Властивості суспензії

• Стійкість суспензії – здатність її зберігати задану густину у різних по висоті шарах. Безструктурні суспензії, застосовувані найчастіше в практиці гравітаційного збагачення, є вкрай нестійкими системами. В міру збільшення структуроутворення суспензії або підвищення вмісту в ній твердого підвищується і її стійкість.

Стійкість суспензії підвищується при додаванні в неї тонких класів обважнювача і рудних шламів. Іноді додають 1 – 3 % глинистих матеріалів або застосовують суміш порошків матеріалів різної густини (наприклад, суміш феросиліцію з магнетитом або з піротином).

Підвищення стійкості суспензій при одночасному зниженні їхньої в'язкості на 15 – 35 % може бути досягнуто застосуванням реагентів-пептизаторів, що знижують злипання частинок. Найбільш ефективні гексаметафосфат і триполіфосфат натрію. Реагенти-пептизатори застосовують при значному вмісті шламів в суспензіях і при збагаченні в суспензіях підвищеної густини (понад 2000 кг/м³). Вміст реагентів-пептизаторів у суспензії не повинен перевищувати 0,001 – 0,5 % від маси обважнювача.

Стійкість суспензії може бути підвищена при одночасному зниженні її в'язкості на 30 – 40 % за рахунок фізико-механічних впливів (наприклад, за рахунок коливань з частотою 5 – 8 Гц і амплітудою 6 – 10 мм).

41. Кам’яне вугілля. Хімічний склад, продукти переробки, їх застосування.

Кам'яне́ вугі́лля (англ. black, bitoumi-nous, mineral coal; нім. Stein-kohle) — тверда горюча корисна копалина, один з видіввугілля викопного, проміжний між бурим вугіллям і антрацитом (Див. статтю: Класифікація вугілля).

Основним способом переробки кам'яного вугілля є коксу­вання. Цей процес здійснюється на коксохімічних заводах, де вугільна шихта переробляється в спеціальних камерах при температурі до 1000—1200 °С. Камери відокремлені одна від одної опалювальними простінками, в каналах яких спалюють газоподібне паливо (коксовий або доменний газ) для підтри­мання високої температури. Кілька десятків таких камер утво­рюють батарею коксових печей. При нагріванні органічні речовини, що входять до складу кам'яного вугілля, зазнають складних хімічних перетворень, утворюючи леткі продукти, що збираються у газозбірнику. В камерах залишається кокс — твердий пористий матеріал, що складається з вуглецю та золи. Після завершення коксування кокс подають до башти гасіння, де його зрошують водою. Кокс використовують у металургійній промисловості як відновник для добування заліза з руд.

При охолодженні летких продуктів конденсуються кам'яно­вугільна смола, аміачна вода і залишаються газоподібні речовини —коксовий газ.

З кам'яновугільної смоли, вихід якої невисокий (до 4 %), фракціонуванням добувають велику кількість цінних орга­нічних речовин: бензол [бензен] і його гомологи, фенол, нафта­лін [нафтален], антрацен та інші важливі продукти, які знахо­дять застосування у виробництві вітамінів, духмяних речовин, стимуляторів росту рослин, гербіцидів, барвників тощо.

Після фракціонування залишається чорна маса — пек, який використовується у шляховому будівництві, для виготовлення електродів, кровельних матеріалів, лаків (пековий лак), неза­мінних при фарбуванні залізних та дерев'яних конструкцій.

В аміачній воді містяться аміак та солі амонію, їх вилуча­ють з розчину і направляють на виробництво азотних добрив.

Коксовий газ після очищення у своєму складі містить 60 % водню, 25 % метане, 5 % оксиду вуглецю (II), 2 % етилену, 4 % азоту, 2 % оксиду вуглецю (IV), 2 % — інших газів. Він використовується як паливо в промисловості, а також як хімічна сировина. З коксового газу, наприклад, виділяють водень для різних синтезів.

Таким чином, з вугілля, завдяки значній різноманітності його складу, можна добувати незрівнянно ширший асортимент продуктів, ніж з нафти і природного газу.

Застосуваня

Рівень матеріального добробуту суспільства в наш час визначається кількістю енергії, яка виробляється на душу населення. Опалення будинків, можливість використання швидкісного транспорту, випуск промислової продукції значною мірою залежать від доступності енергії. Енергетичні проблеми можуть стати реальним обмеженням для подальшого зростання матеріальної культури.

