Минеральный состав угля: 3.4 Химический состав углей — Energy-Thermophysics

3.4 Химический состав углей — Energy-Thermophysics

        От химического состава угля зависит его главное потребительское качество — калорийность.

Основным методом изучения качества угля при разведке и разработке угольных месторождений служит химический анализ, который подразделяется на технический и элементарный.

Технический анализ.

Главная задача – выявить содержание горючих частей угля. При производстве технического анализа определяются влага, зола, летучие вещества, коксовый остаток (спекаемость) и сера. Влага и зола составляют негорючую часть угля (балласт топлива), остальные части – горючую массу.

        Влага угля бывает общая или рабочая, состоящая из внешней и внутренней. Внешняя влага при лежании угля улетучивается. в окружающий воздух, после чего уголь переходит в воздушно-сухое состояние. Внутренняя же влага (гигроскопическая) – удаляется (не полностью) только при нагревании угля до температуры 105°.

Абсолютно сухое топливо совершенно не содержит влаги. Его получают путем высушивания угля при температуре более 105°.

        Зола – смесь минеральных веществ, остающаяся после сгорания всех горючих частей топлива. Зола углей имеет следующие формы:

– внутренняя (конституционная), связанная с веществом угля;

– внешняя (наносная) – привнесенная в период накопления растительного материала водой или ветром;

– полученная из прослоев породы;

– зола от пород и минеральных образований, заполняющих трещины в углях;

– получаемая при засорении кусками из почвы и кровли при ведении очистных работ.

Большое количество золы резко снижает теплоту сгорания топлива.

Требует лишних расходов на перевозку. Наличие минеральных примесей в угле осложняет использование его для коксования.

        Теплота сгорания углей – количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы их массы. Обычно единицей теплоты сгорания служит ккал/кг.

Для бурых углей теплота сгорания обычно не превышает 4500 ккал/кг, для коксующихся – 8600-8700 ккал/кг, для антрацитов – 8200-8500 ккал/кг.

        Летучие вещества. Под летучими веществами , играющими значительную роль в качественной характеристике углей, понимают смесь газообразных и парообразных веществ, которые выделяются из угля в результате разложения органической массы при нагревании до 850°С без доступа воздуха. Содержание летучих веществ обычно определяется на безводный и беззольный уголь (горную массу). Выход летучих веществ углей закономерно уменьшается с повышением степени их химической зрелости. Показатель выхода летучих веществ принимают как один из важнейших параметров в различных классификациях каменных углей.

        Коксовый остаток представляет собой твердый продукт, остающийся в тигле после удаления летучих веществ. В нем содержится часть органического вещества и примеси, образующие золу. Чтобы определить количество беззольного кокса и так называемого связанного углерода, нужно из веса коксового остатка вычесть вес золы. Коксовый остаток может иметь вид порошка, тогда уголь называется неспекающимися. Он может быть представлен также целым куском, в таком случае его называют коксовым корольком, а уголь — спекающимся. Степень спекания может быть разной. Если в корольке различаются отдельные зерна или кусочки угля, более или менее сцементированные сплавленной массой, то королек называют слипшимся, а уголь плохо спекающимся. В том случае, когда получился сплошной однородный коксовый королек, уголь относится к спекающимся. Слабо спекающиеся угли дают очень непрочный королек, который при легком нажиме рассыпается. В зависимости от соотношения между витреновыми споровыми и фюзеновыми веществами и метаморфизма углей спекаемость изменяется в широком диапазоне.

        Сера. Содержание серы в углях не зависит от их природы и метаморфизма. Сера входит в состав угля в виде различных сернистых соединений, которые всегда следует учитывать при изучении генезиса углей. Во многих случаях содержание серы является решающим при установлении пригодности углей – для различных видов практического использования.

Обычно сера бывает пиритной, сульфатной и органической. Как правило, превалирует пиритная сера. Определения сернистости входит в число показателей технического анализа углей и является обязательным для их характеристики. Важнейшим показателем сернистости углей является общее содержание серы (Sоб ), условно пересчитанное на сухое топливо в весовых процентах к анализируемым углям. При сгорании серы образуется сернистый газ (SO2), который с водой образует серную кислоту, разъедающую стенки котлов. Наличие серы в коксе повышает расход руды и снижает производительность доменных печей.

