18. Сера в углях. Классификация сернистых соединений.

Сера в виде различных сернистых соединениях содержится во всех видах горючих ископаемых не зависимо от природы и степени метаморфизма, а это в свою очередь указывает на участие сернистых соединений в процессе превращения исходного растительного материала в торф, потом каменный уголь, во многих случаях показатель серности оказывается решающим при оценке пригодности углей для тех или иных целей, определение серы является обязательным анализом. Сера содержится в углях не только в виде различных серистых соединений, но и в виде элементной серы, а так, же различных серо-органических соединений. Наиболее важным показателем является общая сера угля, представляет собой суммарное содержание серы во всех сернистых соединениях в пересчете на элементную серу, по отношение к массе исследуемого угля: S^d_t – общая сера. Ее содержание определяется по методу Эшка, заключающийся в сжигании навески угля при температуре 850±25⁰С. Все сернистые соединения принято разделить на минеральные и органические.

S_t=S_M +S_o

Минеральная сера - дисульфид серы (перит, макрозит), сульфатная сера (СаSO₄, FeSO₄) ее очень мало.

S_p - перитная сера.

Орг. серу находят путем выделения в виде того или иного органического соединения, либо определяют по разности между общей серой и минеральной серой. Наиболее часто органическая сера в углях представлена в виде мостиков. Перитная (колчеданная сера) присутствует в виде перита, для которого характерна кубическая структура и маркозит, имеющий ромбическую структуру. Сульфатная сера встречается в угле в виде тонких пленок, ее содержание превышает 0,1-0,2%.

Угольный бассейн характеризуется не одинаковым содержанием серы. Кузнецкие угли содержат от 0,5-1% серы, редко достигают 2%. Угли классифицируются по следующим группам:

-малосернистые (Кузнецкие) 0,5-1,5%.

-среднесернистые 1,5-2,5%.

-сернистые 2,5-4%.

-высокосернистые более 4% (угли Кизеловского бассейна).

В торфах содержится общая сера от 0,5-2,5%. Вся сера, которая взаимодействует с О₂ при сжигании принято называть горючей серой. S_c- определение по количеству выделяемого SO₂, которое образуется при сгорании углей. В случае нагрева углей без доступа воздуха в процессе коксования, сера в своем соединении претерпевает различные превращения с образованием Н₂S. Часть серы остается в твердом нелетучем остатке. При нагрева без доступа воздуха сульфаты восстанавливаются до сульфида, перитная сере тоже разлагается до сульфида и выделяется H₂S. Органическая сера способствует разложению с образованием летучих серистых соединений. Все летучие соединения частично удаляются, а частично взаимодействуют с твердыми не летучими продуктами, оставаясь в них в виде органической серы, т.е. в коксовых углях существует три вида серы: S^орг, S^элем, S_SO4, S_S – сера сульфидная. Превращение в летучие соединения происходит тем больше, чем меньше химически зрелыми являются угли. Многочисленные эксперименты показали, что при коксовании почти 80% серы переходит в кокс; сера в коксе резко ухудшает его качество, как металлургического топлива, поскольку сера имеет свойство переходить в чугун, поэтому желательно предварительно удалить серу из углей методом обогащения, глубокое обогащение по сере путем обработки химическими реактивами.