Лекция № 4

Лекция № 4
4.1
4.2
Процесс углеобразования
Макро- и микрокомпоненты ТГИ
ТГИ состоят из макрокомпонентов (литотипы) – видны невооруженным глазом, которые
образованы микрокомпонентами (мацералы) – видны лишь под микроскопом.
Мацералы угля делят на 3 группы:
1. Витринит (Vt) – образуются из фрагментов растений в востановительной среде
под толщей воды без доступа О2 под действием анаэробных бактерий
2. Липтинит (Li) – образуются при частичном доступе О2 из наиболее стойкой части
растений (смола, споры, покровные ткани листьев)
3. Инертенит (I) – образуются при полном доступе О2 - окислительная среда, под
действием аэробных бактерий. Низкая обводненность. Мало водорода.
1
Литотипы каменного угля
Литотип
Внешний вид
Состав
Витрен
Литотип в виде узких линзообразных прослоек
с хорошо выраженной трещеноватостью
Нацело состоит из витринита
(Vi)
Фюзен
Литотип в виде линз с волокнистой структурой,
матовый или с шелковатым блеском
Нацело состоит из инертенита
(I)
Кларен
Литотип, образующий пачки или пласты угля с
выраженной полосчатой структурой,
блестящий
Преимущественно состоит из
витринита (Vi)
Дюрен
Литотип, образующий пачки или пласты угля ,
однородный, плотный, матовый или с
масляным блеском
Преимущественно состоит из
липтинита (Lt) и инертенита
(I)
4.3
Свойства угля
Таким образом, свойства угля рассматривают как функцию двух независимых
переменных:
•
исходный растительный материал неодинакового состава;
•
метаморфизм – условия образования угля.
Общие свойства угля зависят от массовой доли микрокомпонентов Vt, I, Lt, причем часто
подчиняются закону аддитивности:
Y  YVt  aVt  YI  aI  YLi  aLi
где Y – свойство угля;
Yvt, I, Li – свойства микрокомпонента,
avt, I, Li – массовая доля микрокомпонента
2
Элементный состав угля
4.4
В процессе углеобразования растительный материал теряет неуглеродные атомы и,
соответственно, в элементном составе ТГИ возрастает доля углерода. По содержанию
углерода в угле можно приблизительно оценить степень его углефикации.
Таблица – средний элементный состав гумитов (% масс.)
Элемент
Горючее ископаемое
древесина
торф
бурый уголь
каменный
уголь
антрацит
С
50
55
70
85
96
Н
6
6
5
6
2
O+S+N
44
39
25
9
2
Данные об элементном составе углей необходимы при составлении материальных
балансов их переработки, определении теплоты сгорания при использовании их в качестве
топлива, для классификации
4.4.1 Элементный анализ ТГИ (определение C, H, O, N, S)
С и Н определяют по количеству CO2 и H2O, образующихся при сжигании
навески ТГИ. Получившиеся CO2 и H2O улавливают щелочью и конц. H2SO4
соответственно. По разности масс рассчитывают содержание С и Н.
Общее содержание S определяют методом Эшке: вся S переводиться в сульфатную
при прокаливании угля с MgO и Na2CO3. Затем проводят осаждение сульфатов
BaCl2. Осадок промывают, сушат.
где
St  S SO  S P  SO
2
4
где S SO  сульфатная сера;
2
4
S P  пиритная сера;
SO  органическая сера;
4.2
Элементный анализ ТГИ
(определение азота
Определение N методом Кьельдаля. Содержание азота в углях мало до 1%.
Проводят сжигание навески с конц. H2SO4. при этом получается (NH4)2SO4,
который разлагают щелочью до NH3, улавливая последний титрованным раствором
H2SO4.
3
Определение O в ТГИ проводят по разности:
O daf  100  (C daf  H daf  S daf  N daf )
O daf  на сухую беззольную массу
(не содержащую общей влаги и воды)
4.5
Определение теплоты сгорания ТГИ
Определяют в калориметрической бомбе. Суть метода заключается в полном
сжигании навески топлива в среде O2. При этом происходит превращение СCO2,
HH2O, SSO2, NNO2. В калориметрическую бомбу заливают воду и
образующиеся газы растворяются в ней, давая кислоты H2SO4 , HNO3. При этом
выделяется тепло QБ , которое принято называть теплотой сгорания по бомбе.
Различают высшую QS и низшую Qi теплоты сгорания топлива:
QS daf  QБ  QОБР .  QРАСТВ .
Qi  QS daf  QИСП . H 2O
QОБР .  теплота образования кислот;
QРАСТВ .  теплота растворения кислот в воде;
QИСП . H 2O  теплота испарения воды.
4