+7 928 408 26 38 office@uglya.net

Показатели технического анализа

Применение угля.

Основным источником энергии, химического сырья являются твердые горючие ископаемые.  Для Украины одним из важнейших ресурсов является уголь. Потребность в угле связана с его показателями спроса:

  • Уголь для производства электроэнергии;
  • Уголь для развития черной металлургии;
  • Уголь для получения тепла;
  • Уголь для получения различных элементов, веществ;
  • Уголь для получения жидкого, газообразного топлива.

Образование угля.

Уголь — это основа развития отраслей промышленности (энергетики, металлургии. химии и т.д.). Образовывается уголь под землей в результате биохимических, физико-химических и физических изменений растений без доступа кислорода. Залегает уголь в виде пластов среди осадочных пород. Формирование угольных пластов происходит при определенных этапах тектонического развития континентов. Весь процесс образования подразделяется на две фазы:

  • торфообразование (Превращения исходного материала в торф),
  • углефикация (Преобразование торфа в бурый уголь).

Образующиеся  твердые горючие ископаемые объединяют в себе такие составляющие как органическое вещество и минеральную компоненту (источник редких и рассеянных элементов). Для определения направленности использования горючих ископаемых используют технический анализ. Он позволяет определить показатели на качество угля предусмотренных техническими требованиями. К показателям технического анализа горючих ископаемых мы можем отнести:

  • Показатель зольности;
  • Показатель влажности;
  • Показатель летучих веществ;
  • Показатель теплоты сгорания;
  • Показатель спекаемости.

Показатель зольности Аd (Asche).

Количество минеральных примесей в угле выражается его зольностью. Допустимый предел зольности для угля принят в 35—50%. При зольности свыше 50% это будет уже углистая порода — углистый сланец, аргиллит, алевролит, известняк и т. д. Состав золы зависит от состава тех неорганических компонентов, которые находились в угле до сгорания. Получается зола за счет растительного вещества углей, минеральных примесей, принесенных водой и ветром и отложенных вместе с углем, минерального вещества, попавшего в уголь при инфильтрации минерализованной воды по трещинам и слоистости, наконец, за счет обломков кровли, почвы и прослойкой в пласте. При полном сжигании растительного материала получается зола, так как в каждом растении содержится известное количество пропитывающих клетки неорганических примесей. Такую золу можно назвать конституционной, так как она присуща исходному органическому веществу.

Показатель влажности (W).

Содержание влаги в углях зависит от условий залегания и от природы угля. Уголь, как и всякая горная порода, в недрах содержит определенное количество влаги, испаряющейся на воздухе. Такую влажность называют внешней. Количество внешней влаги зависит от насыщенности горных пород водой. После удаления из угля внешней влаги в нем остается некоторая часть внутренней влаги, зависящей от природы угля. Количество внутренней влаги обусловливается гигроскопичностью угля, которая связана с его капиллярностью  и с пористостью. Количество гигроскопической воды не является величиной постоянной для угля, но изменяется в зависимости от внешних условий. В лаборатории пробу угля взвешивают и доводят до воздушно-сухого состояния. Разница между первоначальным весом и весом, полученным после просушивания, и соответствует внешней влаге. После этого породу высушивают при 105° до постоянного веса и взвешивают. По разности измерений определяется внутренняя влага. При сжигании топлива на испарение влажности тратится большое количество тепла. Также еще одним минусом влажности является то что зимой влажный уголь смерзается. Изменение содержания влаги зависит от степени углефикации ископаемого.

Показатель летучих веществ (V).

При нагревания угля без доступа воздуха и разложении органической части угля выделяются летучие вещества. Оставшийся при этом твердый остаток органического и неорганического вещества носит название кокса. При нагревании без доступа воздуха уголь претерпевает термическое разложение. Из него выделяются влага .в виде паров и влага органических и минеральных веществ, окклюдированные газы и летучие продукты разложения минеральных веществ, затем горючие летучие вещества; в результате остается твердый остаток, значительно отличающийся по своим свойствам от исходного угля. Под летучими горючими веществами подразумевается только та часть, которая получается вычитанием из величины полной потери в весе угля влаги и золы. Определение выхода летучих веществ очень важно для оценки углей как промышленного сырья; эти же данные имеют значение для установления природы углей и степени химического изменения их вещества. Для оценки термической устойчивости составляющих органической массы угля используются такие показатели:

  • V (volativ)  выход летучих веществ ;
  • Va — выход летучих веществ на аналитическую пробу;
  • Vd — выход летучих веществ на сухое вещество;
  • Vdaf — выход летучих веществ беззольное вещество.

