ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементарный анализ угля из "Лабораторные работы по химии и технологии угля" Все ископаемые угли, независимо от их особенностей и степени метаморфизма, представляют собой сложные вещества. Их органическая масса построена в основном из атомов трех элементов углерода, водорода и кислорода. Другие элементы, входящие в состав органической массы, в частности, сера и азот, оказывают меньшее влияние на ее свойства. [c.30] Существующими методами нельзя определить формулы химических соединений, слагающих органическую массу, так как большинство их в процессе анализа разлагается. Для характеристики органической массы углей обычно определяют элементарный их состав, т. е. устанавливают содержание (в процентах) углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Существуют угли с одинаковым содержанием углерода, водорода и кислорода в органической массе, но с различными свойствами. И все же, хотя элементарный состав не характеризует в достаточной мере свойств угля, но в сочетании с другими признаками он позволяет судить о химической природе угля, подсчитать теплоту сгорания, состав продуктов горения, выход химических продуктов коксования. [c.30] Углерод — основная составная часть ископаемых углей. Сгорая, углерод соединяется с кислородом и образует СО2. Горение сопровождается выделением значительного количества тепла — 8140 кал на каждый килограмм углерода. Так как углерод входит в состав углей не в своОодном сосгоянии, а в виде соединений с водородом, кислородом, азотом и серой, то при сгорании 1 кг угля каждый процент углерода дает несколько иное количество тепла. [c.30] С —общее содержание углерода. [c.30] Показатель /д возрастает с увеличением степени Метаморфизма угля. Общее содержание углерода растет вместе со степенью углефикации ископаемых углей. Но одновременно с этим падает содержание водорода, теплота сгорания которого значительно превышает теплоту сгорания углерода. Поэтому теплота сгорания углей возрастает с увеличением степени углефикации только до известного предела, начиная с которого дальнейшее повышение содержания углерода сопровождается понижением этой теплоты. [c.31] По современным воззрениям, преобладающая часть углей состоит из сложных молекул циклического строения. Основная структурная часть молекул — углеводородное кольцо, а кислород, азот и сера входят в состав боковых групп. [c.31] В процессе нагревания угля без доступа воздуха углеродные соединения претерпевают деструктивное разложение. Боковые группы отщепляются в первую очередь, а остающиеся части, уплотняясь, образуют еще более крупные молекулы с повышенным содержанием углерода. При пирогенетической переработке углерод менее реак-ционноспособен по сравнению с другими элементами. Поэтому количество углерода, переходящего в жидкие и газообразные продукты, обычно весьма незначительно в сравнении с тем его количеством, которое остается в твердых продуктах. [c.31] Второй весьма важный компонент угля — водород, содержание которого, считая на органическую массу, уменьшается с ростом степени углефикации с 6 до % Сгорая, он выделяет 34200 к/сал/кг тепла. Не весь водород, содержащийся в угле, может служить источником тепла. Часть его условно принимают связанной в виде воды, и горючим считают лишь водород, который составляет разницу между общим его содержанием и одной восьмой частью кислорода в угле. [c.31] Водород более реакционноспособен, чем углерод. В процессе пирогенетической переработки угля он выделяется вместе с летучими продуктами в виде различных соединений и в виде свободного водорода. В твердом остатке его немного. [c.31] Доля ароматического водорода Ад — важный структурный параметр, дающий возможность сделать заключение об отношении Н С в боковых цепях и о циклическом характере неароматической части. Такая возможность важна, поскольку угольное вещество может содержать насыщенные кольца совместно с ароматическими. [c.32] Содержание кислорода е твердых горючих ископаемых изменяется в широких пределах, доходя до 40% в торфах и падая до 1—2% в антрацитах. От него зависит характер термического разложения угля. Кислород реакционноспособен будучи расположен в боковых группах, он легко отщепляется. Поэтому молодые малометаморг физованные угли с большим числом боковых цепей легче и полнее разлагаются при нагревании, образуя большое количество летучих веществ. [c.32] В углях, используемых для энергетических целей, кислород — вредная примесь, так как он связывает часть элементов, от которых зависит теплота сгорания угля. [c.32] В табл. 2 приведен средний элементарный состав углей некоторых месторождений Советского Союза. [c.32] Определение углерода, водорода и азота в каменных и бурых углях и антрацитах производится по ГОСТу 2408—49. Содержание кислорода обычно определяют как разность между 100% и суммой процентного содержания остальных элементов. Углерод и водород определяют следующим образом. Навеску топлива сжигают в струе кислорода, газообразные продукты неполного сгорания дожигают над раскаленной окисью меди. Образующуюся двуокись углерода и воду поглощают соответствующими растворами, взвешиваемыми до и после опыта. Аналогичным путем определяют содержание водорода и углерода в других видах твердого топлива. [c.32] Содержание кислорода определяют либо по количеству СО2 или Ля, либо по убыли в весе пятиокиси йода. [c.33] Для определения содержания углерода и водорода в угле применяется установка, собираемая по схеме, приведенной на рис. 3. [c.34] Один газометр заполнен кислородом, другой—воздухом емкость каждого 8—10 л. Колонки заполнены на одну треть натронной известью и на две трети хлористым кальцием. В склянки Дрекселя налит водный раствор едкого кали емкость каждой 200 мл. Трубка для сжигания изготовлена из тугоплавкого стекла ее длина 1050— 1100 мм, внутренний диаметр 15—25 мм. Трехэлемент-ная трубчатая печь имеет электронагрев до 900°. Муфта нагревается электроприбором до 180°, чтобы не было конденсации продуктов горения. Змеевик заполнен серной кислотой, поглощающей воду. В калиаппарате, заполненном на одну треть раствором едкого кали, поглощается СО2. Одно колено и-образной контрольной трубки заполнено натронной известью, другое —хлористым кальцием. В гусек налита серная кислота. [c.34] Применение спирали из медной сетки также нежелательно, ибо примесь цинка и свинца в меди может восстанавливать двуокись углерода до окиси углерода. А это вызовет погрешность в определении углерода. Кислород, поступающий для сжигания топлива, должен быть очищен от двуокиси углерода и воды. Двуокись углерода улавливают натронной известью a(OH)2 NaOH и раствором едкого кали. Проходя через натронную известь, кислород увлажняется водой, выделяющейся при реакции двуокиси углерода с натронной известью, а проходя через раствор КОН, увлажняется водой, содержащейся в растворе. Поэтому в очистительной цепи поглотители двуокиси углерода должны предшествовать поглотителям влаги. [c.36] Раствор КОН наиболее активен. Но часто применяют и комбинированную очистку сначала пропускают через 30%-ный раствор КОН, а затем через натронную известь, хлористый кальций и серную кислоту. Иногда вместо КОН применяют ЫаОН. Но это менее желательно, так как на дне склянки с КаОН быстро начинает выделяться осадок МагСОз. [c.36] Для очистки кислорода от влаги применяют концентрированную серную кислоту (уд. в. 1,84) и безводный гранулированный хлористый кальций. [c.36] Вернуться к основной статье