Процесс углеобразования

Лекция № 4

4.1 Процесс углеобразования

4.2 Макро - и микрокомпоненты ТГИ

ТГИ состоят из макрокомпонентов (литотипы) – видны невооруженным глазом, которые образованы микрокомпонентами (мацералы) – видны лишь под микроскопом.

Мацералы угля делят на 3 группы:

Витринит (Vt) – образуются из фрагментов растений в востановительной среде под толщей воды без доступа О2 под действием анаэробных бактерий Липтинит (Li) – образуются при частичном доступе О2 из наиболее стойкой части растений (смола, споры, покровные ткани листьев) Инертенит (I) – образуются при полном доступе О2 - окислительная среда, под действием аэробных бактерий. Низкая обводненность. Мало водорода.

Литотипы каменного угля

Литотип	Внешний вид	Состав
Витрен	Литотип в виде узких линзообразных прослоек с хорошо выраженной трещеноватостью	Нацело состоит из витринита (Vi)
Фюзен	Литотип в виде линз с волокнистой структурой, матовый или с шелковатым блеском	Нацело состоит из инертенита (I)
Кларен	Литотип, образующий пачки или пласты угля с выраженной полосчатой структурой, блестящий	Преимущественно состоит из витринита (Vi)
Дюрен	Литотип, образующий пачки или пласты угля, однородный, плотный, матовый или с масляным блеском	Преимущественно состоит из липтинита (Lt) и инертенита (I)

4.3 Свойства угля

Таким образом, свойства угля рассматривают как функцию двух независимых переменных:

• исходный растительный материал неодинакового состава;

• метаморфизм – условия образования угля.

Общие свойства угля зависят от массовой доли микрокомпонентов Vt, I, Lt, причем часто подчиняются закону аддитивности:

где Y – свойство угля;

Yvt, I, Li – свойства микрокомпонента,

avt, I, Li – массовая доля микрокомпонента

4.4 Элементный состав угля

В процессе углеобразования растительный материал теряет неуглеродные атомы и, соответственно, в элементном составе ТГИ возрастает доля углерода. По содержанию углерода в угле можно приблизительно оценить степень его углефикации.

Таблица – средний элементный состав гумитов (% масс.)

Элемент	Горючее ископаемое
древесина	торф	бурый уголь	каменный уголь	антрацит
С	50	55	70	85	96
Н	6	6	5	6	2
O+S+N	44	39	25	9	2

Данные об элементном составе углей необходимы при составлении материальных балансов их переработки, определении теплоты сгорания при использовании их в качестве топлива, для классификации

4.4.1 Элементный анализ ТГИ (определение C, H, O, N, S)

С и Н определяют по количеству CO2 и H2O, образующихся при сжигании навески ТГИ. Получившиеся CO2 и H2O улавливают щелочью и конц. H2SO4 соответственно. По разности масс рассчитывают содержание С и Н.

Общее содержание S определяют методом Эшке: вся S переводиться в сульфатную при прокаливании угля с MgO и Na2CO3. Затем проводят осаждение сульфатов BaCl2. Осадок промывают, сушат.

где

4.2 Элементный анализ ТГИ
(определение азота

Определение N методом Кьельдаля. Содержание азота в углях мало до 1%. Проводят сжигание навески с конц. H2SO4. при этом получается (NH4)2SO4, который разлагают щелочью до NH3, улавливая последний титрованным раствором H2SO4.

Определение O в ТГИ проводят по разности:

4.5 Определение теплоты сгорания ТГИ

Определяют в калориметрической бомбе. Суть метода заключается в полном сжигании навески топлива в среде O2. При этом происходит превращение С®CO2, H®H2O, S®SO2, N®NO2. В калориметрическую бомбу заливают воду и образующиеся газы растворяются в ней, давая кислоты H2SO4 , HNO3. При этом выделяется тепло QБ , которое принято называть теплотой сгорания по бомбе.

Различают высшую QS и низшую Qi теплоты сгорания топлива: