Сторінка
1

Технічний аналіз вугілля

Для характеристики технологічних властивостей викопного твердого палива розроблений комплекс методів дослідження, об'єднаний терміном технічний аналіз.

Оскільки викопне вугілля застосовувалося спочатку тільки як паливо, технічний аналіз обмежувався визначенням горючої і негорючої складової. До негорючої частини вугілля відносять вологу (позначається W, від німецького Wasser і англійського Water) і неорганічні або мінеральні речовини (М).

Для характеристики вугілля по кількості мінеральних речовин у вугілліт частіше за все користуються показником зольності (А, від німецького Ashe і англійського Ash), що визначається по залишку, що утворюється після повного згоряння наважки вугілля.

Пізніше, в основному для потреб коксохімічної промисловості введені ще три показники:

а) вихід летких речовин (V), що утворюються при нагріванні вугілля до 850-1000 0С без доступу повітря;

б) вихід і кількісна характеристика твердого нелеткого залишку (К або NV), що утворюється при визначенні виходу летких речовин;

в) загальний вміст сірчистих сполук (умовно перерахованих на елементну сірку), що входять до складу органічних і мінеральних речовин вугілля, (St).

Оскільки ці показники тією чи іншою мірою пов'язані з природою, ступенем вуглефікації і складом різних видів ТГК, то вони мають не тільки практичне, але і теоретичне значення.

Волога

Вміст вологи в ТГК пов'язаний як з генетичними чинниками торфо - і вуглеутворення і умовами залягання викопного вугілля в надрах, так і зі способами їх видобутку, зберігання і переробки.

Вся волога, яка міститься в ТГК, що знаходяться в природних умовах залягання, називається природною (Wпр). Вологу, що міститься у видобутому вугіллі, названо загальною вологою (Wt) або загальною робочою вологою (Wrt).

При зберіганні вугілля на відкритому повітрі частина вологи втрачається за рахунок випаровування. Волога, що виділилася при цьому називається зовнішньою (Wex), а що залишилася у вугіллі гігроскопічною (Wh).

Внутрішня або гігроскопічна волога називається також вологою адсорбційною, лабораторною або вологою аналітичної проби (Wa). Аналітичною називається проба вугілля, відібрана і підготовлена для аналізу відповідно до вимог стандартів з розміром зерен менше 0,2 мм.

Викопне вугілля, з якого видалена зовнішня волога називають повітряно сухими, а якщо видалена і внутрішня волога, то вугілля називають абсолютно сухим.

Вміст зовнішньої вологи визначається за втратою маси наважки при сушінні вугілля при кімнатній температурі і нагріві в сушильній шафі до температури не більше 40 0С для бурих і не більше 50 0С для кам'яного вугілля. Крупність зерен не повинна перевищувати 20 мм, а маса проби повинна бути не менше 500 г. Дека для сушки ставиться у витяжну шафу, в приміщення з вентиляцією, або сушильну шафу. Час від часу пробу перемішують і зважують доти, поки розходження між двома зважуваннями протягом двох годин буде не більше за 0,3 % первинної наважки для бурого вугілля і 0,1 % для кам'яного. Тривалість сушки не повинна перевищувати 8 годин і тільки для бурого вугілля із загальною вогкістю понад 30 % вона може бути продовжена.

Для прискореного визначення зовнішньої вологи можна сушити пробу в сушильній шафі в атмосфері азоту при температурі 80 0С.

Вміст зовнішньої вологи (%):

,

де G1 - втрата маси при сушці проби, г;

G - маса початкової проби, г.

Вміст гігроскопічної вологи (волога повітряно-сухого вугілля) визначається в лабораторній пробі масою не менше 500 г, крупністю до 3 мм шляхом її сушки при 105-110 0С. Кам'яне вугілля сушать 60, буре 60 і антрацит 120 хв. Контрольна сушка має тивалість 30 хв. до розходження не більше за 0,1 %.

Аналітичну пробу перемішують і з різної глибини з двох трьох місць відбирають в заздалегідь зважені склянки наважки вугілля 10,1 г з точністю до 0,002 г. Наважки вміщують в заздалегідь нагріту до 105-110 0С сушильну шафу і сушать буре вугілля протягом 60 хв., кам'яне вугілля і антрацит 30 хв. Контрольні просушення, тривалістю по 10 хв., проводять доти, поки різниця в двох подальших зважуваннях буде менше за 0,001 г або до збільшення маси.

Прискорений метод визначення масової частки вологи заснований на висушуванні вугілля при температурі 1405 0С. Для визначення вологи аналітичної проби тривалість сушки для кам'яного вугілля, антрацитів і продуктів мокрого збагачення становить 5 хв., бурого вугілля 20 хв.

Взаємозв'язок між природою, стпдією метаморфізму і складом вугілля і вмістом вологи спостерігається тільки в аналітичній пробі.

Вміст вологи в ТГК (Wа): в залежності від виду походження і стадії вуглефікації складає в торфах до 30 - 45 %;

бурому вугіллі: гуміти - від 5 до 25 %,

ліптобіоліти - 5-8 %,

сапропеліти - 4-8 %;

кам'яному вугіллі: Донецьке вугілля марок Д - до 9 %,

Г - до 5 %,

Ж - до 3,5 %,

К - до 2,5 %,

ПС - до 1,5 %,

П - до 1,0 %,

А - до 4,0 %;

ліптобіолітах - 1,5 - 3 %,

сапропелітах - до 2,5 %,

горючих сланцях - 4 - 5 %.

У одному і тому ж вугіллі найбільшою вогкістю володіє вітриніт, найменшою - фюзиніт, лейптиніт займає проміжне, близьке до фюзиніту, положення.

Кількість вологи у вугіллі (загальної, робочої, зовнішньої і аналітичної) має велике практичне значення, сприяючи або перешкоджаючи окисленню і самонагріванню, погіршуючи сипкість і викликаючи змерзання вугілля, знижуючи енергетичний ККД використання вугілля.

Вміст гігроскопічної вологи у вугіллі дозволяє судити про кількість полярних фрагментів. При перетворенні торфу в буре і кам'яне вугілля вміст карбоксильних і гідроксильних груп в них меншає, що веде до зменшення спорідненості вугілля до води.