Реферат на тему:
Елементний склад твердих горючих копалин
При елементному аналізі ТГК визначають С, Н, О, N і Sорг., а також
іноді фосфор і деякі інші елементи, які беруть участь в побудові
складних органічних речовин, а не знаходяться в ТГК у вільному стані.
За вмістом вуглецю судять про енергетичну цінність вугілля. Водень є
другим по значущості після вуглецю елементом органічної маси. Він
входить до складу різних органічних сполук і в кристалічну воду деяких
мінералів неорганічної частини вугілля. Азот і кисень є баластними
складовими вугілля, що використовується як для енергетичних цілей, так і
для термічної переробки.
У відповідності зі стандартом ISO 625-75 для одночасного визначення
вмісту вуглецю і водню використовується метод Лібіха, в якому наважка
ТГК спалюється в струмені кисню. Продукти неповного згоряння, що
утворюються доокиснюють розжареним оксидом міді до СО2 і Н2О, за масою
яких шляхом перерахунку визначають вміст вуглецю і водню.
Прискорений метод визначення масової частки вуглецю і водню здійснюють
за ГОСТ 6389-71, в якому як каталізатор використовують оксид міді або
хрому. Порошкоподібний каталізатор поміщають в човнику з наважкою, де
спалюють вугілля. За масою вловлених продуктів окиснення (СО2 і Н2О)
розраховують вміст вуглецю і водню. Розходження, що допускаються між
двома паралельними визначеннями не повинні перевищувати 0,3 % при
визначенні вуглецю і 0,15 % при визначенні масової частки водню.
Поправку на вміст вуглецю в мінеральних речовинах роблять при аналізі
золи вугілля і горючих сланців.
Визначення вмісту азоту проводять методом Кьєльдаля, по якому наважка
вугілля, що досліджується, обробляється в колбі з тугоплавкого скла 4-5
годин киплячою концентрованою сірчаною кислотою в присутності
каталізатора (оксиду ртуті, йодиду калію, сульфату міді або ін.).
Внаслідок цього весь вуглець і водень окиснюються в СО2 і Н2О, а азот
переходить в NH3, який знадлишком кислоти утворює сульфат амонію.
Останній розкладається потім в іншій колбі концентрованим лугом, а
аміак, що утворюється вловлюється кількісно титруванням сірчаною
кислотою.
Визначення вмісту азоту можливе за стандартом ISO-333-75, згідно з яким
наважка вугілля нагрівається з сірчаною кислотою в присутності
каталізатора. Сірчанокислий амоній, що утворюється розкладається лугом,
розчин переганяється з водяною парою, а аміак, що виділяється
поглинається борною кислотою, надлишок якої відтитровується сірчаною
кислотою.
Визначення масової частки кисню за ГОСТ 2408.3-75 основане на
відновленні продуктів піролізу вуглецю палива в потоці аргону, окисненні
отриманого при цьому оксиду вуглецю до СО2, вловлюванні останнього і
визначенні його кількості. Вміст кисню обчислюють по кількості СО2.
Частіше застосовують розрахунковий метод визначення кисню у вугіллі
(ГОСТ 2408.3-75). Масова частка кисню визначається по різниці:
, %.
При масовій частці СО2 мінеральних речовин понад 2 %:
, %.
Органічна сірка у вугіллі визначається по різниці розрахунковим методом:
.
Загальний вміст фосфору у вугіллі невеликий: в Донбасі від 0,007 до
0,062 %, в Кузбасі – до 0,12 – 0,17 %. Фосфор додає металу
холодноламкість – підвищену крихкість при кімнатній і більш низьких
температурах.
ТГК різної природи і ступеня вуглефікації значно відрізняються між собою
за елементним складом. У ряду гумітів з підвищенням ступеня вуглефікації
найбільш різко змінюється зміст кисню від 30-40 % в торфах до 1 % в
антрацитах, тобто в 30-40 разів; в 2-5 рази меншає вміст водню (6,5-1,3
%), а вміст вуглецю збільшується майже в 2 рази – від 53-62 до 98 %.
Отже, процес вуглефікації (метаморфізму) гумітів виявляється в таких
перетвореннях їх органічної маси, внаслідок яких відбувається переважно
видалення кисень- і воденьвмісних фрагментів і відносне підвищення за
рахунок цього вуглецьвмісних структурних фрагментів.
У ряду сапропелітів від торфової стадії до більш зрілих спостерігається
збільшення вмісту вуглецю (50-82 %) і зменшення кількості кисню (25-7
%). Закономірної зміни вмісту водню для сапропелітів різного ступеня
вуглефікації не спостерігається (6-10 %). Вміст водню в сапропелітах
завжди в 1,5-2 рази більше, ніж у гумітах, що є характерною ознакою
сапропелітового походження вугілля.
Ліптобіоліти містять більше водню, ніж гуміти, і мало відрізняються від
сапропелітів.
Вміст азоту із зростанням ступеня в вуглефикації гумітів знижується з
1,8 до 0,1 % у вугіллі Донбасу, однак, це правило не розповсюджується на
кам’яне вугілля Кузбасу, вміст азоту в якому коливається від 1,34 до
3,02 %. У сапропелітах вміст азоту коливається від 0,5 до 6 %.
Петрографічні інгредієнти також відрізняються за елементним складом. У
одному і тому ж вугіллі найбільша кількість вуглецю міститься в
фюзиніті, а у вітриніті і лейптиніті його вміст практично однаковий. З
підвищенням ступеня вуглефікації вміст вуглецю більш різко підвищується
у вітриніті, а менше – в фюзиніті. Зі збільшенням ступеня вуглефикації
вміст вуглецю у вітриніті і фюзиніті зближується, але навіть в
антрацитах не співпадає.
Найбільша кількість водню в одному і тому ж вугіллі міститься в
лейптиніті, а найменша – фюзиніті, найбільшу кількість кисню містить
вітриніт, а найменшу – фюзиніт.
ЛІТЕРАТУРA
Саранчук В.И., Айруни А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация,
структура и свойства углей.- К.: Наукова думка.
Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция
бурых углей.- К.: Наукова думка, 1984.
Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики
горючих ископаемых.- К.: Вища шк., 1987.-359с.
Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и
углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева,-1999.-195с.
Агроскин А. А., Глейбман В. Б. Теплофизика твердого топлива.– М. Недра
1980.– 256 с.
Глущенко И. М. Теоретические основы технологии твердых горючих
ископаемых.– К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980.– 255 с.
Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические
свойства углей. — М. : Недра, 1980. — 266 с.
Касаточкин В. И., Ларина Н. К. Строение и свойства природных углей.– М
: Недра, 1975.– 159 с.
Раковский В. Е., Пигулееская Л. В. Химия и генезис торфа.–М. : Недра,
1978.–231 с.
Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля.– К. : Наук. думка,
1982.– 166 с.
Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных
соединений.– 3-е изд., перераб. и доп.– М. : Химия, 1976.– 436 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
