Химический состав каменного угля: 7.2.3. Химические свойства — Энергетика: история, настоящее и будущее

Содержание

Каменный уголь — общая характеристика

Химия

12.11.21

10 мин.

На сегодняшний день каменный уголь является одним из самых необходимых полезных ископаемых.

Оглавление:

Что такое каменный уголь и как он выглядит

Образование каменного угля

Виды каменного угля, их состав и свойства

Месторождения каменного угля в России

Крупнейшие месторождения каменного угля в мире

Добыча каменного угля

Применение каменного угля

Заключение

Данный ресурс образуется естественным путем, имеет огромные запасы и массу полезных свойств.

Что такое каменный уголь и как он выглядит

Строительство шахты является очень дорогостоящим вложением, однако по истечении времени все затраты полностью окупаются. При добыче угля на поверхность попадают и другие ресурсы.

Есть вероятность добычи драгоценных металлов и редко встречающихся земных элементов, которые впоследствии возможно продать и получить дополнительную прибыль.

Нефть является практически самым драгоценным ресурсом и основным источником топлива на сегодняшний день. Однако, ни одна фирма или страна, добывающая каменный уголь, не пренебрежет его добычей во имя нефти, ибо твёрдое топливо также имеет большое значение и высокую ценность.

Образование каменного угля

Уголь в природе образовывается путем изменения поверхностного рельефа. Ветки деревьев, растения, листья и другие природные остатки, не успевшие перегнить, насыщаются влагой от болот, из-за чего преобразовываются в торф.

Далее на сушу попадает морская вода, когда она уходит, она также оставляет слой отложений. После реки вносят свои коррективы, земля заболачивается, опять образуется или покрывает почву. Поэтому состав каменного угля сильно зависит от возраста.

Каменный уголь — средний по возрасту между бурым, самым молодым, и антрацитом, самым старшим.

Виды каменного угля, их состав и свойства

Существует несколько разновидностей каменного угля:

длиннопламенные;
газовые;
жирные;
коксовые;
слабоспекающиеся;
тощие.

Также распространены виды, состоящие из нескольких, так называемые смешанные, обладающие свойствами двух групп.

Каменный уголь отличается черной окраской, твердой, слоистой, легко разрушаемой структурой, обладает блестящими вкраплениями. Горючие свойства довольно высоки, так как материал используется, как топливо.

Рассмотрим физические характеристики:

Плотность (или удельный вес) сильно варьируется (максимальная может достигать 1500 кг/м³).
Удельная теплоемкость составляет 1300 Дж/кг*К.
Температура горения — 2100°С (при переработке 1000°С).

Месторождения каменного угля в России

На российской территории находится около трети мировых запасов.

Месторождения угля и горючих сланцев в России (для увеличения нажмите)

Самым крупным месторождением угля на территории России является Эльгинское. Оно располагается в районе Якутии.

Запасы по примерным расчетам составляют более 2 млрд. тонн.

Рельеф, приближенный к Кузнецкому угольному бассейну (Кузбассу), был сильно поврежден из-за масштабных ресурсодобывающих работ.

Крупнейшие месторождения каменного угля в мире

Первой страной в рейтинге по количеству добываемого ежегодно каменного угля являются США, на втором месте находится Россия.

Карта месторождений угля в мире (для увеличения нажмите)

В США самым известным угольным бассейном считается Иллинойский. Общий запас залежей в данном месторождении насчитывает 365 млрд. тонн.

Дальше следует Рурский бассейн, находящийся на территории современной Германии. Все месторождения и места разработки бассейнов находятся под строгой охраной.

Добыча каменного угля

Каменный уголь в наше время добывается тремя основополагающими способами. Такими как:

карьерный метод;
добыча через штольни;
метод добычи в шахтах.

Способ добычи через карьеры используется, когда пласты угля залегают на поверхности, примерно на ста метрах в глубину и выше.

Карьеры подразумевают простое разрытие земли или песочной ямы, из которой и ведётся добыча, обычно в таких случаях угольный пласт имеет достаточно большую толщину, что делает его добычу проще.

Штольни подразумевают под собой скважины, с большим углом наклона. По нему все добытые ископаемые доставляются наверх, при этом нет необходимости задействовать серьезную технику или вырывать котловину.

Обычно залежи в таких местах имеют небольшую толщину и зарыты не особенно глубоко. Поэтому метод добычи через штольни позволяет быстро производить добычу без особых затрат.

Добыча через шахты — самый распространённый метод добычи ископаемых, вместе с тем самый продуктивный, но в то же время и опасный. Шахты пробуриваются на большую глубину, достигающую нескольких сотен метров. Однако на это требуется разрешение, подтверждающее обоснования для таких масштабных работ, доказательства наличия залежей.

Порой шахты могут достигать километра, а то и больше в глубину, и протягиваться на несколько километров в длину, образуя связанные между собой паутины коридоров под землёй. В 20 веке вокруг шахт со временем образовывались даже поселения и небольшие города, в которых жили шахтеры с семьями.

