14.7. Элементный состав

Элементный состав характеризуется массовой долей /в процентах/ химических элементов, слагающих уголь. Основные углеобразующие химические элементы - углерод, водород, кислород, азот и сера. В углях, предназначенных для коксования, дополнительно определяется массовая доля фосфора.

Элементный состав позволяет судить о природном типе и степени метаморфизма угля, определить теоретическую температуру горения и состав продуктов сгорания, удельную теплоту сгорания и др.

В табл. 11 приведены характеристики элементного состава и некоторых технологических свойств разных видов угля.

На рис. 66 показано изменение элементного состава, выхода летучих V^daf и отражательной способности витринита R₀- для разных видов топлива.

Углерод - основной элемент, определяющий теплоту сгорания угля. В металлургическом процессе он является восстановителем руды и источником энергии. Его массовая доля зависит от вида угля /среди гумолитов в торфе - 55-60%, буром угле - 63-77%, каменном угле - 74-92%, антраците - 89-97%/, от состава и особенностей биохимического разложения исходного растительного вещества /при той же степени метаморфизма доля элемента в фюзеновых и дюреновых углях выше, чем в клареновых/.

Таблица 11 - Элементный состав и технологические свойства разных видов угля

Вид угля	Элементный состав, %				Технологические свойства
	Cdaf	Hdaf	Odaf	Ndaf	Wr, %	Vdaf, %	QSdaf, ккал/кг (МДж/кг)
Бурый	63,0-77,0	4,0-6,3	16,0-28,0	0,7-1,4	17,0-58,0	10,0-60,0	6100-7800 (25,5-32,6)
Каменный (Д-Ж)	74,0-87,0	5,0-5,9	5,0-16,0	1,0-2,0	4,0-16,0	30,0-50,0	7300-8550 (30,6-35,8)
Каменный (К-Т)	87,0-92,0	3,7-5,1	2,0-6,0	1,1-2,0	3,0-6,0	8,0-30,0	8250-8800 (34,5-36,8)
Антрацит	89,0-97,0	1,0-3,7	1,0-2,0	1,0-1,5	5,0-8,0	2,0-8,0	8000-8500 (33,5-35,6)

Водород в несвязанной с кислородом форме также является источником теплоты и при сгорании дает ее в 4,2 раза больше, чем углерод. Доля элемента определяется составом исходного вещества /в гумитах -1,0-6,5 %, в липтобиолитах - 6-9%, в сапропелитах - 7-11 %/ и степенью метаморфизма /среди гумолитов в торфе - 4,6-6,5 %, буром угле - 4,0-6,3 %, каменном угле-3,7-5,1 %, антраците-1,0-3,7 %/.

Кислород и азот— балластные компоненты топлива.

Доля кислорода, в гумолитах снижается с увеличением степени метаморфизма.

Азот при коксовании дает целый ряд ценных соединений.

14.8. Летучие вещества

Летучие вещества (V) - смесь паро- и газообразных веществ, отделяющихся при нагревании угля до 850°С без доступа воздуха в установленных стандартом условиях. Летучие компоненты представлены первичным дегтем /бурый уголь/ или каменноугольной смолой /каменный уголь/, газами /СO₂, СО, H, NH₃, легкие углеводороды - метан СH₄ , этан C₂H₆ и др./ и водой. Выход отделяющихся летучих веществ зависит от состава и степени углефикации органической массы. В гумолитах выход летучих составляет: в бурых углях 10-60%: в каменных - 8-50 %; в антрацитах - 2-8 %. Особенно четкие различия в значении этого показателя характерны для средних стадий углефикации /марки ГЖ - ОС/, в которых V^daf изменяется от 10 до 36 %. На одинаковых стадиях углефикации наибольший выход летучих дают угли, сложенные липтинитом, наименьший— сложенные инертинитом. Максимальные значения V^daf /до 80%/ отмечены у сапропелитов и липтобиолитов. Для снижения погрешности в оценке выхода летучих, обусловленной неорганической примесью /сульфиды, карбонаты и др./, определение этого показателя выполняется в топливе с зольностью не более 10%.

Рис. 66 - Изменение доли углерода С^daf, водорода Н^daf, кислорода О^daf выхода летучих веществ V^daf и отражательной способности витринита R₀ в процессе углефикации