Определение зольности

В ископаемых углях содержится значительное количество (2-50 мас.%) минеральных веществ, образующих после сжигания золу. Зольный остаток образуется после прокаливания угля в открытом тигле в муфельной печи при температуре 850±25 ^оС. Зола на 95-97 % состоит из оксидов Al, Fe, Ca, Mg, Na, Si, K. Остальное ‑ соединения P, Mn, Ba, Ti, Sb и редких и рассеянных элементов.

По происхождению минеральные примеси делятся на три группы:

1. минеральные вещества первичных растений;

2. органоминеральные комплексы, сформировавшиеся в процессе углеобразования на ранних стадиях;

3. минералы, отложившиеся на стадии углефикации.

Ясно, что минеральные вещества, не связанные химически с органической частью и находящиеся в виде прослоек, легко отделяются от нее при обогащении. Также очевидно, что зольность угля даже одного месторождения может колебаться в широких пределах вследствие неодинаковых условий внесения неорганических компонентов при формировании угольного пласта. Заметим, что зольность, строго говоря, не отвечает массовой доле неорганической части угля, так как при прокаливании компоненты последней соединяются с кислородом или разлагаются и остаются в виде оксидов, например:

M_nCO₃ ® M_nO + CO₂ (М ‑ ион металла)

4FeS₂ + 11O₂ ® 2Fe₂O₃ + 8SO₂

X×nH₂O ® X + nH₂O (X ‑ дегидратированная молекула кристаллогидрата)

4FeO + O₂ ® 2Fe₂O₃

Зольность обозначается буквой А^d (Asche) и выражается в мас.%. Суммарное содержание влаги и золы называют балластом.

Содержание собственно минеральных веществ обозначается буквой М. Оно определяется с помощью физических и физико-химических методов (например, микроскопический, рентгеноскопический, радиоизотопный). При известном содержании минеральной части органическая масса угля (G_о.м., мас.% воздушно-сухой пробы) будет представлена как

G_о.м=100‑(W_h+M^a),

где М^а ‑ массовая доля минеральной части воздушно-сухой пробы, определяемой физико-химическими методами анализа.

Определение выхода летучих веществ

Летучие вещества ‑ паро- и газообразные продукты, выделяющиеся при разложении органического вещества ТГИ при нагревании в стандартных условиях. Выход летучих веществ обозначается символом V (volativ), выход на аналитическую пробу V^a, на сухое вещество V^d, сухое и беззольное V^daf. Эта характеристика важна для оценки термической устойчивости структур, составляющих органическую массу угля. Анализ проводят в закрытом тигле при температуре муфельной печи 850 ^оС, причем образуются летучие вещества и твердый остаток NV (нелетучий остаток). Выход летучих веществ V^daf падает в ряду гумусовых углей с ростом степени углефикации, а у сапропелитов эта связь не столь однозначна, иногда V^daf у них даже возрастает. Выход летучих веществ при прокаливании послужил основой для одной из классификаций углей по маркам. Например, для донецких углей различают марки, представленные в табл. 1.7.

Выход летучих веществ связан со степенью углефикации, но смешивать это понятие с маркой нельзя. Марка угля основана на его технологических свойствах, а степень углефикации связана с геологическими и физико-химическими условиями формирования данного угля.

Таблица 1.7

Марки углей Донбасса

Уголь	Марка	Vdaf, мас.%	Среднее содержание Сdaf, мас.%
Длиннопламенный	Д	³35	76
Газовый	Г	35	83
Газовый жирный	ГЖ	27-35	86
Жирный	Ж	27-35	88
Коксовый	К	18-27	88
Отощенно-спекающийся	ОС	14-22	89
Тощий	Т	8-17	90
Антрацит	А	<8	91-96