Элементный анализ.

Включает в себя определение количественного соотношения (в процентах) элементарного состава органического вещества углей. При этом определяется содержание углерода, водорода, кислорода и азота. Иногда выясняют содержание фосфора и органической серы, что имеет важное значения для определения пригодности углей для коксования.

    Углерод (С). Определяет теплоту сгорания углей. В бурых углях количество углерода составляет в среднем 60-70%, в каменных – 75-91%, а в антрацитах – до 97%.

    Водород (Н). Повышает теплоту сгорания углей, поскольку при сгорании водорода выделяется тепла в 4,2 раза больше, чем при сгорании углерода. Содержание водорода снижается от бурых углей (4-6%) к антрацитам. В сапропелитах содержание водорода достигает 7-9% и даже 11%.

    Кислород (О2). Содержание кислорода убывает от бурых углей (10-30%) к антрацитам (1-2%). В торфе содержание кислорода около 40%.

    Азот (N2). Содержится в углях в количестве 1-3% и заметно уменьшается по мере повышения степени углефикации.

    Сера (S) органическая, связанная с углем химически, входит в состав растений, из которых образовался уголь.

    Фосфор (P) является вредной примесью в коксующихся углях, поскольку он из кокса полностью переходит в чугун и резко снижает его качество. Содержание фосфора в коксующихся углях не должно превышать 0,03%.

Следует заметить, что кислород, азот являются балластными компонентами углей, а сера при содержании более 4% и трудной обогатимости углей не дает возможность использовать угли коксующихся марок для коксования , а лишь в энергетических целях.

Стандартные образцы состава — Стандартный образец состава Золы бурого угля Азея

ЗУА-1 (ГСО 7177-95)

ОПИСАНИЕ: в качестве материала стандартного образца была взята зола угля Азейского месторождения, отобранная из системы сухого золоудаления Ново-Иркутской ТЭЦ.

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Таблица 1. Аттестованные значения (приводятся на материал, высушенный при 105°С) и их 95 % доверительные интервалы (±Δ)


















Компонент

мас. %

±Δ

Компонент

мас.  %

±Δ

SiO2

58.68

0.26

CaO

4.88

0.19

TiO2

0.60

0.02

MgO

1.48

0.08

Al2O3

27.07

0.33

MnO

0.059

0.004

Fe2O3 общ

5.48

0.12

K2O

0. 59

0.03

FeO

1.59

0.09

Na2O

0.14

0.01

Элемент

мг/кг

±Δ

Элемент

мг/кг

±Δ

Ba

280

40

Pb

35

6

Be

11

2

Rb

22

3

Ce

138

25

Sc

27

5

Co

25

4

Sn

11

2

Cr

99

8

Sr

403

33

Cu

176

18

V

145

15

La

70

10

Y

87

17

Li

96

9

Yb

7. 8

1.3

Mo

7.4

1.3

Zn

77

13

Nb

34

6

Zr

330

20

Ni

66

10


Обозначения: Fe2O3 общ – общее железо, представлено в форме Fe2O3;
мас. % – массовые доли элементов/компонентов в процентах;
мг/кг – концентрация элемента/компонента, выраженная в миллиграммах элемента/компонента на килограмм твердого вещества.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ:

Таблица 2. Ориентировочные значения (приводятся на материал, высушенный при 105°С)










Элемент

мг/кг

Элемент / компонент

мг/кг

Ag

0.15

Sm

15

B

440

Th

45

Bi

2.1

U

15

Cs

3.3

W

3.7

Eu

2. 6

H2O—

1300

F

170

P2O5

640

Ga

21

SO3

180

Ge

2.7

ППП

5600

Hf

13


Обозначения: ППП – потери при прокаливании.

