 |
Сера в углях. Классификация сернистых соединений.
|
|
|
|
Сера в виде различных сернистых соединениях содержится во всех видах горючих ископаемых не зависимо от природы и степени метаморфизма, а это в свою очередь указывает на участие сернистых соединений в процессе превращения исходного растительного материала в торф, потом каменный уголь, во многих случаях показатель серности оказывается решающим при оценке пригодности углей для тех или иных целей, определение серы является обязательным анализом.Сера содержится в углях не только в виде различных серистых соединений, но и в виде элементной серы, а так, же различных серо-органических соединений. Наиболее важным показателем является общая сера угля, представляет собой суммарное содержание серы во всех сернистых соединениях в пересчете на элементную серу, по отношение к массе исследуемого угля: Sdt – общая сера. Ее содержание определяется по методу Эшка, заключающийся в сжигании навески угля при температуре 850±250С.Все сернистые соединения принято разделить на минеральные и органические.
St=SM +So
Минеральная сера - дисульфид серы (перит, макрозит), сульфатная сера (СаSO4, FeSO4) ее очень мало.
Sp - перитнаясера.
Орг. серу находят путем выделения в виде того или иного органического соединения, либо определяют по разности между общей серой и минеральной серой. Наиболее часто органическая сера в углях представлена в виде мостиков. Перитная (колчеданная сера) присутствует в виде перита, для которого характерна кубическая структура и маркозит, имеющий ромбическую структуру. Сульфатная сера встречается в угле в виде тонких пленок, ее содержание превышает 0,1-0,2%.
Угольный бассейн характеризуется не одинаковым содержанием серы. Кузнецкие угли содержат от 0,5-1% серы, редко достигают 2%. Угли классифицируются по следующим группам:
|
|
|
-малосернистые (Кузнецкие) 0,5-1,5%.
-среднесернистые 1,5-2,5%.
-сернистые 2,5-4%.
-высокосернистые более 4% (угли Кизеловского бассейна).
В торфах содержится общая сера от 0,5-2,5%. Вся сера, которая взаимодействует с О2 при сжигании принято называть горючей серой. Sc- определение по количеству выделяемого SO2, которое образуется при сгорании углей. В случае нагрева углей без доступа воздуха в процессе коксования, сера в своем соединении претерпевает различные превращения с образованием Н2S. Часть серы остается в твердом нелетучем остатке. При нагрева без доступа воздуха сульфаты восстанавливаются до сульфида, перитная сере тоже разлагается до сульфида и выделяется H2S. Органическая сера способствует разложению с образованием летучих серистых соединений. Все летучие соединения частично удаляются, а частично взаимодействуют с твердыми не летучими продуктами, оставаясь в них в виде органической серы, т.е. в коксовых углях существует три вида серы: Sорг, Sэлем, SSO4, SS – сера сульфидная. Превращение в летучие соединения происходит тем больше, чем меньше химически зрелыми являются угли. Многочисленные эксперименты показали, что при коксовании почти 80% серы переходит в кокс; сера в коксе резко ухудшает его качество, как металлургического топлива, поскольку сера имеет свойство переходить в чугун, поэтому желательно предварительно удалить серу из углей методом обогащения, глубокое обогащение по сере путем обработки химическими реактивами.
Элементный состав углей.
В элементный состав входит определение: С, О, Н, S, N. В углях может находится Cl, P и др. элементы в малых количествах. Данные элемент. анализа считаются обязательными при проведении проц. коксования, научно- исследовательских работ. По этим данным можно рассчитать выход сероводорода, аммиака и др. продуктов.
|
|
|
Содержание С и Н:
Определ. одновременно из одной навески угля при постепенном сжигании угля при t=800град. в токе кислор. возд., с последующим определением выхода диоксида углерода и воды, для чего использ. р-р КОН(40%) и серн. кисл. – стандартный метод. Существуют еще: хромотографический анализ, амперометрия, потенциометрия.
Содержание N,S,P:
Для определения сод. N применяется мет. Кьельдаля. Использ. специальная колба Кьельдаля, в кот. навеска угля обрабатывается в течение 4-5 ч. кипящей концентр. серной кислотой с добавлением катализаторов. N переходит в NH(3), кот. дает сульфат аммония, далее разлаг. 40% NaOH, а выделяющийся NH(3) улавливают водой и титруют сер. кисл.
So рассчитывают по разности: орг.сера=общ.с.-сульфатная с.- пиритная с.-элементная с.
Р в разных уг. содерж. в разных количествах. Р – явл. нежелательной примесью для уг., используемых для коксования, т. к. весь Р переходит в кокс, а затем в чугун и сталь, придавая свойство хладноломкости. Для определ. содерж. Р использ. м. Эшка – в проц. сжигания Р в уг. превращается в соль фосфорномолибденового аммония. Главная ценность элементного анализа в том, что по содерж. С, Н, О можно оценить химическую зрелость углей, но нельзя выяснить молекулярную структуру углей, свойства угольного вещества.
Теплота сгорания углей.
Важный параметр, характеризующий энергетич. ценность углей. Это кол-во тепла, выделяемое при полном сгорании ед. массы топлива. Использ. в технолог-х классификациях углей. (кДж/кг, МДж/кг, ккал/кг).
Методы определения:
1.Q по бомбе Q(б) - в эту величину вносят поправки на тепл. образ.HNO(3) за счет азота в углях и образов. серной кисл. за счет образования SO(3) в бомбе.
2. высшая тепл. сгор.Q(в) –соответствует условию, при кот. исп. Q топлива таково, что все водяные пары в продуктах горения доводятся до 0 град., т. е. все пары полностью конденсируются, отдавая теплоту испарения.
3. низшая теплота сгор.Q(н) (полезная т. с.) – чтобы рассчитать, надо знать влагу топлива.
В зависим. от степени метаморф. на начальной стад.Q увелич., но далее остается на усредненном уровне. В зависим. от петрограф. состава Q увелич. в ряду инертинита, витринита, семивитринита, лептинита, в соответствии с ростом в них сод. Н(2). Для сопоставления различных видов топлива, с точки зрения оценки их ценности, как энергетического сырья вводят понятие – условное топливо, кт. явл. эталоном для сравнения энергетической ценности углей.(Q=7000 ккал/кг). Производится пересчет любого вида топлива на условное топливо.
|
|
|