Именно из-за условий добычи, работа в шахтах считается очень трудной и опасной, ведь огромное количество раз шахты обрушивались, погребая под собой десятки, а то и сотни людей, работающих там.

Применение каменного угля

Каменный уголь применяется в самых различных сферах. Он широко используется как твердое топливо (основное предназначение), в металлургии и в химической промышленности, плюс из него производятся многие иные составляющие.

Именно из каменного угля производят некоторые ароматические вещества, металлы, химические вещества, получается больше 360 других продуктов переработки.

В свою очередь производимые из него вещества имеют рыночную стоимость в десятки раз выше, самым дорогим считается метод переработки угля в жидкое топливо.

Для изготовления 1 тонны жидкого топлива потребуется переработать 2-3 тонны угля. Все промышленные отходы, получаемые при переработке, нередко направляются на производство стройматериалов.

Заключение

На земле существует множество месторождений угля, активно разрабатываемых по сей день. На уроках биологии в 5 классе и ещё раньше, на уроках природоведения во втором классе, дети знакомятся с этим понятием. В данной работе мы повторили кратко основные факты о каменном угле — происхождение, формула, марки, химический состав и использование, добыча и многое другое.

Уголь является одним из важнейших ресурсов, широко используемых в промышленности. Однако все же стоит быть осторожными при нарушении естественного хода веществ, ведь разработка нарушает рельеф и постепенно истощает природные запасы.

Определение физико-механических свойств и химического состава углей Ангренского месторождения

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся результаты исследования по определению физико-механических свойств и химического состава углей марок 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2. Изучены плотность, насыпная плотность, механическая прочность, зольность, влажность и содержание серы углей. А также определено количество минеральных компонентов углей.

ABSTRACT

The article presents the results of a study to determine the physicomechanical properties and chemical composition of coals of grades 2БР-Б2 and 2БОМСШ-Б2. The density, bulk density, mechanical strength, ash, moisture, and sulfur content of coals were studied. And also determined the amount of mineral components of coal.

Ключевые слова: каменный уголь, бурый уголь, плотность, насыпная плотность, механическая прочность, влажность, зольность, сера.

Keywords: coal, brown coal, density, bulk density, mechanical strength, moisture, ash, sulfur.

Введение. Каменный и бурый уголь играет важную роль в мировой энергетической системе. По литературным данным, запасы угля составляют 90-97% от общих ресурсов ископаемого топлива земли, в то время как нефть и газ составляют лишь 3-10% [1].

Республика Узбекистан располагает разведанными запасами угля в количестве 1890 млн. т., в том числе бурого – 1843 млн. т., каменного – 47 млн. т. Прогнозные ресурсы составляют около 5 млрд. т., в том числе каменного – 1 млрд. т. [2].

Разделения и адсорбционная очистка газов, рекуперация летучих органических растворителей, очистка и осветления растворов осуществляется с помощью различными мелкопористыми сорбентами, такими как силикагели, природные и синтетические цеолиты, алюмогели, пористые стекла, иониты. Однако только активированные угли и их модифицированные виды в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к твердому поглотителю [3-6]. Согласно мировой практики каменный уголь служить хорошим сырьем для получения активированного угля.

В настоящее время в Республики переработка и обогащение угля, для промышленного использования является актуальной проблемой. Изданные Указы Президента РУз «Углубление экономических реформ в энергетике РУз» от 22.02.2001 г. об увеличении доли использования угля в топливо-энергетическом балансе экономики Республики и Постановления Кабинета Министров РУз «О мерах по осуществлению первого этапа перевооружения угольной отрасли РУз» № 203 от 02. 05.2001 г., а также «Инвестиционная программа РУз на 2002 год» № 457 от 22.11.2001 г. необходимы и своевременные.

Добычу угля ведут три основных угледобывающих предприятий, которые его перерабатывают: Ангренское месторождение бурых углей, Шаргуньское и Байсунское месторождения каменных углей.

Ангренское месторождение содержит около 1 млн. тонн запасов бурого угля разных марок. Марки 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 угли имеют высокую зольность и непригодна для использования. Когда в Республике растет спрос на топливо, особенно на уголь, обогащение и поставка этих образцов угля для промышленного использования является актуальной проблемой.

Учитывая вышеизложенного в настоящей работе ставилась цель – изучение физико-механических свойств и химического состава углей Ангренского месторождения.

Объекты и методы исследования. В качестве объекта исследования были использованы бурые угли марки 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 Ангренского месторождения.

В работе использованы современные и классические методы исследования, позволяющие определить физико-механические свойства и химический состав углей, а также методы исследования согласно ГОСТам.

Результаты исследований. В ходе исследования определены плотность, насыпная плотность, механическая прочность, зольность, влажность и содержание серы углей марки 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2, а также анализирован их химический состав.

Плотность угля – это отношение его массы к объему. Истинная плотность – это количественное выражение соотношения массы тела, лишенного воздуха и не связанной с ним воды, к ее объему [7].

Определена действительная плотность углей марки 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 и получены следующие результаты (табл. 1).

