Горючее, употребляемое для доменной плавки. Происхождение и генетическая классификация. Общий вид коксовой батареи. Схема камер коксовых печей

Угли характеризуются наличием кислотосодержащих групп (ОН, С—О—С и др.), алифатических и ароматических связей (СН, СНа, СНз и др.).

Общих химических формул состава углей пока еще нет. Понятие «молекулярная структура» носит гипотетический характер и сводится к выделению в веществе угля разной степени конден-сированности, уплотненности и упорядоченности С-атомов, называемых условно ядрами, и боковых цепей этих ядер.

Рассматривая уголь в целом, можно сказать, что он является своеобразным полимером со структурными единицами—ядрами. Кроме того, такую гетерополярную систему, как уголь, можно рассматривать и с точки зрения коллоидной структуры.

§ 31. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ УГЛЕЙ

|       _   ,         •      •   »

В соответствии с ГОСТ 4.19—77 в зависимости от свойств углей установлены 19 нормируемых показателей их качества, которые характеризуют назначение топлива и экономичность его использования.

К этим показателям относятся содержание минеральных примесей размером более 5 мм, влажность, содержание серы, фосфора^

выход летучих веществ, теплота сгорания, химический состав золы, толщина пластического слоя и т. д,

Органическая масса, теплота сгорания

Важнейшей составной частью углей является их органическая масса. Она состоит из углерода, водорода, кислорода, азота и серы. В бурых углях содержание углерода достигает 65—79 °/о, в каменных—78—89%, в антрацитах—93—95%; содержание серы— от 0,4 до 7 %.            .    .   •

В незначительных количествах в органической массе угля содержатся фосфор и некоторые другие элементы.

Принимается, что молекулярная масса органической массы угля равна примерно 2500.

Некоторые составные части углей могут быть выделены с помощью растворителей. Так, при растворении угля в смеси спирта и бензола получают так называемые битумы или смолистые вещества, при обработке угля растворами щелочей выделяют кислые компоненты — гуминовые кислоты. Такой способ разделения угольного вещества называется определением его группового состава.

По современным данным органическая масса угля представляет собой высококонденсированные ароматические системы полициклического характера. Эти системы, которые можно рассматривать как макромолекулы, содержат ядро, имеющее в своей основе конденсированные бензольные кольца, и боковые цепи, представляющие углеводороды различной степени полимеризации. Рентгеноструктурный анализ угля показывает, что число ароматических (бензольных) колец в ядре макромолекулы различно и зависит в основном от степени углефикации угля. Для молодых углей оно составляет около 10, а для антрацитов—40—50. По данным химических исследований ароматические конденсированные системы состоят из групп, связанных между собой боковыми цепями. Прочность и устойчивость по отношению к различным воздействиям ядра макромолекулы значительно выше, чем боковых цепей.

С повышением степени метаморфизма углей наблюдается закономерный рост содержания углерода при одновременном уменьшении содержания кислорода (табл. 11). Содержание водорода сохраняется на уровне 5—6 % почти у всех гумитов и только у наиболее метаморфизованных—падает примерно до 4—4,5 %, достигая 1,5—2,5 % у антрацитов.

Сапропелиты отличаются значительно большим содержанием водорода (8—10 % на горючую массу) при несколько меньшем содержании углерода и кислорода. Типичными представителями этого класса в СССР являются сапропелиты Иркутского угленосного бассейна. Наиболее изучены в настоящее время сапропелиты Буба-говекого месторождения, которые различаются по петрографиче". скому и химическому составам. Так, например, по содержанию минеральных веществ они представлены как малозольными (<10%), так и многозольными (до 50 °/о) разностями,

Г9Я

Таблица!).

Элементарный состав твердых горючих ископаемых на органическую массу, • (по Т. А. Кухаренко)

- Состав органической массы угля определяет теплоту его сгорания, которая является одной из наиболее важных характеристик угля. Под теплотой сгорания подразумевается количество тепла, выделяемое при полном сгорании одного килограмма угля.

Приближенно теплоту . сгорания подсчитывают по формуле Д. И. Менделеева                                    ' • • Од = 81С + ЗООН — 26 (О — 8)

Теплота сгорания углей изменяется в широких пределах и зависит от их зольности и влажности. С увеличением зольности и влажности теплота сгорания углей уменьшается. Поэтому в соответствии с ГОСТ 147—74 для характеристики угля