ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементарный анализ и экспрессные определения из "Кокс" Для того чтобы иметь возможность сравнивать угли между собой, часто желательно исключить влияние более или менее случайных изменений показателей влажности или содержания минеральных примесей. Тогда результат анализа выражают в пересчете на предполагаемый сухой и беззольный уголь или иногда на беззольный уголь, но содержащий воду в некоторых условиях. Такой способ выражения результатов анализа, естественно, обусловливает необходимость определения влажности и зольности в пробе угля. [c.45] Перед тем как перейти к обзору методов лабораторного анализа углей, следует отметить, что существуют также ускоренные и автоматические методы их экспресс-анализа, основанные на различных принципах, которые были специально разработаны для того, чтобы почти мгновенно характеризовать те или иные свойства угля в непрерывном потоке, проходящем перед измерительным прибором. Последние методы будут рассмотрены ниже. [c.45] Границы между различными видйми влажности не являются четкими, так что даже одинаковые приемы выполнения определений влияют на результат, и необходимо работать в строго регламентированных условиях для того, чтобы получить по меньшей мере сравнимые результаты. Методы, используемые в современной лабораторной практике, позволяют в значительной степени сразу выделять свободную и внутреннюю влаги, не затрагивая состав присутствующих минералов. [c.46] Международная классификация углей [22], а также американская [23] относят теплоту сгорания на беззольный уголь, но содержащий свою обычную влажность. Для определения этого показателя французский стандарт [24] рекомендует помещать изучаемый образец угля при 30° С в атмосферу, содержащую 96—97% (отн.) влаги на время, достаточное (от 48 до 72 ч) для достижения равновесного состояния. Затем пробу угля высушивают в азоте при температуре 105—110° С и влажность относят к массе образца, уравновешенного в атмосфере 96—97% влажности. [c.46] Зольность определяют по массе твердого остатка, получаемого после сгорания органической массы угля в заданных условиях, французский стандарт [25], основанный на рекомендациях ISO, предусматривает сжигание угля при максимальной температуре 815° С до постоянной массы остатка. [c.46] Эти преобразования в значительной степени зависят от условий сжигания. Методика анализа оказывает, следовательно, влияние на получаемые результаты. [c.47] В случае применения кислорода можно осуществить значительно более быстрое сжигание угля, чем при стандартном методе. [c.47] В некоторых случаях применяют принцип метода Позетто, позволяющий избежать использования громоздкой муфельной печи [28]. [c.47] Показатель выхода летучих веществ представляет собой один из самых важных параметров в классификации углей. Анализ заключается в коксовании навески угля и в определении потери массы от этого. Летучие вещества, получаемые в процессе этого анализа, состоят в основном из горючих газов, водорода, окиси углерода, метана и других углеводородов, а также смолистых паров и некоторых негорючих газов (паров воды, углекислого газа). [c.47] Принятые в различных странах температуры пирогенетических процессов различны они составляют 875° С (ФРГ), 1050° С (Бельгия, метод Инишар). Время нагрева колеблется в пределах 3—20 мин. Условия анализа также различаются. В некоторых стандартах предусматривается, в частности, работа в восстановительной среде с целью избежать опасности окисления во время анализа. Во Франции старый стандарт [26] устанавливал температуру 960 10°С, достигаемую за 9—11 мин и поддерживаемую в течение 5 мин. Новый стандарт [27] предусматривает, напротив, температуру 900 10°С, поддерживаемую в течение 7 мин после того, как тигель или тигли нагреваются до этой температуры. [c.47] Стандарт 150 предусматривает коксование образца в тигле, снабженном хорошо подогнанной крышкой, чтобы избежать частичного выгорания коксового остатка. Опыт показывает, что если величина показателя выхода летучих веществ низкая (антрациты, коксы), то возникает опасность получать иногда слишком ошибочный результат вследствие проникновения к навеске воздуха. Вот почему во Франции избегают применения метода так называемого простого тигля . Используют во многих лабораториях метод двойного тигля , который состоит в том, что тигель, содержащий исследуемую пробу, помещают во второй тигель, большего размера, на дно которого насыпано немного древесного угля с таким расчетом, чтобы создать вокруг первого тигля защитную атмосферу без кислорода. [c.47] Потерю массы относят либо к воздушносухому углю, либо к углю, высушенному при 105° С, либо к сухому беззольному углю. В соответствии с этим говорят о выходе летучих веществ на сухой уголь или о выходе летучих веществ на органическую массу угля. [c.48] Как и индекс выхода летучих веществ, теплота сгорания входит в метод международной классификации углей [22]. Эта величина основана фактически на расчете теплоты сгорания, отнесенной на беззольный уголь, но содержащей естественную шахтную влажность, т. е. равновесную в среде с 97% относительной влажности при,30 С. [c.48] Определение заключается в измерении возрастания температуры, вызываемого полным сгоранием в атмосфере кислорода взятой навески угля в калориметрической бомбе. Тогда можно определить высшую и низшую теплоту сгорания по разности между двумя значениями, равные количеству тепла, уносимого водяным паром во время сжигания в присутствии избытка воздуха. Это количество тепла рассчитывают, зная количество образуемой воды и ее скрытую теплоту испарения. [c.48] Французский стандарт [29] подробно описывает каждую фазу, необходимую для сжигания угля. По сравнению со старым стандартом 1937 г. усовершенствованный позволяет осуществить с большей легкостью полное сгорание угля и упростить расчеты благодаря использованию адиабатического кожуха. [c.48] Анализ для определения отдельных элементов, составляющих соединения органической массы угля, т. е. количество углерода, водорода, кислорода, азота, серы и т. д., осуществляют методами, подобными методам, применяемым в органической химии. Некоторые из перечисленных элементов представляют больший или меньший интерес в отношении того, что касается процесса коксования и конечного качества получаемого кокса. Знание содержания серы представляется важным ввиду ее влияния на качество произведенного кокса, используемого в доменной печи. Содержание фосфора должно быть ограниченным при производстве определенных сортов электрометаллургических коксов. Напротив, азот, присутствующий в угле, не оказывает особого влияния, так же как и хлор, на производство кокса. Тем не менее опишем вкратце порядок нормального анализа для каждого из этих элементов для того, чтобы составить более полное представление об исследовании углей с помощью методов их элементного анализа. [c.48] Углерод и водород. В большинстве стандартов был принят метод Либиха он состоит в сжигании образца угля в токе кислорода при температуре 800—900° С, тогда как получающиеся продукты горения проходят над нагретой окисью меди, которая обеспечивает полное превращение углерода в углекислый газ и водорода в воду. Окислы серы и хлора, которые могут повлиять на результаты, удаляют соответственно путем пропускания над нагретым хроматом свинца, затем над серебряной сеткой. Содержание углерода и водорода затем вычисляют из привеса использованных поглотителей для удержания углекислого газа и воды. В Англии параллельно этому методу [18] создали метод, названный шеффильдским, котором сжигание происходит при температуре 1350° С. [c.49] Во Франции применяют метод Либиха, состоящий в последовательном окислении газообразных продуктов горения пропусканием их по колонне с окисью меди, нагретой до 700° С [30]. Другой стандарт, находящийся в стадии разработки [31], позволяет производить определения с помощью метода, подобного шеффильд-скому. [c.49] Анализ азота осуществляют чаще всего методом Кьельдаля [32], который состоит в превращении с помощью концентрированной серной кислоты азота в пробе угля в сульфат аммония и в последующем определении его по количеству образующегося аммиака. Существенные трудности этого анализа заключаются в способе озоления. Добавление тщательно подобранного катализатора к углю позволяет уменьшить продолжительность анализа и сделать реакцию более полной. Этот метод является стандартным во многих странах [18, 33]. Часто для ускорения анализа используют полумикрометоД Къельдаля, являющийся тоже стандартным [33], который позволяет обрабатывать навеску угля порядка 0,1 г. [c.49] Стандарт ФРГ [34] предусматривает использование модернизированного метода Дюма, состоящего в измерении объема образующегося свободного азота. Этот метод требует более тщательного контроля, чем метод Кьельдаля, и является более сложным для осуществления. [c.49] Вернуться к основной статье