Минеральный состав

В образце идентифицируются 3 минеральных ассоциации:

неизменные в процессе сжигания первичные минеральные фазы углей — кварц (до 30 %), плагиоклаз, калиевый полевой шпат, каолинит, пироксены, рудные минералы, частицы ококсованного угля и обожженной, оплавленной глины;

новые минеральные фазы — муллит (до 40 %), метакаолинит, мелилиты, волластонит, ангидрит;

стеклофаза переменного состава: авгитового, мелилитового, магниоферриткальциевого, а также отвечающая алюмосиликатам с различными соотношениями главных компонентов.

Таблица 3. Гранулометрический состав (массовые доли фракций в процентах)










Фракция, мкм

Выход фракции, мас. %

-80…+71

0.35

-71…+63

0.38

-63…+50

1.73

-50…+45

1.79

-45…+40

0.16

-40…+36

2.94

-36…+25

13.36

-25

79.29

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ:

Материал стандартного образца не требует дополнительной подготовки, кроме предусмотренной методикой выполнения измерений. При этом необходимо учитывать представительность массы навески для анализа. Стандартный образец удовлетворяет условию однородности при использовании представительных навесок, приведенных в Таблице 4. Перед применением рекомендуется встряхнуть банку со стандартным образцом.

Таблица 4. Представительные навески










Компонент / элемент

Масса навески, г

SiO2, Co, Cu

0.24

K2O, Sr, Y

0.28

TiO2, Al2O3, Fe2O3 общ, MnO, CaO, Ce, La, Ni, Zn, Zr

0.32

Na2O

0.36

Be, Li, Rb, Sn, V

0. 40

MgO, Ba

0.53

FeO, Cr, Mo, Pb, Sc

0.57

Nb, Yb

0.60

ДАТА ВЫПУСКА: 1995 г.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского 1а. Тел/факс: (3952) 42-58-37, 42-70-50. E-mail: [email protected]

Характеристики угля и угольной золы для понимания преобразования минералов: тематическое исследование угольного месторождения Сенакин, Индонезия

Бумага

•
Следующая статья находится в открытом доступе

F Ангара 1,2 , DAA Besari 3 , A Mursalin 4 , DH Amijaya 1,2 и HTB M. Petrus 2,5

org/PublicationIssue»>

Публикуется по лицензии IOP Publishing Ltd
Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде,

Том 789,

Международная конференция по наукам об океане и Земле 18-20 ноября 2020 г., Джакарта Селатан, Индонезия

Citation F Anggara et al 2021 IOP Conf. Сер.: Земная среда. науч. 789 012078
DOI 10.1088/1755-1315/789/1/012078

Загрузить статью в формате PDF

Поделиться этой статьей

Информация о статье

Аффилиация автора

1
Кафедра инженерной геологии, Университет Гаджа Мада, Джокьякарта, Индонезия

2
Группа исследования нетрадиционных георесурсов, инженерный факультет, Университет Гаджа Мада, Джокьякарта, Индонезия

3
Высшая школа инженерной геологии, кафедра инженерной геологии, Университет Гаджа Мада, Джокьякарта, Индонезия

4
Программа бакалавриата, кафедра инженерной геологии, Университет Гаджа Мада, Джокьякарта, Индонезия

5
Факультет химического машиностроения (Исследовательская группа по устойчивой переработке полезных ископаемых), Университет Гаджа Мада, Джокьякарта, Индонезия

