Металлургия технология угля и неметаллических полезных ископаемых3

Химический состав петрографических компонентов одного и того же угля, %

водорода, при несколько увеличенном количестве углерода. Фюзен не спекается.

Некоторые представления о химическом составе компонентов угля дает табл. 14

Фюзен обладает большой зольностью и повышенным содержа­ нием углерода. Влажность его, содержание водорода, кислорода, серы и азота всегда меньше, чем у других компонентов. Считается, что различия между компонентами угля обусловлены разными гидрогеологическими и химическими условиями их формирования.

Петрографический состав углей оказывает большое влияние на технологические свойства углей и имеет важное значение при их оценке.

§ 6. Физические свойства

Наиболее важными физическими свойствами угля являются: плотность угольного вещества и минеральных примесей; механи­

туры. Главнейшие физические свойства углей проходят через мак­ симум (или минимум), отвечающий некоторой средней стадии метаморфизма угля.

П л о т н о с т ь органической массы углей находится в прямой зависимости от их метаморфизма и изменяется в пределах 1,2— 1.6 г/см3 у гумусовых, 1,1—1,2 г/см3 у сапропелитовых углей и 1,6—2,2 г/см3 у углистых сланцев. Плотность минеральных при­ месей колеблется в широких пределах: от 1,8—2,2 (глина) до 4,8—5,2 г/см3 (пирит). Наиболее распространенные примеси в углях (кроме глины и пирита) имеют следующую плотность: гли­ нистые сланцы 2,0—2,6 г/см3; песчаник 2,2—2,6 г/см3; кварц 2,5— 2.7 г/см3, слюда 2,7—2,9 г/см3; анкерит 2,5—2,7 г/см3.

М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь углей зависит от состава их органической массы и минеральных примесей. Высокой механи­ ческой прочностью отличаются дюреновые каменные угли, имею­ щие пластичную органическую массу, содержащую цементирую-

в угле гигроскопической влаги. Последняя при быстром нагрева­ нии испаряется, способствуя разрушению угля. Такое же дейст­ вие оказывают летучие вещества и минеральные примеси с коэф­

в прямой зависимости от строения угольного вещества, а следова­

решетки, приближающейся к кристаллической решетке графита, в которой связи между атомами углерода разных плоскостей могут быть отнесены к связям металлического характера. Диэлектриче­ ская проницаемость углей изменяется с изменением температуры, причем это свойство очень сильно выражено у углей с высоким содержанием углерода (91—96%). Такие угли обладают свойст­ вами истинных полупроводников.

П о г л о щ е н и е в л а г и углями различно. Оно наиболее вы­ ражено у бурых углей, имеющих большое число полярных групп. Для процесса смачивания углей влагой большое значение имеет величина и характер поверхности углей, изменяющиеся в зависимости от степени метаморфизма. Так, с увеличением содержания углерода уменьшается пористость угля, которая проходит через

ходить при нагревании без доступа воздуха в интервале темпе­ ратур 350—470° С в жидкую фазу пластического состояния и при дальнейшем повышении температуры образовывать внешне одно­ родные сплошные куски.

В интервале температур 310—650° С определяют при помощи пластометра, представляющего собой тонкую иглу с нанесенными на ней делениями, толщину пластического слоя у , замеряя верх­

ний и нижний его уровни. Барабан включают, когда температура

Рис. 54. Кривые пластометрического анализа (для примера)

в стакане достигнет 250 С, предварительно прочертив на бумаге нулевую линию. Изменение объема угля автоматически записы­ вается в виде объемной кривой (рис. 54). Конечно! снижение кривой относительно нулевой линии принимают за величину усадки х.

Под объемной кривой наносят данные замеров пластического слоя и строят по ним кривые уровней слоя. За толщину слоя у

принимают максимальное расстояние по вертикали между кри­ выми верхнего и нижнего уровней слоя.

уголь как топливо, имеющее теплоту сгорания выше 5700 ккал/кг на влажную беззольную массу.

Классификационные показатели: выход летучих веществ на горючую массу; высшая теплота сгорания на влажную беззольную массу (влажность угля находится в равновесии с окружающим воздухом при 96%-ной относительной влажности и ^=30°); спе­ каемость (определяется по контуру королька или по методу Ро-

га); коксуемость (определяется по методу Грей-Кинга или Одибер — Арну).

Угли в зависимости от выхода летучих веществ разделяют на

^=Z=7

Рис. 55. Стандартные контуры корольков для определения индекса вспучивания

Номер стандартного контура, соответствующий контуру* полученного королька, принимают за индекс вспучивания.

Индекс спекаемости Рога определяют по механической прочности коксового королька, полученного из прессованной под давлением 6 кГ смеси 1 г испытуе­ мого угля с отощающей добавкой 5 г антрацита. Коксование этой смеси про­ изводят в течение 15 мин в муфельной печи при /=850° С в стандартном тигле.

Коксовый королек подвергают трехкратному истиранию (по 5 мин) в спе­ циальном барабане (d = 200 мм, л = 50± 2 об/мин), на внутренних стенках кото­

рого приварены полосы для поднятия и сбрасывания находящегося в барабане материала. Отсев от кокса крупностью менее 1 мм взвешивают и определяют

кой с отводной трубкой в приемник для смолы. На трубку надвигают трубча­

При определении коксуемости сильно вспучивающихся углей к ним добав­

в интервале температур 340—500° С. Периодически отмечают перемещение порш­ ня вследствие изменения длины угольной палочки под влиянием температуры. Нагрев дилатометра прекращают через 5 мин после максимального удлинения

палочки. Длину перемещения поршня выражают в процентах к первоначальнойдлине угольной палочки. Если происходит сжатие угольной палочки, то расши­ рение ее считается отрицательным.

§ 8. Сжигание угля

Сжигание угля как топлива имеет своим назначением выде­ ление заключенной в угле потенциальной тепловой энергии.

Горение угля не отличается от горения любого твердого вида топлива и как форма химического процесса протекает в две ста­ дии— воспламенение и собственно горение. В стадии воспламе­ нения уголь подвергается медленному окислению кислородом воз­ духа, при этом происходит накапливание тепла, благодаря кото­ рому уголь нагревается и скорость его окисления повышается. При определенной температуре, свойственной каждому виду топлива,

Механизм горения газообразных веществ — водорода, окиси углерода — по существующим представлениям является типичной цепной реакцией, которая происходит с образованием свободных радикалов ОН и Н. Так, реакция горения водорода может быть представлена следующим уравнением:

2Н2 + 0 2 = Н20 + ОН + Н.

Образовавшиеся радикалы ОН и Н являются звеньями новых цепей, по которым далее идет развитие горения.

Горение твердого топлива, в отличие от газообразного топ­ лива, является процессом гетерогенным, в котором имеют зна­ чение два основных фактора — диффузия газов и адсорбция га­ зовых молекул на поверхности топлива. Установлено, что уголь обладает способностью поглощать большие количества кислорода, который вступает во взаимодействие с углеродом и образует ъ конечном счете продукты окисления СО и СОг, получающиеся из промежуточных продуктов хемосорбции кислорода.

При горении углерода протекают реакции соединения углерода с кислородом

С + 0 2 = С02 и 2С + 0 2 = 2СО.