Данная характеристика необходима для оценки термической устойчивости структур, составляющих органическую массу угля.

Показатель теплоты сгорания угля.

Основным энергетическим показателем угля является теплота сгорания. Обычно этот показатель выражают в больших калориях. Показатель теплоты сгорания может быть определен лабораторным путем сжигания навески угля в калориметрической бомбе, а также вычислен но данным химического анализа. Высшая теплота сгорания угля Qs — количество теплоты выделяющиеся при полном сгорании единицы массы угля в калориметрической бомбе в среде кислорода. В основном определяется на беззольное состояние угля угля Q s af. Низшая теплота сгорания Qi — высшая теплота сгорания за вычетом теплоты испарения воды выделившейся и образованной из угля во время сгорания. Низшая теплота сгорания определяется на рабочее состояние Qir. Формула расчета высшей теплоты сгорания Д. И. Менделеева: Qsaf=81°С+300Н-26(О-S). С, Н, О, S — массовая доля элементов в веществе ТГИ, %.

Показатель спекаемости угля.

Спекаемость — это свойство угля переходить при нагревании без доступа воздуха в пластическое состояние с образованием связанного нелетучего остатка. Под спекающими свойствами угля следует понимать его способность при быстром нагревании в тигле давать твердый, не порошковатый остаток. Эта способность угля находится в тесной зависимости от его пластичности, т. е. от его свойства при нагревании размягчаться и переходить в пластическое, вязкое, состояние. Не все угли способны спекаться. Уголь является необычной породой и основным источником тепла. Он образуется из органического материала в прошлом живой ткани и при этом может гореть и выделять теплоНо это не только топливо, а и химическое сырье.

Показатель коксуемости угля.

Коксуемость угля —  это способность угля при воздействии высоких температур образовывать коксовый остаток, пористый кусковый материал — кокс.

Виды угля.

В зависимости от степени углефикации ископаемые угли подразделяются на три основных вида:

Бурый уголь – образуется из торфа на глубинах порядка 1 километра. Данный вид угля характеризуется бурым цветом, быстрой потерей свободной влаги на воздухе, растрескиванием и превращением в мелочь. А при сгорании бурые угли дают длинное коптящее пламя. При нагревании без доступа воздуха выделяется много летучих веществ (33-60%). Бурый уголь  является низшим членом  общего генетического ряда ископаемых углей и применяется в основном как топливо и химическое сырье. Бурые угли можно разделить на два вида: мягкие, плотные.

Мягкий бурый уголь — бурого, коричневого цвета, матовый, полуматовый, землистый, листоватый иногда  массивный и плотный. Мягкий бурый уголь характеризуется влажностью 40 — 60%.

Плотный бурый уголь — черный с коричневым оттенком, матовый, однородный. Характеризуется  влажностью 17 — 40%, а при раскалывании  вне плоскостей образуются землистые, угловатые, формы излома.

Каменный уголь — представляет собой осадочную породу, образовавшуюся при разложении остатков растений. Характеризуется большей плотностью чем бурый уголь, матовым серо — черным цветом, содержание углеродов  от 74 до 92%, влагосодержание  от 16 до 4,6%.

При нагревании без доступа воздуха переходит в пластическое состояние с последующим образованием связанного нелетучего остатка, смол незначителен, выход летучих снижается  от 35 — 50% до 8-10%. Используется каменный уголь для выработки электроэнергии, для металлургического производства производят кокс, при химической переработке производят  примерно 300 различных продуктов промышленности. Также используют для получения горного воска, пластмасс, газообразного высококалорийного топлива, высокоуглеродистых углеграфитовых композиционных материалов, редких элементов — германия и галлия.

Антрацит — самый древний из ископаемых углей, образовывается из каменного угля на глубине порядка 6 километров. Характеризуется большой плотностью, черно — серого цвета с металловидным блеском. На 95% состоит из углерода, плохо воспламеняется но имеет наибольшую теплоту сгорания. Используется как твердое высококалорийное топливо,в химической промышленности.