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 СCO2, HH2O, SSO2, NNO2. 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