11. елементний склад тгкПри елементному аналізі ТГК визначають С, Н, О, N і Sорг., а також іноді фосфор і деякі інші елементи, які входять до структури складних органічних речовин, а не знаходяться в ТГК у вільному стані. За вмістом вуглецю судять про енергетичну цінність вугілля. Водень є другим за важливістю після вуглецю елементом органічної маси. Він входить до складу різних органічних сполук. Його можна знайти і в кристалічній воді деяких мінералів неорга- нічної частини вугілля. Азот і кисень є баластними складовими вугілля, яке викори- стовується 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, котрі утворюються, доокиснюють ро- зжареним 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. Як каталізатор використовують оксид міді або хрому. Порошкоподіб- ний каталізатор розміщують в човнику з наважкою, де спалюють вугілля. За масою
вловлених продуктів окислювання (СО2 і Н2О) розраховують вміст вуглецю і водню. Розходження, які 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, за яким наважка вугіл- ля, що досліджується, обробляється в колбі з тугоплавкого скла протягом 4-5 годин киплячою концентрованою сірчаною кислотою в присутності каталізатора (оксиду ртуті, йодиду калію, сульфату міді або ін.). Внаслідок цього весь вуглець і водень оки- слюються до СО2 і Н2О, а азот переходить в NH3, який з надлишком кислоти утворює сульфат амонію. Останній розкладається потім в іншій колбі концентрованим лугом, а аміак, який утворюється, вловлюється титруванням сірчаною кислотою. Визначення вмісту азоту можливе за стандартом ISO-333-75, згідно з яким на- важка вугілля нагрівається з сірчаною кислотою в присутності каталізатора. Сірчано- кислий амоній, який утворюється, розкладається лугом, розчин переганяється з водя- ною парою, а аміак, що виділяється, поглинається борною кислотою, надлишок якої титрується 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 ки- сню обчислюють за кількістю СО2. Частіше застосовують розрахунковий метод визначення кисню у вугіллі (ГОСТ
a a a a t N ,\%.
Aa (CO )a a a a t N a ,\%. Органічна сірка у вугіллі визначається за різницею розрахунковим методом:
S a el . ТГК різної природи і ступеня вуглефікації значно відрізняються між собою за елементним складом (табл. 2.14). В ряду гумітів з підвищенням ступеня вуглефікації найбільш різко змінюється вміст 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 пе- реважно видалення кисень– і воденьвмісних фрагментів і відносне підвищення за ра- хунок цього вуглецьвмісних структурних фрагментів. В ряду сапропелітів від торфової стадії до більш зрілих спостерігається збіль- шення вмісту вуглецю (50-82\%) і зменшення – кисню (25-7\%). Закономірної зміни вмі- сту водню для сапропелітів різного ступеня вуглефікації не спостерігається (6-10\%). Вміст водню в сапропелітах завжди в 1,5-2 рази більший, ніж у гумітах, що є характер- ною ознакою сапропелітового походження вугілля.
Таблиця 2.14 – Елементний склад ТГК різної природи і зрілості
Екзиніти містять більше водню, ніж гуміти, і за цим показником мало відрізня- ються від сапропелітів. Вміст азоту зі зростанням ступеня вуглефікації гумітів знижується з 1,8 до 0,1\% у ву- гіллі Донбасу, однак це правило не поширюється на кам'яне вугілля Кузбасу, вміст азоту в якому коливається від 1,34 до 3,02\%. У сапропелітах вміст азоту знаходиться в межах від 0,5 до 6\%. Петрографічні інгредієнти також відрізняються за елементним складом. У од- ному і тому ж вугіллі найбільша кількість вуглецю міститься в інертиніті, а у вітриніті і екзиніті його вміст практично однаковий. З підвищенням ступеня вуглефікації вміст
вуглецю більш різко підвищується у вітриніті, а менше – в інертиніті. Зі збільшенням ступеня вуглефикації вміст вуглецю у вітриніті і інертиніті зближується, але навіть в антрацитах не співпадає. Найбільша кількість водню в одному і тому ж вугіллі міститься в екзиніті, а найменша – інертиніті, найбільшу кількість кисню містить вітриніт, а найменшу – іне- ртиніт. 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. Фосфор присутній в невеликій кількості в кам’яному вугіллі. Він майже повніс-
Це примушує шукати можливості зниження вмісту фосфору у вугіллі за раху- нок його збагачення, вибирання породи та вуглистого сланцю, видалення пилу. При цьому в кожному окремому випадку необхідне детальне дослідження для вирішення питання про можливість зниження вмісту фосфору у вугіллі, оскільки до теперішнього часу не встановлені закономірності його розподілу. Германій є одним із найважливіших матеріалів, які забезпечують розвиток су- часної техніки напівпровідникових приладів. Спочатку германій, який є розсіяним елементом, отримували в основному з ві- дходів інших виробництв (наприклад, із побічних продуктів при виплавці цинку) та із власне рудних (дуже рідкісних і мало потужних) родовищ мінералів, які містять цей елемент. В зв'язку з бурхливим розвитком напівпровідникової техніки попит на герма- ній різко підвищився, почалися інтенсивні пошуки джерел його отримання. Вияви- лось, що головним сировинним джерелом германію може бути викопне вугілля. Германій у вугіллі поширений дуже нерівномірно. Значно відрізняються за се- реднім вмістом германію окремі пласти і ділянки родовищ, родовища в цілому, басей- ни і крупніші регіони. Серед вугілля різних стадій метаморфізму найбільш багатим на германій, як правило, є вугілля найменш метаморфізоване. Дуже нерівномірно поши- рений германій в речовині вугілля. Більшість дослідників вважає, що він пов'язаний із органічною частиною вугілля. Головними носіями германію є первинні неокиснені компоненти органічної частини вугілля – вітрен, основна геліфікована маса. Найчас- тіше германій пов'язаний з компонентами групи вітрену. В пробах бурого й кам’яного вугілля всіх досліджених родовищ максимальний вміст германію спостерігається у фракціях, найбільш багатих на вітрен. Вміст германію в них є максимальним як в пере- рахунку на золу, так і на вугільну речовину. |
| Оглавление| |