Классификация по маркам и группам каменных углей и антрацитов Донецкого бассейна (гост 8180-59)

Таблица 2

Коксуемость сапропелитов и липтобиолитов изучена слабо, т.к. крупных месторождений они не слагают, особенно липтобиолиты. Используется в основном для получения жидких топлив и химических продук­тов.

Сера. В углях различают три формы серы: органическую (S^с_орг), пиритную (S^с_пир) и сульфатную (S^с_сульф). Основная роль принад­лежит неорганическим соединениям серы. Органическая сера входила в состав углеобразующих растений и формы органических соединений серы в углях не известны. Пиритная, сульфидная, колчеданная - опре­деляется наличием в углях сульфидов железа, меди. Сульфатная сера обусловлена присутствием в углях гипса.

Технический анализ углей определяет серу общую на абсолютно су­хое топливо (S^с_общ) с разделением на серу органическую (S^с_орг) пиритную (S^с_пир) и серу сульфатную (S^с_сульф).

Общее количество серы в углях (S^с_общ) колеблется от 0,3 (некоторые пласты угля Кузнецкого бассейна) до 6-8% (угли Кизеловского бассейна), реже до 12%.

По содержанию серы угли подразделяются на 4 группы:

- малосернистые угли с содержанием серы до 1,5%;

- среднесернистые угли с содержанием серы 1,6-2,5%;

- сернистые угли с содержанием серы 2,6-3,5%;

- многосернистые угли с содержанием серы 3,6% и выше.

Сера - одна из наиболее вредных примесей в углях. Она резко снижает производительность доменной печи, на 1% серы в коксе производительность доменной печи уменьшается на 10%. Кокс, полученный из сернистых углей, нельзя применять при выплавке качественных металлов. В углях, используемых как энергетическое топливо или как сырье для газификации, сера также весьма вредна, будучи источником образования газов, отравлявших атмосферу и вызывавших коррозию металлов.

Фосфор является вредной примесью в углях и чаще входит в сос­тав органических соединений. Содержание его в углях различных бассейнов колеблется в широких пределах: донецкие угли от 0,007 до 0,062%; кузнецкие - то 0,12 до 0,17%. Фосфор целиком переходит в кокс и приводит к большим трудностям в доменном производстве. Допустимое содержание фосфора в углях, используемых для производства кокса, не > 0,03%.

Теплота_сгорания углей в технический анализ не входит.

Для оценки энергетических углей большое значение имеет теплота сгорания угля, под которой понимается количество тепла, выделенное при полном сгорании одного грамма угля (малая калория), одного килограмма угля (большая калория). В практике принято выражать теплоту сгорания углей в больших калориях,

Теплоту сгорания углей, которая получается в результате опыта, без поправок называют теплотой сгорания по бомбе и обозначают Q_б.

При сжигании углей в топках азот углей и образующийся сepнистый газ удаляется вместе с дымом, а в процессе горения угля в бомбе они вступают в химическую реакцию с водой и образуют азотную и серную кислоты. Эти реакций протекают в выделением тепла. В связи с этим в данные опыта (Q_б) вводят поправку на исключение тепловых эф­фектов образования и растворения серной и азотной кислот и получают теплоту сгорания (Q_в). Эта теплота сгорания может быть получена только при сжигании угля в герметических сосудах.

При сжигании углей в топках вода испаряется, на что расходуется определенное количество тепла. Поэтому в полученные результаты вносится поправка на теплоту, затрачиваемую на конденсацию паров воды. Эта теплота сгорания называется низшей (Q_н). В обычных топках при горении углей получается низшая теплота сгорания, поэтому ее называют полезной.

Результаты измерений пересчитываются на рабочее топливо (Q_н^р) и органическую массу (Q_н^г). Теплоту сгорания углей можно подсчитать по данным элементного анализа, пользуясь формулами (Д.И. Менделеева и др.).

Теплота сгорании углей зависит от природы угля, степени метаморфизма, петрографического состава, содержания влаги и золы.

С повышением степени углефикации теплота сгорания углей увеличивается от бурых до коксовых (за счет резкого уменьшения кислорода, быстрого увеличения углерода и медленного уменьшения водорода), затем уменьшается (за счет резкого уменьшения в углях водорода, замедленного уменьшения кислорода и замедленного увеличения углерода).

Ниже приводится таблица теплоты сгорания некоторых видов топлив (таблица 3).

Таблица 3

Вид топлива	Теплота сгорания
	(Qнг, ккал)
Дерево (дрова)	3005- 4500
Торф	2500- 4200
Лигнит	3000 - 3500
Бурые угли	3500 - 7I00
Каменные угли	7650 - 8750
Антрациты	8200 - 8400

Для сопоставления разных видов топлив по теплоценности в ка­честве эталона последней применяется понятие условного топлива Q_н = 7000 ккал/кг (таблица 4).

(по С.Г. Aронову, Л.Л. Нестеренко) Таблица 4

Вид топлива	Средняя теплота сгорания, ккал/кг	Единица условного топлива
Торф	8300	0,471
Бурей уголь (Подмосковный)	4500	0,642
Каменные угли: донецкие кизеловские кузнецкие	6800 5200 7000	0,971 0,793 1,000
Антрациты: донецкие уральские	6900 6500	0,985 0,929

Богхеды	9600	1,414
Горючие сланцы (эстонские)	3000	0,428
Липтиты смоляные	9600	1,371
Нефть	10500	1,500
Maзут	9900	1,414

Порядок выполнения работы:

На основе одного из вариантов, рекомендованного преподавателем (каждый вариант содержит пять анализов), составить качественную характеристику угля по следующей схеме:

- стадия углеобразования;

- зольность;

- сернистость;

- выход летучих веществ;

- степень метаморфизма;

- содержание углеводорода;

- теплота сгорания (по табл. 3)