Технический анализ углей Основные макрокомпоненты и минералы

Технический анализ углей

Основные макрокомпоненты и минералы, содержащиеся в углях Макрокомпонент Наименование минерала Кремний Силикаты (каолинит, мусковит, ортоклаз), кремнезем, (песок, кварц) Алюминий Глинистые минералы и алюмосиликаты Железо Сернистые соединения (чаще всего пирит, а также марказит, пирротин, сульфид), карбонаты (сидерит), сульфаты, оксиды (гематит, магнетит, лимонит) Кальций Карбонаты (кальцит Са. СО 3, доломит Са. СО 3 -Mg. CO 3, сложные минералы 2 Ca. CO 3 -Mg. СО 3 -Fe. CO 3), сульфаты (ангидрит, гипс), силикаты, оксид, а также гуматы Магний Карбонаты, силикаты, гуматы Натрий, калий Карбонаты, силикаты, хлориды Сера Пирит, сульфиды, сульфаты, элементная сера, различные сероорганические соединения

О температуре плавления золы можно судить по её составу. Наиболее часто встречающаяся закономерность: чем меньше величина отношения суммарного содержания оксидов кремния и алюминия к содержанию оксидов железа, кальция и магния, тем выше температура плавления золы Si. O 2+Al 2 O 3 Fe. O+Fe 2 O 3+Ca. O+Mg. O

Определение элементного состава углей ь Углерод и водород определяют путем сожжения угля в токе кислорода: С m Hn + О 2 = m. СО 2 + 1/2 n. Н 2 О Адсорбция аскаритом (KOH) Ca. Cl 2 При химическом весовом анализе образующийся СО 2 поглощают аскаритом (асбест, пропитанный гидроксидом калия), а Н 2 О хлористым кальцием.

Схема установки для определения содержания углерода и водорода в угле

Определение азота ь Азот определяют по Кьельдалю путем кипячения угля с концентрированной серной кислотой. Образующийся сульфат аммония разлагают щелочью, выделяющийся аммиак улавливают титрованным раствором серной кислоты. Остаток серной кислоты титруют щелочью.

Определение содержания серы ь Общее содержание серы определяют методом Эшка путем сплавления в тигле со смесью Эшка (2 части оксида магния Mg. O на одну часть карбоната натрия Na 2 CO 3). Образовавшийся сульфат осаждают из раствора в виде Ba. SO 4. ь Сульфатную серу определяют путем растворения сульфатов металлов в дистиллированной воде с последующем осаждением в виде Ba. SO 4. ь Пиритную серу определяют путем обработки угля разбавленным раствором HNO 3. Пиритная сера окисляется до сульфата и переходит в раствор. Количество пиритной серы определяют по разности между содержанием серы, определяемой с помощью азотной кислоты и извлекаемой дистиллированной водой. ь Содержание органической серы (Sорг) определяют по разности: Sорг= Sобщая - (Sсульфат+Sпирит)

Элементный состав бурых углей Канско-Ачинского бассейна и каменных углей Донецкого бассейна. Бурый Содержание влаги, Выход летучих веществ, Wр, масс. % Уголь Марка Vdaf, масс. % Состав органической массы, масс. % С Н N O+S 40 -45 67 -70 4, 4 -5, 0 0, 8 -1, 2 23 -26 2 Б 32 -40 70 -72 4, 4 -5, 1 0, 8 -1, 2 21 -24 3 Б Каменны й 1 Б 22 -28 73 -74 5, 0 -5, 3 0, 9 -1, 2 20 -22 Д >42 Г 35 -44 Ж 78 -86 1, 8 10 -17 78 -89 4, 5 -5, 5 1, 8 7 -16 26 -35 84 -90 4, 0 -5, 4 1, 7 5 -10 К 18 -26 87 -92 4, 0 -5, 2 1, 5 3 -8 ОС 12 -18 89 -94 3, 8 -4, 3 1, 5 2 -5 Т 7 -14 90 -95 3, 4 -4, 0 1, 2 1, 3 -2, 1 ПА 5 -6 3, 3 -3, 5 - 1, 4 -1, 8 А 1 -2 95 -98 0, 8 -1, 9 - 0, 2 -1, 5 92 5 -6