Таблица 1.

Действительная плотность углей

Марки угля

Плотность, кг/м³

2БР-Б2

1180-1340

2БОМСШ-Б2

1230-1570

Насыпная плотность определяется количественным отношением последнего к объему, заполненному свободным или спрессованным наполнителем, т. е. в стакане, вагоне, бункере или другой таре. Он варьируется в очень широком диапазоне и зависит от плотности, одинакового размера, состава сита и влажности угля [7].

Результаты определения насыпной плотности углей 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Насыпная плотность углей

Марки угля

Насыпная плотность, кг/м³

2БР-Б2

688-830

2БОМСШ-Б2

710-770

Механическая прочность углей характеризуется раздавливанием, хрупкостью, твердостью, временным сопротивлением сжатию, а также термической стабильностью (для антрацитов). Общий показатель – показатель механической прочности. Его находят путем разрушения образцов угля с размером частиц от 13 до 100 мм во вращающемся закрытом барабане. По истечении заданного времени измельчения определяется оставшаяся неразрушенная масса деталей (точность выше нижнего предела проверяемого класса). Для соответствующих сортов отсортированного угля, выраженного в процентах от массы, загруженной на барабан, выход последнего является показателем механической прочности. Наибольшей механической прочностью обладают антрациты, наименьшей – бурые и битуминозные угли (Ж, К, ОС) в средней стадии метаморфизма. Механическая мощность определяет состав грохота добытого угля, изменение процессов его транспортировки, хранения и обогащения, а также образование шлама, влияет на выбор процессов и схем обогащения [7].

Механическую прочность углей определяют по ГОСТ 15490-70 [8].

Определена механическая прочность на истирание углей 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2, результаты которых приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Механическая прочность углей

Марки угля

Механическая прочность, %

2БР-Б2

0,2-5,9

2БОМСШ-Б2

0,7-9,2

Зольность углей определяют по ГОСТ 11022-95. Сущность метода заключается в золении навески угля в муфеле и прокаливании зольного остатка до постоянной массы при температуре 850-875°С и определении массы зольного остатка в процентах к массе навески образца. Определение зольность ускоренным методом производится по ГОСТ 11022-95 [9]. Зольность углей 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 определена по ГОСТ 11022-95. Полученные результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Зольность углей

Марки угля

Зольность, %

2БР-Б2

35-60

2БОМСШ-Б2

35-60

Влажность (содержание влаги) углей (W^r) – определяют путем сушки образца в печи при 105-110°C в течение 60 минут и расчета потери веса (%) образца. Влажность угля зависит от влажности района добычи, условий транспортировки, обогащения и хранения. Влага снижает тепловую ценность углей, ухудшает условия и результаты сортировки углей по крупности, делает уголь склонным к самовозгоранию [7].

В таблице 5 приведены результаты определения влажности углей 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2.

Таблица 5.

Влажность углей

Марки угля

Влажность, %

2БР-Б2

4-31

2БОМСШ-Б2

4-30

Общая сера, содержащаяся в углях, состоит из колчеданной S, сульфатной SО₃, и органической S₈ серы. Колчеданная сера встречается в углях в виде отдельных зерен и крупных кусков минералов пирита и марказита. При выветривании угля в шахтах, разрезах и на поверхности колчедан окисляется и образует сульфаты. Сульфатная сера содержится в углях, главным образом в виде сульфатов железа FeSО₄ и кальция CaSО₄. Органическая сера входит в состав органической массы угля. Содержание общей серы и ее разновидной в топливе определяют по ГОСТ 8606-93.

Содержание общей серы определяют сжиганием навески топлива со смесью окиси магния и углекислого натрия (смесь Эшка), растворением образовавшихся сульфатов, осаждением сульфат-иона в виде сернокислого бария, определением массы последнего и пересчетом его на массу серы. Содержание сульфатной серы определяют растворением сульфатов, содержащихся в топливе, в дистиллированной воде, осаждением сульфат-иона в виде сернокислого бария, определением массы последнего и пересчетом его на массу серы. Содержание колчеданной серы определяют обработкой пробы топлива разбавленной азотной кислотой и растворением в ней сульфатов, образовавшихся при окислении колчедана азотной кислотой с последующим осаждением сульфат-иона в виде сернокислого бария, определением массы последнего и пересчетом его на массу серы. Содержание колчеданной серы определяется по разности между содержанием серы, извлекаемой из топлива азотной кислотой и водой [10,11]. Содержание серы в углях 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 представлено в таблице 6.

Таблица 6.

Содержание серы в углях

Марки угля

Содержание серы, % масс.

2БР-Б2

0,8-3,1

2БОМСШ-Б2

0,4-3,7

Из данных приведенных в таблице видна, что содержание серы в углях повышенное. Поэтому следует снизить содержание серы во время переработки углей.

Химический состав углей. Органическая масса угля характеризуется его элементным составом (углерод, водород, кислород, содержание азота), согласно которому состав продуктов сгорания, эффективность продуктов термического разложения, теоретическая температура сгорания и теплота сгорания могут быть определены с достаточной аппроксимацией [12].