Нині ситуація загострилась у зв'язку з неправильними оцінками перспектив розвитку енергетики. По-перше, вважали, що поклади палива (вугілля, нафта, газ) невичерпні. По-друге, після введення в дію перших атомних реакторів було зроблено припущення, що атомна енергія в найближчий час замінить інші види енергії.

Ці передбачення виявилися необгрунтованими. За підрахун­ками вчених нафти на Землі достатньо лише на 40—50 років, природного газу — на 30—40 років, запасів вугілля — на 200— 250 років. Стосовно вугілля, то його запасів достатньо на значно більший час. Але при існуючій технології видобутку вугілля доступною вважають лише одну чверть його світових запасів, а нові сучасніші технології поки що невідомі. Не простою спра­вою виявилося і створення атомних реакторів, особливо якщо врахувати екологічні наслідки атомної енергетики. Достатньо яскравим прикладом цього є чорнобильська катастрофа.

Таким чином, проблеми енергетики пов'язані як з нестачею сировини, так і з неспроможністю суспільства добувати енергію економічно і екологічно раціональними способами.

Значна частина енергії виробляється тепер за рахунок хімічних процесів, а саме при спалюванні нафти, газу і вугілля. Проблеми перетворення світлової і теплової енергії в електричну також розв'язуються на основі хімічних процесів. Нарешті, сучасні установки для добування енергії вимагають створення нових конструктивних матеріалів і теплоносіїв. Це означає, що в розв'язанні проблеми енергетики чільне місце посідають хіміки.

Для розширення енерговиробництва використовують при­родні явища: сонячну радіацію, теплоту вод океанів і земних надр, силу течії річок, припливів і відпливів океанських течій, високих повітряних течій, теплоту мікробіологічної утилізації органічних відходів, фотосинтез, ланцюгові реакції поділу атомного ядра тощо. І хоча внесок нетрадиційних джерел енергії зростає, енергетичні світові потреби поки що задоволь­няються переважно спалюванням природних копалин, що містять вуглець.

На теплових електростанціях поряд з вугіллям доволі широ­ко використовується природний газ, а також мазут — продукт переробки нафти. Зрозуміло, що використання останніх скоро­чуватиметься, оскільки природний газ, продукти переробки нафти — цінні речовини, щоб використовувати їх як котельне паливо.

Хім. Склад

Основні компоненти вугілля: органічна речовина, мінеральні домішки і волога. Маса органічної речовини становить 50-97% від загальної маси сухого вугілля. Хімічний склад органічної частини вугілля включає C, H, O, S, N та інші хімічні елементи. Переважає вуглець, на частку якого припадає 60-98% маси вугільної речовини. Мінеральні домішки розсіяні в органічній масі у вигляді кристалів, конкрецій, тонких прошарків і лінз. Найпоширеніші глинисті мінерали; вміст їх в середньому становить 60-80% від загальної маси неорганічного матеріалу. Підлегле значення мають карбонати, сульфіди заліза і кварц. У незначних кількостях містяться сульфіди кольорових і рідкісних металів, фосфати, сульфати, солі лужних металів. Відносний вміст мінеральних домішок в сухій речовині вугілля коливається в широких межах (зольність 50-60%). Волога вугілля в основному сорбційна, капілярна та порова, частково волога входить до складу органічної маси або міститься в кристалізаційних ґратках мінералів (пірогенетична волога). Масова частка сумарної вологи коливається від 60% в м'яких пухких до 16% в щільному бурому вугіллі, знижуючись до 6-10% в кам'яному вугіллі і антрацитах. Мінімальну вологість (до 4%) має середньометаморфізоване кам'яне вугілля. Величина цього показника — один з основних параметрів класифікації бурого вугілля. Вища теплота згоряння сухого беззольного вугілля коливається в межах (МДж/кг): для бурих 25,5-32,6, для кам'яних 30,5-36,2 і для антрацитів 35,6-33,9. Нижча теплота згоряння в перерахунку на робоче паливо (МДж/кг): 6,1-18,8 для бурого вугілля, 22,0-22,5 для кам'яного вугілля і 20-26 для антрацитів.

До складу кам’яного вугілля входить волога від 3% до 12%, також міститься до 32% летких займистих речовин.

У хімічний склад кам’яного вугілля входить:

 вуглець від 75% до 93% (залежно від сорту, місця розташування),

 водень від 4% до 6%,

 кисень від 3% до 19%

 азот до 2,7%