Определение выхода битумов Аппарат Грефе Аппарат Сокслетта 1 -колба с растворителем; 2 -баллон Сокслетта; 3 - сливная трубка; 4 - соединительная трубка; 5 -обратный холодильник; 6 -бумажный патрон с углем.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫХОДА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ Гуминовые кислоты - сложная смесь различных преимущественно ароматических карбоновых и оксикарбоновых кислот. Строение средней молекулы гуминовых кислот торфа можно схематично изобразить в виде следующей формулы: Схематично реакцию извлечения гуминовых кислот можно записать в следующем виде:

Анализ функциональных групп в угле ь Гидроксильные группы Суммарное содержание фенольных и спиртовых гидроксилов: RСОН + (СН 3 СО)2 О = RСО-СОСН 3 + СН 3 СООН Определение проводят в избытке уксусного ангидрида. После окончания реакции избыток ангидрида разлагают водой: (СН 3 СО)2 О +Н 2 О = 2 СН 3 СООН Образующуюся уксусную кислоту оттитровывают раствором щелочи. Параллельно проводят холостой опыт в отсутствие угля. По разности в расходе щелочи на титрование в холостом опыте и в опыте с углем находят количество связанного с углем ацетатного остатка, т. е. количество гидроксилов. Общее количество кислотных гидроксилов: : 2 Аr. ОН + Bа(ОН)2 = Ва(Ar. O)2 + 2 Н 2 О 2 RCООН + Ва(ОН)2 = Ва(RСОО)2 + 2 Н 2 О Реакцию проводят в избытке Ва(ОН)2, который после завершения реакции оттитровывают раствором соляной кислоты. ь Карбоксильные группы Один из методов определения карбоксильных групп основан на их способности вступать в реакцию ионного обмена с ацетатами Са, Ва, Сu: 2 RСООН+Са(СН 3 СОО)2= Са(RСОО)2+ 2 СН 3 СООН Количество СООН групп определяют титрованием щелочью высвободившейся уксусной кислоты.

Выход продуктов полукоксования Аппарат для определения выхода продуктов полукоксования Реторта Фишера Продукты: Полукокс Смола Вода Газ

Выход летучих веществ и твердого остатка Данный показатель характеризует коксующие свойства угля, его термическую стабильность. Процедура метода: измельченную сухую пробу угля помещают в фарфоровый тигель, который прикрывают крышкой и вносят в предварительно нагретую до 8500 С муфельную печь. По уменьшению массы навески после прокаливания в отсутствие доступа воздуха определяют выход летучих веществ Vdaf: Vdaf, % = (М 0 ому - М 1 ому) / Моому) 100, где М 0 ому - количество ОМУ в исходной навеске, М 1 ому - количество ОМУ в полученном твердом остатке.

Выход летучих веществ уменьшается с увеличением стадии метаморфизма твердых топлив от торфа к антрациту

Нелетучий остаток в тигле (кокс) характеризуют в зависимости от внешнего вида и прочности на раздавливание ь порошкообразный; ь слипшийся - при легком нажиме пальцем рассыпается в порошок; ь слабоспекшийся - при легком нажиме пальцем рассыпается на отдельные кусочки; ь слабоспекшийся, несплавленный - необходимо приложить усилие для раскалывания на отдельные кусочки; ь сплавленный, невспученный - плоская лепешка с металлическим серебристым блеском поверхности; ь сплавленный, вспученный - вспученный с металлическим серебристым блеском поверхности.

Определение теплоты сгорания углей q Экспериментальное определение в калориметрических бомбах, заполненных кислородом под давлением, в которых производится сжигание навески угля. По повышению температуры воды в калориметре вычисляют теплоту сгорания Qаб по “бомбе”. q Расчетным путем по данным технического анализа по эмпирическим формулам. ь По выходу летучих веществ и кокса: Qг = 343, 33 К + а Vdaf, где К - выход беззольного кокса, Vdaf - выход летучих веществ, а- эмпирический коэффициент ь По количеству влаги и золы: Qв = 365, 9 100 -(W+A , где W - влага, A - зола. ь По данным элементного состава по формуле Менделеева: Qэ = 81 С + 300 Н - 26(О-S), где С, Н, О и S - процентное содержание углерода, водорода, кислорода и серы, соответственно.