Основные элементы, составляющие органическую массу (углерод, водород, кислород), также входят в состав минеральных соединений, которые попадают в газовую фазу вместе с элементами органической массы, которые частично анализируются в ходе химического анализа. В связи с этим элементный состав, определенный стандартными методами, примерно отражает реальный состав органического вещества [12].

После анализа элементного состава углей 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 выяснилось, что угли в чистом виде пригодны для использования. Результаты анализа приведены в таблице 7.

Таблица 7.

Элементный состав углей

Элементы

Марки угля

2БР-Б2

2БОМСШ-Б2

Углерод

63-77

60-75

Кислород

16-28

17-34

Водород

4,0-6,3

4,2-5,8

Азот

0,7-1,4

0,5-1,5

Минеральные компоненты углей. Основными элементами, составляющими минеральную часть угля, являются кремний (Si), алюминий (Al), кальций (Ca), магний (Mg), титан (Ti), калий (K) и натрий (Na). Минералы, присутствующие в угле и сопровождающих его породах. Угли многих месторождений в основном содержат следующие классы минералов: силикаты, оксиды, карбонаты, сульфиды. Реже встречаются сульфаты, галогениды и др. [13].

Исходя из химического состава золы углей, определяется способ очистки их для подготовки к дальнейшему переработку. Оксид кремния и алюминия являются основными частями золы. Химический состав золы углей 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 приведен в таблице 8.

Таблица 8.

Химический состав золы углей

№

Вещество

Количество в углях, % масс.

2БР-Б2

2БОМСШ-Б2

SiO₂

58,1

66,9

Fe₂O₃

2,1

1,6

Al₂O₃

27,6

19,1

CaO

8,4

7,9

MgO

1,8

2,3

Na₂O

0,8

0,9

K₂O

1,2

1,3

Заключение

В результате изучения физико-механических свойств и химического состава углей марки 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2 сделаны следующие выводы:

1. В результате анализа насыпной плотности исходных образцов углей выявлено, что насыпная плотность углей выше нормы стандарта. Это означает количество инородных веществ выше в углях.

2. Установлено высокое содержание серы в углях, в следствии чего, необходимо снизить содержание серы для дальнейшей переработки углей.

3. Также установлена высокая зольность образцов углей 2БР-Б2 и 2БОМСШ-Б2. Установленный состав золы аналогичен природному минеральному каолину.

Список литературы:

Беловолов В.В., Бочков Ю.Н., Давыдов М.В Техника и технология обогащения углей. – М.: Наука, 1995. – 622 с.

Васильев В.П., Морозова Р.П., Кочергина Л.А. Практикум по аналитической химии: Учебн. Пособие для вузов. – М.: Химия, 2000. – 328 с.

ГОСТ 15490-70 Угли бурые, каменные, антрацит и термоантрацит. Методы определения механической прочности.

ГОСТ 11022-95 (ИСО 1171-97) Топливо твердое минеральное. Методы определения зольности.

Истангулова А.А. Управление качеством добытого угля в системе «Добычной забой-тэс» на базе многофакторной геометризации // Магистерская диссер. Ташкентский Государственный Технический Университет имени И. Каримова. – Ташкент, 2010.

Хурсанов Х.П. Угольная промышленность Узбекистана: Этапы становления, пути развития и перспективы // Горный вестник Узбекистана. – 2008. – № 1 (32). – С. 4-9.

Хайитов, Р.Р., Нарметова Г.Р. (2016). Активированные угли из местного сырья для регенерации алканоламинов очистки природного газа взамен сорбента АГ-3. Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний, (11), 23-26.

Rustamjonovich Kh.R., Rozukulovna N.G. (2016). Production of activated coal from the pits of apricots and peach for the adsorption purification of the waste Diethanolamine. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, (7-8).

Rustamjonovich Kh.R., Rozukulovna, N.G., Eshbaevich Sh.B. (2016). Regeneration of activated carbon used in adsorption purification of alkanolamines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, (7-8).

Khayitov R., Narmetova, G. (2016). Regeneration of alkanolamines used in natural gas purification. Journal of Chemical Technology & Metallurgy, 51(3).

http://ea.donntu.org:8080/bitstream/123456789/11096/1/TehnObUglei. pdf/

International Energy Outlook 2002. – Washington: Energy Information Administration. U.S. Department of Energy, 2002. – 285 p.

Определение, структура, классификация и характеристики

Крепкий уголь, также известный как антрацит, представляет собой твердый плотный уголь с субметаллическим блеском. Это самый высокий рейтинг углей, потому что он имеет самое высокое содержание углерода, наименьшее количество примесей и самую высокую плотность энергии среди всех сортов угля.

Антрацит является наиболее метаморфизованным углем (хотя он все еще отражает метаморфизм низкой степени) с содержанием углерода от 86 до 98 процентов. Этот термин относится к разновидностям угля, которые не выделяют паров смолы или других углеводородов при нагревании ниже их стадии воспламенения. Антрацит трудно воспламеняется и дает короткое голубое бездымное пламя.

Структура антрацитового угля

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Состав антрацитового угля

Классификация антрацита

Стандартный антрацит используется в основном в ) антрациты используются преимущественно в металлургической промышленности. Всего несколько стран мира добывают антрацит, что составляет около 1% мировых запасов угля. Китай производит большую часть соевых бобов в мире; другие поставщики включают Россию, Украину, Северную Корею, Южную Африку, Вьетнам, Великобританию, Австралию, Канаду и США. В 2010 году общий объем производства составил 670 миллионов тонн. Антрацит делится на три группы в зависимости от количества содержащегося в нем углерода. Стандартный сорт используется в качестве бытового топлива и в производстве промышленной энергии. Более чистые сорта антрацита используются в сталеплавильном и других металлургических производствах, поскольку они более чистые (т. е. имеют более высокое содержание углерода). Ниже приведены технические характеристики различных марок антрацита:

Standard grade anthracite
High-grade anthracite
Ultra High-grade anthracite

High-Grade Forms of Anthracite

The highest grades of anthracite coal are high grade (HG) and ultra высокий сорт (UHG). Это наиболее чистые виды угля, с наивысшей степенью углефикации, углеродистости и энергоемкости, а также с наименьшим содержанием примесей (влаги, золы и летучих веществ).

Высококачественный и сверхвысокосортный антрацит более прочен и имеет более высокую относительную плотность, чем обычный антрацит. С ₂₄₀ H ₉₀ O ₄ NS, что составляет 94 процента биомассы, является примером химической формулы высококачественного антрацита. Содержание углерода в антраците UHG обычно составляет около 95%.

Они также используются в металлургии в качестве экономичной замены кокса в таких процессах, как агломерация и гранулирование, а также вдувание пылеугольного топлива (ПУТ) и прямое вдувание в доменные печи, в отличие от стандартного антрацита (используемого в основном для выработка энергии). Их также можно использовать для очистки воды и в качестве бездымного топлива в доме.

Вся антрацитовая промышленность состоит из небольшой доли антрацита HG и UHG. Основными производителями являются Россия, Украина, Вьетнам, Южная Африка и США.

Термины, относящиеся к антрациту

Антрацит происходит от греческого слова anthrakts, что означает «подобный углю». Черный уголь, каменный уголь, каменный уголь, темный уголь, кофейный уголь, слепой уголь (в Шотландии), уголь Килкенни (в Ирландии), вороний уголь или зобный уголь и черный алмаз — другие названия антрацита. Слово «Голубой уголь» относится к некогда популярной и зарегистрированной торговой марке антрацита, добываемого компанией Glen Alden Coal Company в Пенсильвании и окрашиваемого в синий цвет на шахте перед отправкой на рынки северо-востока США, чтобы отличить его от конкурентов.

В британском и американском английском слово culm имеет разные коннотации. Несовершенный антрацит северного Девона и Корнуолла, который использовался в качестве красителя, в британском английском известен как «кульм». Некоторые пласты горных пород каменноугольного периода, обнаруженные как в Британии, так и в странах Рейнских холмов, часто называют этим названием (Culm Measures). Наконец, это может относиться к углю, экспортируемому из Соединенного Королевства в девятнадцатом веке. Отходы или шлак от добычи антрацита, часто пыль и мелкие детали, не подходящие для использования в домашних печах, в американском английском называются «culm».

Чем антрацит отличается от битума?

Антрацит отличается от обычного битуминозного угля более высокой твердостью (2,75–3), более высокой относительной плотностью 1,3–1,4 и полуметаллическим блеском со слабо-коричневым отблеском. Он имеет высокую долю связанного углерода и низкую долю летучего углерода. На нем также нет мягких или волокнистых выемок, и он не пачкает пальцы, когда вы его трете. Превращение битуминозного угля в антрацит известно как антрацитизация.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Особенности антрацита

Свежедобытый антрацит обычно имеет влажность менее 15%. На влажной, не содержащей минеральных веществ основе.
Теплоемкость антрацита колеблется от 26 до 33 МДж/кг (от 22 до 28 миллионов БТЕ/короткая тонна). На момент получения теплосодержание антрацитового угля, потребляемого в Соединенных Штатах, составляет в среднем 29 МДж/кг (25 миллионов БТЕ/т) (т.е. он содержит как внутреннюю влагу, так и минеральные вещества).
Плотность антрацита 1,3-1,8 г/см ³ .
Твердость антрацита по шкале Мооса составляет 2,2-3,8.
Влажность угля антрацита 0,5-4%.
рН водной суспензии антрацита 7-7,8.
Содержание летучих веществ составляет 0,5-20% в антраците.
Удельное сопротивление антрацита составляет от 1×10 ⁻³ до 2×10 ⁵ Ом-м.
Отходы антрацита или шахтные отходы использовались для производства угольной энергии в качестве метода переработки с 1980-х годов.

Антрацит представляет собой химическое промежуточное звено между обычным битуминозным углем и графитом, образующееся в результате более или менее полного удаления летучих компонентов первого, и наиболее распространено в областях, подверженных значительным напряжениям и давлению, таких как склоны крупных горных массивов. Антрацит связан с сильно деформированными осадочными породами, подверженными более высокому давлению и температуре (но не метаморфическим условиям), тогда как битуминозный уголь связан с менее деформированными или плоско залегающими осадочными породами.

Сжатые пласты антрацита, добытые глубокой выработкой, например, в складчатой провинции Хребты и долины Аппалачских гор в восточно-центральной части Пенсильвании, являются продолжением тех же пластов битуминозного угля. Они добываются на плато Аллегейни в Кентукки и Западной Вирджинии, Восточном Огайо и Западной Пенсильвании, где осадочные породы в основном гладкие и недеформированные. Точно так же антрацитовый район Южного Уэльса ограничен извилистым участком к западу от Суонси и Ланелле, а центральная и восточная части поставляют энергетический уголь, коксующийся уголь и уголь для бытовых нужд.

Структура антрацита была изменена за счет образования вторичных разделительных плоскостей и трещин, из-за чего первоначальные линии расслоения трудно увидеть. Теплопроводность также выше; в теплой руке кусок антрацита кажется заметно холоднее, чем сопоставимый кусок битуминозного угля при той же температуре. В статье приведен уголь, химический состав некоторых распространенных антрацитов. Антрацит по внешнему виду напоминает минералоидную струю и часто используется в качестве заменителя струи.

Использование антрацитового угля

Сегодня антрацит в основном используется в качестве бытового топлива в ручных печах или автоматических топках. Поэтому его называют антрацитовым бытовым топливом. Он обеспечивает много энергии для своего веса и сгорает чисто с небольшим количеством копоти, поэтому он идеально подходит для этого. Высокая стоимость делает его непригодным для использования на электростанциях.

Мелкие частицы часто используются в качестве фильтрующего материала и компонента угольных брикетов.
В соответствии с Законом Соединенного Королевства о чистом воздухе от 1993 года антрацит является разрешенным топливом, которое можно использовать в определенных зонах контроля дыма, например, в центральных районах Лондона.

Запасы антрацита

Россия, Китай и Украина обладают самыми большими оценочными извлекаемыми запасами антрацита среди существующих производителей. Вьетнам и Северная Корея — еще две страны со значительными запасами.

Угольная шахта Lackawant to Coal Mine на северо-востоке Пенсильвании, США, в Скрэнтоне и его окрестностях, штат Пенсильвания, является домом для крупнейшего в мире и наиболее концентрированного месторождения антрацита. Месторождение, известное как Угольный регион, охватывает 480 квадратных миль (1200 квадратных километров) угленосных пород, которые когда-то содержали 22,8 миллиарда коротких тонн (20,68 миллиарда тонн) антрацита. Географический район составляет примерно 100 миль (161 км) в длину и 30 миль (48 км) в ширину. По оценкам, 7 миллиардов коротких тонн (6,3 миллиарда тонн) извлекаемых запасов остаются из-за исторической добычи и роста земель, покрывающих уголь. Небольшие месторождения антрацита, такие как те, которые традиционно добываются в Крестед-Бьютт, штат Колорадо, также можно найти в Соединенных Штатах.

Антрацитовое месторождение «Сурок» — крупнейшее в мире ранее не разрабатывавшееся месторождение антрацита, обнаруженное в Британской Колумбии, Канада. Он принадлежит Atrum Coal, австралийской публичной корпорации, владеющей 1,57 миллиарда тонн высококачественного антрацита.

Антрациты третичного или мелового периода были обнаружены в районе перевала Кроуснест в Скалистых горах в Канаде, а также в Андах Перу.

Различные формы антрацитового топлива

Burnglo Антрацит Бездымное Топливо

Burnglo Антрацит Бездымное Топливо представляет собой уголь стандартного качества с отличным соотношением цены и качества, который идеально подходит для зон дымоудаления. Он производит приличное количество тепла в течение длительного периода времени и имеет низкое голубое пламя. Клиенты, которые используют бездымное топливо Burnglo Anthracite в закрытых приборах, таких как комнатные обогреватели, печи со стеклянным фасадом, котлы и плиты, любят его.

Антрацитовые бобы

Антрацитовые бобы представляют собой кусочки высококачественного угля одинакового размера, которые полностью горят. Они выделяют много тепла и долго горят медленным пламенем. Антрацитовые бобы производят мало плотной золы, что делает их идеальными для использования в котлах с гравитационным и бункерным питанием.

Зерна антрацита

Зерна антрацита представляют собой более мелкие куски угля одинакового размера с более длительным сроком горения и более высокой теплотворной способностью, чем антрацитовые бобы. Антрацитовые зерна используются в котлах с гравитационным и бункерным питанием для получения компактной малой золы.

Места добычи антрацита

Китай в настоящее время добывает подавляющее большинство антрацита в мире, что составляет более трех четвертей от общего объема производства. Большая часть антрацита, производимого в Китае, относится к стандартному сорту, который используется в энергетике. Повышенный спрос в Китае превратил страну в нетто-импортера топлива, в первую очередь из Вьетнама, еще одного крупного производителя антрацита для производства электроэнергии, хотя экспорт Вьетнама может быть сокращен из-за роста внутреннего потребления.

Производство антрацита в США в настоящее время составляет около 5 миллионов тонн в год. В штате Пенсильвания было добыто около 1,8 миллиона тонн из этого общего количества. Добыча антрацитового угля в восточной Пенсильвании по-прежнему идет успешно, на ее долю приходится до 1% валового внутреннего продукта штата. В 1995 году в добыче антрацитового угля работало более 2000 человек. Большая часть добычи в то время заключалась в извлечении угля из шлаковых отвалов близлежащих закрытых шахт (отвалы предыдущей добычи угля). Также ведется подземная добыча антрацитового угля.

Россия и Южная Африка – две страны, производящие антрацит HG и UHG. В различных видах металлургического угля антрацит HG и UHG используется в качестве замены кокса или угля (агломерация, PCI, прямая загрузка доменной печи, окомкование). Он используется для производства ферросплавов, силикомарганца, карбида кальция и карбида кремния, а также ферросплавов, силикомарганца, карбида кальция и карбида кремния. Антрацит более низкого качества с более высокой зольностью экспортируется из Южной Африки в Бразилию для использования в производстве стали.

Знаете ли вы?

Уголь антрацит иногда называют «каменным углем». Антрацитовый уголь — это ископаемое топливо с высокой степенью карбонизации, которое производит больше тепла, чем любое ископаемое топливо на рынке, а низкое содержание серы делает его очень чистым топливом.
Битуминозный уголь также известен как «мягкий уголь», а антрацит известен как «каменный уголь».
Nakomati anthracite — частная компания, расположенная в Южной Африке. Это одна из известных отраслей по добыче антрацита.
ZAC (угольная шахта в Зулуленде) известна как «единственный производитель первоклассного антрацита» в Южной Африке.

Химические свойства и петрографический состав угля и золы-уноса

Место отложения золы-уноса

Введение

Свойства летучей золы зависят от множества факторов, таких как состав исходного угля, условия измельчения и сжигания,
и условия осаждения летучей золы. Трудно оценить взаимосвязь между сырьевым углем и летучей золой, потому что
электростанции обычно используют смеси углей или углей и других материалов (например, шины или биомассу) для сжигания топлива.
котлы. На востоке США лишь несколько электростанций сжигают уголь, добываемый исключительно из одного пласта и из
одна мина. Следовательно, в большинстве случаев свойства объемных побочных продуктов сжигания угля не могут быть прослежены.
вернуться к конкретному угольному пласту. Однако для улучшения качества летучей золы полезно понимать, что
происходит с компонентами угля в период между добычей угля и отложением летучей золы. В этом исследовании мы сопоставили
летучей золы с электростанций на уголь из одного источника. Для отбора проб были выбраны две шахты и две электростанции в Индиане.
уголь и зола. Каждая электростанция сжигала уголь исключительно одной из этих двух шахт, так что зола производилась из
уголь, отобранный несколькими днями ранее. Поставлен высокосернистый уголь угольной пачки Springfield (Петербургская свита).
сырьевой уголь для одной электростанции, а уголь с низким содержанием серы из угольной пачки Данвилл (формация Даггер) был сырьем
угля для другой электростанции. Основная цель состояла в том, чтобы увидеть, как эти очень разные угли повлияли на свойства
летучей золы.

Методы

Угольные пласты описаны увеличено; лабораторные пробы были собраны и проанализированы на содержание влаги, серы, золы, БТЕ, серы
видообразование и микроэлементы в соответствии с процедурами ASTM. Кроме того, мацеральный состав и коэффициент отражения витринита
были определены. Как цельный уголь, так и промытая фракция (всплывают при 1,55 г/см3).
3) были проанализированы. На электростанциях пылевидный уголь, летучая зола и гипс для десульфурации дымовых газов (ДДГ).
были отобраны. Аналитические процедуры были аналогичны тем, которые использовались для углей.

Свойства Danville Coal

Данвильский уголь (мощность около 150 см) представляет собой клареновый уголь без отчетливых изменений литотипического состава. Средний
содержание серы составляет 0,66 процента и является самым высоким в самом верхнем уступе. Зольность (в среднем 10,5%) увеличивается к
верх шва. (Рисунок 1)

Органическая сера является доминирующим видом серы, за исключением самого верхнего уступа, где пиритная и органическая сера встречаются в одинаковых количествах.
пропорции.

Содержание витринита составляет от 85 до 90 процентов, при этом содержание липтинита и инертинита относительно низкое, хотя они варьируются от
скамейки. Коэффициент отражения витринита составляет 0,58 процента.

Рис. 1. Содержание серы и золы в угле Данвилл.

(вертикальная ось показывает глубину от вершины шва).

Рис. 2. Формы серы в угле Данвилл

(вертикальная ось показывает глубину от вершины шва).

Рис. 3. Мацеральный состав угля Данвилл

(вертикальная ось показывает глубину от вершины шва).

Свойства летучей золы Danville Coal

Летучая зола собиралась с двух установок сжигания (блок 1 и 2) и четырех рукавных фильтров с каждого блока. Кроме того, один задний рукавный фильтр
бункер (агрегат 1 эконом.) был отобран. Свойства летучей золы различаются между двумя установками и отдельными рукавными фильтрами.
каждой единицы. Учитывая очень похожее содержание углерода в пылеугольном сырье, эти существенные различия
должны быть связаны с местными условиями сбора летучей золы.

Летучая зола блока 1 характеризуется более высоким содержанием серы, кислорода и водорода, чем зола блока 2, что может
в какой-то степени связано с повышенным содержанием этих элементов в пылеугольной подпитке энергоблока 1. Зола тыла
Бункер рукавного фильтра содержит гораздо меньшее количество C, H, N и O. Количество Ni и Co меньше в летучей золе из
рукавных фильтров по сравнению с несгоревшим углем, Zn сопоставим, тогда как Hg увеличивается.

Углерод в летучей золе от угля Данвилл. Фиксированный углерод (FC) и проксимитный углерод (C) в массовых процентах и под микроскопом
углерода в объемных процентах.

Водород, азот, кислород и сера в летучей золе данвиллского угля (все элементы в весовых процентах).

Свойства компании Springfield Coal

Спрингфилдский уголь (толщиной около 150 см) представляет собой тусклый уголь типа кларена, за исключением самой верхней части, которая более светлая.
Средний выход золы составляет 12,7 процента, варьируя от 11,9 до 14 процентов между отдельными уступами. Среднее содержание серы
составляет 5,6% и наиболее высока в средней части пласта. Содержание серы в спрингфилдском угле почти восемь.
раз выше, чем у данвильского угля.

Соотношение пиритной и органической серы изменяется по пласту. Количество пиритной серы больше в Спрингфилде.
угля, чем в угле Дэнвилля.

Содержание витринита в угле Спрингфилда составляет около 86 процентов, а содержание липтинита и инертинита варьируется между уступами.
Коэффициент отражения витринита составляет 0,5 процента.

Содержание серы и золы в угле Спрингфилд (вертикальная ось показывает глубину от кровли пласта).

Сера образуется в угле Спрингфилда (вертикальная ось показывает глубину от верхней части пласта).

Мацеральный состав угля Спрингфилд (вертикальная ось показывает глубину от кровли пласта).

Свойства летучей золы от Springfield Coal

Количество углерода очень похоже в установках сжигания (блок 3E, 3W и 2E), однако содержание углерода в
зола из бункера заднего рукавного фильтра от угля Danville значительно ниже.

Содержание кислорода в различных установках сжигания значительно различается. Количество водорода и азота примерно одинаковое.
но содержание серы в летучей золе Springfield по сравнению с летучей золой Danville вдвое выше. Содержание Ni, Co и Zn
сопоставимы между летучей золой и углем, тогда как количество Hg в летучей золе в 15 раз ниже, чем в угле.

Углерод и летучая зола из угля Спрингфилда. Фиксированный углерод (FC) и проксимитный углерод (C) в массовых процентах и под микроскопом
углерода в объемных процентах.

Водород, азот, кислород и сера в летучей золе спрингфилдского угля. Летучая зола из заднего бункера рукавного фильтра
уголь Danville показан для сравнения (все элементы в весовых процентах).

Выводы

Летучая зола от низкосернистого угля Данвилл содержит значительно меньше серы, чем летучая зола от высокосернистого угля Спрингфилд.
Концентрация шпинели также выше в летучей золе из источника с высоким содержанием серы в Спрингфилде.
В органической фракции летучей золы углей Данвилл и Спрингфилд преобладает изотропный углерод, соответствующий
с высоколетучим битуминозным типом обоих углей. Содержание углерода выше в летучей золе из Спрингфилда.
каменный уголь. Исходный уголь из источника Спрингфилд содержит меньше углерода и имеет более низкую отражательную способность витринита; в
более высокое содержание углерода в его золе может отражать менее полное сгорание из-за его немного более низкого ранга.
В угле с низким содержанием серы количество Ni и Co меньше в летучей золе из бункеров рукавных фильтров по сравнению с углем, Zn сравнимо,
тогда как Hg концентрируется в золе. Для высокосернистого угля Ni, Co и Zn сопоставимы в летучей золе.
Существуют значительные различия в свойствах летучей золы между отдельными рукавными фильтрами одной и той же установки сжигания. С
исходный уголь и температура одинаковы, эти изменения должны быть связаны с местными условиями
сбор летучей золы. Поэтому необходимо проанализировать многочисленные образцы, чтобы получить представление о свойствах
репрезентативных образцов летучей золы.