Состояние и перспективы использования энергетических углей
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?им составом, физическими свойствами и показателями качества.
Бурые угли делят на две группы: лигниты и собственно бурые угли.
Лигниты состоят из остатков древесины и имеют волокнистое строение.
Собственно бурые угли не имеют ясно выраженных растительных остатков. Цвет этих углей различный от темно-бурого до черного. Содержание углерода 68 80 %, гигроскопической влаги 25 30 %, выход летучих веществ более 45 %, плотность 800 1250 кг/м3. Бурый уголь, находясь на воздухе, рассыпается в мелочь.
Каменный уголь имеет черный цвет, теплоту сгорания 31 37 кДж/кг, плотность 1250 1500 кг/м3; содержит 34 % гигроскопической влаги, 8092 % углерода, 1145 % летучих веществ.
Антрацит имеет черную со стекловидным блеском поверхность, острые края при изломе, теплоту сгорания 3538 кДж/кг, содержит летучих веществ до 6 %.
Уголь не является однородным веществом, а состоит из нескольких петрографических разновидностей:
дюрен матовый, твердый, не имеющий слоистости уголь, встречается в виде мощных пачек;
кларен блестящий уголь с выраженной полосчатой текстурой, встречается в виде мощных пачек или даже целых пластов;
витрен блестящий уголь, напоминающий кларен, но отличающийся небольшими размерами включений, отсутствием включений других разновидностей и большей плотностью;
фюзен матовый уголь волокнистого строения, по внешнему виду напоминает измельченный древесный уголь, встречается в виде небольших линз на плоскостях напластования.
Разновидности угля имеют следующую зольность: витрен и кларен до 2 %; дюрен 612 % и фюзен 1525 %. Кларен и витрен хорошо коксуются, дюрен слабо, а фюзен не коксуется. Наиболее прочной разновидностью является дюрен, а наиболее хрупкой фюзен.
Знание петрографического состава углей необходимо для определения оптимальных пределов дробления, рационального предела их обогащения и способов технологической переработки.
Угли состоят из органической (горючей) массы и негорючих компонентов (минеральных примесей и влаги).
В состав органической массы входят следующие химические элементы: углерод (С), водород (Н), кислород (О), азот (N), сера (S), фосфор (Р). Самый ценный элемент в углях углерод, содержание которого возрастает с увеличением стадии метаморфизма.
К минеральным примесям относятся: глинистый сланец (Al2O3SiO22H2O), песчанистый сланец (SiO2), пирит (FeS2), сульфаты (CaSО4), карбонаты (MgCО3, FeCО3 и др).
Минеральные примеси, перешедшие в уголь из растительных организмов, называются связанными, а примеси, попавшие в период накопления растительных остатков, наносными. Минеральные примеси, которые попали в уголь при его добыче, называются свободными. При обогащении могут быть удалены только свободные минеральные примеси.
Промышленная классификация углей предусматривает деление углей на различные марки и группы в зависимости от их физико-химических свойств и возможности использования для технологических или энергетических целей.
Угли каждого бассейна разделяют на марки и группы, причем угли одноименных марок и групп различных бассейнов имеют неодинаковые пределы классификационных параметров. Поэтому угли разных бассейнов, характеризуемые одинаковыми классификационными параметрами, при технологическом использовании могут давать различный по физико-механическим свойствам продукт.
Все угли условно делят на две технологические группы: коксующиеся и энергетические.
- ЗОЛОШЛАКОВЫЕ ПРОДУКТЫ И ИХ СОСТАВ
Анализ состава углей показывает, что они содержат цветные, черные, редкие, благородные, радиоактивные, рудные и нерудные элементы, на долю которых приходится около 1% минеральной части. В золошлаковых массах (ЗШМ) эти элементы еще более сконцентрированы [2,3].
В табл.1 приведены обобщенные данные из [3] по содержанию элементов в ЗШМ кузнецких энергетических углей по маркам. Анализ табл.1 показывает, что в ЗШМ кузнецких энергетических углей марки Д содержится 1090,4 г/т РЗЭ; 109174 г/т алюминия; 59405 г/т железа; 16920 г/т натрия; 30234 г/т магния и т.д. Общее содержание элементов составляет 560613,8 г/т.
Для сравнения отметим, что в ЗШМ кузнецких углей марок ДГ, Г и Т общее содержание элементов составляет соответственно 521,84; 637,43 и 653,49 кг/т.
Таким образом, угли и золошлаковые массы (ЗШМ) содержат в своем составе примеси, составляющие определенную ценность.
Таблица 1 - Содержание элементов (в г/т) в ЗШМ кузнецких энергетических углей
ЭлементМарка угляДДГГТСССТАРедкоземельные элементы (РЗЭ)La308,1103,2133113,5188,3153,798,7Ce737,2145,1204136339,2172,4108Sm181526,220,422.117,314,7Eu55.86,83,58,45.22.9Tb3,22,39,85,324,43,73,2Yb15,314,416,3918,512,312,5Lu3,723,32.811,63,82,3Сумма РЗЭ1090,4286,7399,2290,5612,5368,4242,3Радиоактивные элементы Th25,526,635,118,334,631,129,3U69,418,732,433,230,117,9Другие элементыLi239,2126,6139113.6166.2140,1133,2Be24,914,614,718,627,1914,410B864427,4343,2265,2238,8141,676,2F949,4806,1441,2285,7Na1692034862233813375263841407812000Mg3023414551352651471632617273293017Al10917412679911026712558298575134256136531Si171652224587231406242121205534229362288446P312327152292390123884768514S251429268243431249616414321802406Cl4225143534662097K29977203862543617359Ca71315325716683271587742746877814289Sc43,932,440,529,438,530,921,8Ti1670099041413012626127671269616000V301,6162,8185,2157,8163,3134,295,2Cr240,2153,9290,4143,3205,8162,9129,7Mn1086169622471515270417702476Fe59405515369097843276671489493933929Co74,154,753,856,677,446,428,2Ni100,854,738,298,5120,6100,536,2Cu107,748,819,8101114,290,657,1Zn454,397,7157,2265,2347,7186,6171,4Ga57,428,52,945,451,540,624,3Эле-ментМарка угляДДГГТСССТАGe21,419,87,611,58,8As248,5473,2157,2843,9431,2Se2,96,54,9Rb227,7300,7416,6299,2228,8274,5126,6Sr4765328627262462239424431286Y238,1160,3175,9136,4186,6137,885,7Zr2905185921293157210925831294Nb126,889,597,660,6137,787,647,6Mo13,89,19,66,111,48.26,4Ag1,30,021,35,54,4Cd8,821,8Sn18,611,912,410,715,312,611,4Sb31,78,39,6Cs18,227,230,91423,917,411,7Ba8288545468005024769757746105Hf18,722,325,517,836,527,510,6Ta6,675,9519,67,71,6W6,9Au1,20,2717,50,240,650,45Hg0,60,410,08121,50,06Tl133,3Pb72,530,467,9132,673,872,557,1Bi14,317,410,810,7109,37,6Итого560613