Купить эту статью в печатном виде

Подпишитесь на уведомления о новых проблемах

Создать оповещение о цитировании

1755-1315/789/1/012078

Abstract

Угольная зола образуется при сжигании угля и в последнее время является экономичным источником для извлечения ценных элементов, таких как редкоземельные элементы, иттрий (REY) и цветные металлы. Было отобрано восемь проб угля Сенакинского угольного месторождения для определения их минералогического состава в сыром угле и угольной золе. Озоление образцов угля проводили при температуре 1000°С в течение 1 часа. Образцы угля и угольной золы были подвергнуты полировке для определения органических и неорганических составляющих. Кроме того, минералы в пробе угля были идентифицированы с помощью рентгеноструктурного анализа. Согласно этому исследованию органическая составляющая состоит из витринита (60-71%), липтинита (22-33%) и инертинита (5-9%).%). В углях обнаружены каолинит (25,78-46,90), пирит (24,16-38,38%), кварц (6,07-12,80%), гипс (4,81-10,34%). ), хлорит (2,56 – 8,40%), ярозит (0,72 – 4,63%), гематит (0,96 – 3,81%), кальцит (0,37 – 5,07%), Mg-кальцит (0,11–3,20%), доломит (1,35–3,55%) и сидерит (1,22%). Угольная зола состоит из органических и неорганических компонентов. Обнаружена органическая составляющая – несгоревший уголь (3,09 – 8,55%), полученный из мацерала, который не выгорает, в основном группы инертинита. В то время как неорганическими компонентами обнаружены железооксидный минерал (40,36 – 54,55%), кварц (24,55 – 33,64%), муллит (5,09– 7,82 %), ценосфера (7,45 – 10,91 %), плейосфера (1,64 – 2,36 %), пирит (0,18 – 1,27 %), шпинель (0,18 – 1,09%). Минералы оксида железа интерпретируются как происходящие из железосодержащих минералов в образцах угля, таких как пирит, гематит и сидерит. Каолинит, который является доминирующим минералом в угле, трансформируется в ценосферу, плейосферу и муллит. Кварц в угольной золе получен из кварца в пробе угля, поскольку температура озоления не превышает температуры плавления кварца. Характеристика зольного компонента угля может быть использована в качестве эталона для метода извлечения ценных элементов.

Экспорт цитат и рефератов

БибТекс
РИС

Предыдущая статья в номере

Контент из этой работы может быть использован в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0. Любое дальнейшее распространение этой работы должно поддерживать указание автора (авторов) и название работы, цитирование в журнале и DOI.

Характеристика минерального состава и структуры графитизации контактного термоизмененного угля

. 2022 14 июня; 27 (12): 3810.

doi: 10,3390/молекулы27123810.

Хуоген Луо
1
 , Вэньсюй Лян
2
 , Чао Вэй
3
 , Дунь Ву
4
 , Ся Гао
5
 , Гуанцин Ху
3

Принадлежности

Принадлежности

  • 1 Колледж науки и техники безопасности, Аньхойский университет науки и технологий, Хуайнань 232000, Китай.
  • 2 Государственная ключевая лаборатория технологий безопасности угольных шахт, Шэньянский научно-исследовательский институт, Китайская группа угольных технологий и инженерии, Фушунь 113122, Китай.
  • 3 Научно-исследовательский институт, Управление угольной геологии провинции Аньхой, Хэфэй 230088, Китай.
  • 4 Ключевая лаборатория интеллектуальных технологий обнаружения подземных объектов, Школа гражданского строительства, Аньхойский университет Цзянжу, Хэфэй 230601, Китай.
  • 5 Школа архитектуры и городского планирования Аньхойского университета Цзянжу, Хэфэй 230601, Китай.

  • PMID:

    35744935

  • PMCID:

    PMC9230375

  • DOI:

    10,3390/молекулы27123810

Бесплатная статья ЧВК

Huogen Luo et al.

Молекулы.

.

Бесплатная статья ЧВК

. 2022 14 июня; 27 (12): 3810.

doi: 10,3390/молекулы27123810.

Авторы

Хуоген Луо
1
 , Вэньсюй Лян
2
 , Чао Вэй
3
 , Дунь Ву
4
 , Ся Гао
5
 , Гуанцин Ху
3

Принадлежности

  • 1 Колледж науки и техники безопасности, Аньхойский университет науки и технологий, Хуайнань 232000, Китай.
  • 2 Государственная ключевая лаборатория технологий безопасности угольных шахт, Шэньянский научно-исследовательский институт, Китайская группа угольных технологий и инженерии, Фушунь 113122, Китай.
  • 3 Научно-исследовательский институт, Управление угольной геологии провинции Аньхой, Хэфэй 230088, Китай.
  • 4 Ключевая лаборатория интеллектуальных технологий обнаружения подземных объектов, Школа гражданского строительства, Аньхойский университет Цзянжу, Хэфэй 230601, Китай.
  • 5 Школа архитектуры и городского планирования Аньхойского университета Цзянжу, Хэфэй 230601, Китай.

