загрузка...
 
7.2 Каменные угли 7.2.1 Строение и свойства каменных углей
Повернутись до змісту

7.2 Каменные угли 7.2.1 Строение и свойства каменных углей

Каменные угли различной природы являются наиболее рас­пространенным видом твердого ископаемого топлива. Это нео­днородные твердые вещества черного или черно-серого цвета, включающие четыре типа макроингредиентов, различающихся по блеску, внешнему виду и составу: блестящий (витрен), по­лублестящий (кларен), матовый (дюрен) и волнистый (фюзен). Соотношение этих ингредиентов, составляющих органическую массу каменных углей, характеризует их структуру, химичес­кий и минералогический состав и обуславливает их многооб­разие и различие свойств.

В состав органической части каменных углей входят биту­мы, гумминовые кислоты и остаточный уголь. Молекулярная структура органической части угля представляет собой жест­кий трехмерный полимер нерегулярного строения, содержащий подвижную фазу в виде разнообразных мономолекулярных со­единений. Обе фазы построены из отдельных фрагментов, вклю­чающих ароматические, в том числе многоядерные и гидриро­ванные системы с алифатическими заместителями, и азотсодер­жащие гетероциклы,   соединенные   мостиковыми   связями   С-С, С-О-С, C-S-C и C-NH-C. Степень конденсированности фраг­ментов (п) зависит от степени углефикации каменного угля. Так, при степени углефикации 78% п = 2, при степени 90% п=4, для антрацита n = 12. В составе каменных углей установлено также наличие различных функциональных групп: гидроксильной (спиртовые и фенольные), карбонильной, карбоксиль­ной и серусодержащих групп -SR- и -SH.

Важнейшими характеристиками каменных углей, от кото­рых зависят возможность и эффективность их использования, являются зольность, влажность, сернистость, выход летучих веществ и механические свойства, а для углей, применяемых в качестве сырья для термохимической переработки,  - также спекаемость и коксуемость.

Зольность. Золой называется негорючая часть угля, со­стоящая из минеральных веществ, содержащихся в топливе. В состав золы входят оксиды алюминия, кремния, железа (III), кальция и магния. Высокая зольность снижает теплоту сгорания угля и ухудшает качество получаемого кокса. Зольность каменных углей колеблется от 3 до 30% и может быть снижена их обогащением. Угли, используемые для коксования, должны иметь зольность не выше 7–7,5%.

Влажность. Общая влажность угля состоит из внешней, образующей капли или пленки на поверхности, и внутренней (пирогенетической),   выделяемой в процессе кок­сования. Влага, являясь балластом, удорожает транспортировку угля, затрудняет подготовку его к коксованию, хранение и дозировку, а также повышает расход тепла на коксование и увеличивает время коксования. Влажность углей, используемых для термохимической переработки, не должна превышать 7%.

Сернистость. Сера в каменных углях находится в виде колчеданной, сульфатной и органической. Общее содержание серы в углях колеблется от 0,4 до 8% . Так как в процессе кок­сования большая часть серы остается в коксе и может при вып­лавке чугуна переходить в металл, вызывая его краснолом­кость, уголь необходимо десульфировать обогащением.

Выход летучих веществ. Летучими веществами камен­ного угля называются парообразные и газообразные вещества, выделяющиеся из угля при нагревании его без доступа возду­ха при определенной фиксированной температуре. Выход ле­тучих веществ зависит от условий образования, химического состава и степени углефикации угля, а также от температу­ры, скорости нагревания и выдержки при заданной температуре. С увеличением степени углефикации выход летучих ве­ществ уменьшается. Так, для торфа он составляет около 70%, для бурых углей - 65–45%, каменных углей - 45-10% , для ант­рацита - менее 10%. Методика выхода летучих веществ стандартизирована. Он определяется нагреванием навески угля при 850?С и выдерживании при этой температуре в течение семи минут.

Коксуемость. Это свойство углей рассматривается в п. 7.3.2



загрузка...