6%, зольность – не более 10%.

Следует отметить, что для вдувания в основном используются угли с высоким содержанием летучих (32...38%) и угли с низкими летучими (15...20%):

Рисунок 4 - Содержание летучих веществ в углях для ПУТ

Угли с низким содержанием летучих веществ характеризуются высоким содержанием углерода, что в значительной степени увеличивает коэффициент замены кокса. В то же время, уголь с высоким содержанием летучих имеет низкий коэффициент замены кокса, но обладает хорошей эффективностью при сгорании. Кроме того, использование для вдувания углей с высоким содержанием летучих веществ способствует протеканию восстановительной реакции благодаря более высокому содержанию водорода в таких углях.

Во многих случаях с целью улучшения технологической управляемости процесса применяют угольные смеси из высоко- и низколетучих углей с тем, чтобы регулировать содержание летучих веществ и зольность вдуваемого ПУТ. Кроме того, при совместном вдувании ПУТ и природного газа для экономической эффективности можно увеличивать долю высоколетучих углей в смесях в периоды повышения стоимости природного газа. Это позволяет частично компенсировать восстановительную способность образующихся газов за счёт водорода летучих веществ.

На кривой взаимосвязи между типом угля и пластическими свойствами угли для вдувания в качестве ПУТ (PCI) занимают крайние положения:

Рисунок 5 - Взаимосвязь между типом угля и пластическими свойствами

Такое положение углей для ПУТ напрямую отражается на их цене. Уголь PCI – категория неподходящих для коксования углей. Этот уголь уступает в цене премиальным маркам коксующихся углей (-31% в среднем за год). Но использование технологии вдувания ПУТ позволяет экономить дорогостоящий кокс, следствием чего является превосходство по цене над коксующимися углями категории Semi Soft (+12% в среднем за год). Динамика изменения цен приведена на рис. 6.

Рисунок 6 - Соотношение котировок металлургических углей

Реализация технологии вдувания ПУТ в РФ

Несмотря на то, что первые опыты по вдуванию ПУТ в СССР относятся к середине XX века, эта технология пока не нашла широкого применения на предприятиях РФ. Причины:

наличие избыточных запасов природного газа;
сложная инфраструктура подготовки, хранения и подачи ПУТ;
нерешённые проблемы с подачей ПУТ в доменные печи (конструкция фурм, равномерность распределения);
необходимость параллельных инвестиций в улучшение качества кокса и железорудного сырья.

Последней попыткой внедрения технологии вдувания ПУТ в РФ была реализация проекта на Тулачермет в 1992...1993 г.г. В ходе проведения эксперимента так и не удалось решить вопросы, связанные с подачей ПУТ в доменную печь.

До настоящего времени интерес к технологии вдувания ПУТ носил академический характер. Но изменившиеся экономические условия привели к пересмотру стратегии развития отечественной металлургии. Наметившийся в настоящее время тренд увеличения стоимости природного газа для промышленных предприятий подтолкнул ведущие металлургические компании РФ к реализации проектов по вдуванию ПУТ (НЛМК, Евраз ЗСМК, Евраз НТМК). Учитывая более сложные технические и технологические условия российских предприятий (табл. 7, см. раздел "Скачать/Вспомогательная литература" ) и качество отечественной угольной базы, реализация проектов по вдуванию ПУТ будет сопряжена с известными трудностями, и достижение высоких показателей по количеству вдуваемого ПУТ и коэффициенту замены кокса маловероятно.

Таблица 7. Технологические условия доменных печей

Тем не менее, переход на новую технологию является очевидным шагом на пути к оптимизации себестоимости чугуна путём комбинации различных технологических заменителей кокса.

Если говорить об угольной базе для ПУТ в РФ, то представляется возможным использовать для этих целей угли с низкими коксующими свойствами (ГЖО, СС, ТС) и пограничные с коксующимися марки энергетических углей (Г, Т). Сочетание высоколетучих (Г, ГЖО) и низколетучих (СС, ТС, Т) марок позволит создавать управляемые угольные смеси для использования в качестве ПУТ.

Качество и направления использования углей во многом определены составом исходного растительного материала и степенью метаморфизма. Приведено описание основных качественных характеристик металлургических углей. Особое место занимают угли для использования в качестве пылеугольного топлива (ПУТ). Перечислены требования для успешного внедрения технологии вдувания ПУТ, отражены особенности сгорания ПУТ в условиях доменной печи и особенности реализации технологии вдувания ПУТ в РФ. Приведены требования к углям для использования в качестве ПУТ и перечислены марки углей для использования в качестве ПУТ.

пылеугольное топливо
качество углей для ПУТ
цена ПУТ
требования к ПУТ

Основная литература:

Вспомогательная литература:

Вдувание ПУТ на пороге нового столетия ("НЧМЗР" 02.2001)
Улучшение качества сырья при вдувании ПУТ ("НЧМЗР" 03.2001)
Требования к качеству кокса для ДП с высоким расходом ПУТ ("Сталь" 06.2009)
Перспективы применения ПУТ в ДЦ Украины и России ("Сталь" 02.2008)

Группа витринита. Отражательная способность витринита и степень катагенеза ов Показатель отражения витринита

IN VITRO

4.1.1 Информация, предоставляемая изготовителем с реагентами, используемыми для окрашивания в биологии

4.1.2 Наименование продукта

4.1.3 Описание реагента

4.1.4 Предназначенное применение

Приложение А (справочное)

А.1 Общие положения

Состав и структура исходного растительного материала

Исходный растительный материал и его превращения в ходе процессов углеобразования

Основные угольные бассейны РФ – источники коксующихся углей

Показатели качества коксующихся углей

Классификация коксующихся углей

ПУТ – пылеугольное топливо

История развития технологии вдувания пылеугольного топлива

Необходимые условия успешной реализации технологии вдувания ПУТ

Особенности сгорания угольной пыли в фурменных очагах доменной печи

Мировая практика использования углей для ПУТ

Реализация технологии вдувания ПУТ в РФ

Восстановление пароля