  • PMID:

    35744935

  • PMCID:

    PMC9230375

  • DOI:

    10,3390/молекулы27123810

Абстрактный

Контактный метаморфизм в углях обычно характеризуется быстрой, короткой и экзотермической реакцией, способной изменить геотермический градиент. В этом процессе уголь, прилегающий к интрузивному телу, может образовывать термически измененный графит на основе угля (TACG). Для дальнейшего изучения структурных изменений TACG на разных расстояниях от интрузивного тела четыре образца TACG были отобраны в угольной шахте Чжуцзи на угольном месторождении Хуайнань, Северный Китай, и их коэффициент отражения витринита и спектры комбинационного рассеяния были измерены с использованием поляризационной микроскопии и рамановского рассеяния. спектроскопия. Результаты показали, что: (1) под влиянием температуры и стресса магматических гидротермальных интрузий глинистые минералы в угольных пластах оказались распределенными полосами; появление анкерита и пирита в угольных пластах вблизи магматических интрузий могло быть связано с позднемагматическим гидротермальным оруденением; (2) Р 9корреляция 0198 max — R min для исследуемых образцов ТАКГ показала, что термальный метаморфизм был основным фактором, приводящим к графитизации образцов ТАКГ, без явного влияния давления; 3) с усилением процесса графитизации D- и G-полосы претерпели схожие изменения, а именно положение их пиков сместилось в сторону меньших волновых чисел, а полная ширина на полувысоте (FW G и FW D ) постепенно уменьшалась; разница заключалась в том, что интенсивность G-полосы увеличивалась, а D-полосы уменьшалась; 4) степень графитизации образцов ТАХГ возрастала с увеличением поперечного размера кристаллов, а FW G и FW D значения G- и D-диапазона уменьшились; (5) по сравнению с природным графитом TACG по-прежнему имеет структурные дефекты.


Ключевые слова:

контакт термически изменен; графитизация; минеральный состав; структура.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Географическое положение ( a ),…

Рисунок 1

Географическое положение ( a ), стратиграфическая колонка ( b ) и отбор проб (…


фигура 1

Географическое положение ( a ), стратиграфическая колонка ( b ), и отбор проб ( c ) изучаемой территории.

Рисунок 1

Географическое положение ( a ),…

Рисунок 1

Географическое положение ( a ), стратиграфическая колонка ( b ) и отбор проб (…


фигура 1

Географическое положение ( a ), стратиграфическая колонка ( b ) и отбор проб ( c ) изучаемой территории.

Рисунок 2

Микроскопическая петрография угля. ( а…

Рисунок 2

Микроскопическая петрография угля. ( и ) образец ZJ4; ( b ) Образец ZJ3;…


фигура 2

Микроскопическая петрография углей. ( и ) образец ZJ4; ( b ) образец ZJ3; ( c ) образец ZJ2; ( d ) Образец ZJ1.

Рисунок 3

СЭМ проб угля. (…

Рисунок 3

СЭМ проб угля. ( а ) форма заусенцев и радиальная трещина; (…


Рисунок 3

СЭМ проб угля. ( a ) формы заусенцев и радиальные трещины; ( b ) скважина горячей модификации; ( c ) заусенцы с горячими порами; ( d ) кальцит заполняет гидротермальные поры.

Рисунок 4

Изменения морфологии пор и…

Рисунок 4

Изменения морфологии пор и минерального состава угля на разных расстояниях от…


Рисунок 4

Изменения морфологии пор и минерального состава угля на различном расстоянии от интрузивных пород. ( a ) микронанометровые органические поры; ( b ) поры круглые и гладкие; ( c ) высокотемпературная пора конденсации; ( d ) гидротермальный минерал; ( e ) глинистые минералы полосчатые; ( f ) анкерит и пирит.

Рисунок 5

Соотношение между R max (%)…

Рисунок 5

Соотношение между R max (%) и R min (%).


Рисунок 5

Связь между R макс. (%) и R мин. (%).

Рисунок 6

Рамановские спектры образцов TACG…

Рисунок 6

Спектры комбинационного рассеяния образцов TACG и аппроксимация спектра комбинационного рассеяния образца ZJ2. …


Рисунок 6

Спектры комбинационного рассеяния

образцов TACG и аппроксимация спектра комбинационного рассеяния образца ZJ2. ( a ) спектры комбинационного рассеяния четырех графитированных серий образцов; ( b ) Результаты подгонки спектра комбинационного рассеяния для образца Z3 и соответствующий принцип расчета параметра FWHM.

Рисунок 7

Корреляция между L и и…

Рисунок 7

Корреляция между L a и FW G (а) и между L и и…


Рисунок 7

Корреляция между L a и FW G (a) и между L a и FW G ( b ).

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

  • Спектральные характеристики комбинационного рассеяния магмоконтактовых метаморфических углей угольного месторождения Хуайнань, Китай.

    Чен С., У Д., Лю Г., Сунь Р.
    Чен С. и др.
    Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. 2017 15 января; 171:31-39. doi: 10.1016/j.saa.2016.07.032. Epub 2016 19 июля.
    Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. 2017.

    PMID: 27470187

  • Спектральные исследования структурных характеристик магмоконтактных метаморфических углей.

    Ву Д, Сунь Р.Ю., Лю Г.Дж., Юань З.Дж.
    Ву Д и др.
    Гуан Пу Сюэ Юй Гуан Пу Фен Си. 2013 Октябрь; 33 (10): 2861-4.
    Гуан Пу Сюэ Юй Гуан Пу Фен Си. 2013.

    PMID: 24409751

    Китайский язык.

  • Геохимические характеристики н-алканов и изопреноидов в угольных пластах угольной шахты Чжуцзи угольного месторождения Хуайнань, Китай, и их связь с углеобразующей средой.

    Ван С., Лю Г., Лю Дж.
    Ван С. и др.
    Environ Sci Pollut Res Int. 2018 апр; 25 (10): 9896-9903. doi: 10.1007/s11356-017-0970-6. Epub 2018 26 января.
    Environ Sci Pollut Res Int. 2018.

    PMID: 29374375

  • Геохимия олова (Sn) в китайских углях.

    Цюй Кью, Лю Г, Сун Р, Кан Ю.
    Ку Кью и др.
    Здоровье окружающей среды Geochem. 2016 фев; 38(1):1-23. doi: 10.1007/s10653-015-9686-z. Epub 2015 17 февраля.
    Здоровье окружающей среды Geochem. 2016.

    PMID: 25686909

    Обзор.

  • Изучение беспорядка в системах на основе графита методом рамановской спектроскопии.

    Пимента М.А., Дрессельхаус Г., Дрессельхаус М.С., Кансадо Л.Г., Хорио А., Сайто Р.
    Пимента М.А. и соавт.
    Phys Chem Chem Phys. 2007 21 марта; 9 (11): 1276-91. дои: 10.1039/b613962k. Epub 2007 11 января.
    Phys Chem Chem Phys. 2007.

    PMID: 17347700

    Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

использованная литература

    1. Феррари А. Рамановская спектроскопия графена и графита: беспорядок, электрон-фононное взаимодействие, легирование и неадиабатические эффекты. Твердотельный коммун. 2007; 143:47–57. doi: 10.1016/j.ssc.2007.03.052.

      —

      DOI

    1. Слончевски Дж. , Вайс П. Ленточная структура графита. Дж. Хим. физ. 2008;21:2238–2239. doi: 10.1103/PhysRev.109.272.

      —

      DOI

    1. Клегг К. Отчет об исследованиях Государственной геологической службы. Том 178. Библиотека геологической службы; Урбана, Иллинойс, США: 1955. Метаморфизм угля перидотитовыми дайками в Южном Иллинойсе; стр. 17–18.

    1. Джонсон Р. Угольные ресурсы угольного месторождения Тринидад в округах Уэрфано и Лас-Анимас, Колорадо: резюме угольных ресурсов на площади 1100 квадратных миль в южно-центральной части Колорадо. № 1112. Типография правительства США; Вашингтон, округ Колумбия, США: 1961 год.

    1. Мейерс П.