Твердые горючие ископаемые

Содержание

Слайд 2

Применение ТГИ Топливо. Сырье для металлургической и химической промышленности. Сырье для

Применение ТГИ

Топливо.
Сырье для металлургической и химической промышленности.
Сырье для извлечения редких и

рассеянных элементов.
Гидрогенизация угля (сжижение).
Газификация – переработка угля в другие виды топлива.
Слайд 3

Классификация горных пород земной коры по происхождению Магматические (базальт, гранит и

Классификация горных пород земной коры по происхождению

Магматические (базальт, гранит и др.)
Осадочные

(твердые горючие ископаемые (ТГИ), нефть, песчаники, известняки и др.)
Метаморфические – образуются из магматических и осадочных под влиянием высоких температур и давлений.
Слайд 4

Источники ТГИ Остатки отмерших живых организмов, в первую очередь растительных. Исходный

Источники ТГИ

Остатки отмерших живых организмов, в первую очередь растительных.
Исходный растительный материал

состоит из:
белков,
углеводов,
липоидов (жиры, воски и смолы),
лигнина.
Слайд 5

Превращение исходного растительного материала в процессе углеобразования

Превращение исходного растительного материала в процессе углеобразования

Слайд 6

Торф – смесь продуктов превращения растительных остатков и минеральных примесей различного

Торф – смесь продуктов превращения растительных остатков и минеральных примесей различного

происхождения.
Уголь – это твердая, горючая горная порода, образовавшаяся из отмерших растений в результате их биохимических, химических и физических изменений.
Антрацит — самый древний из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации.
Диагенез — совокупность процессов преобразования рыхлых осадков в осадочные горные породы. Происходит в верхних слоях земной коры и заключается в перекристаллизации осадков, образовании минералов, конкреций, гидратации или дегидратации (обезвоживании), цементации осадков и тому подобном.
Метаморфизм — процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида.
Гумификация – это совокупность процессов превращения исходных органических веществ в гуминовые кислоты и в фульвокислоты.
Углефикация — природный процесс структурно-молекулярного преобразования (метаморфизации) органического вещества угля под влиянием высокого давления и температур. 
Слайд 7

Литотипы каменного угля Литотип – это макросккопически различимые части угля, различающиеся

Литотипы каменного угля Литотип – это макросккопически различимые части угля, различающиеся по

блеску, цвету, изломы, структуре, наличию трещин.
Слайд 8

Элементный состав ТГИ

Элементный состав ТГИ

Слайд 9

Групповой состав ТГИ Под групповым составом ТГИ понимают группы веществ по

Групповой состав ТГИ

Под групповым составом ТГИ понимают группы веществ по их

отношению к различным реагентам и растворителям.
Выделяют 5 основные группы веществ

Битумы A, B, C – их извлекают орг. растворителями в экстракторах при t кипения
(# битумы группы А извлекают смесью спирт : бензол = 1 : 1)

Водорастворимые (ВРВ) и легкогидролизуемые (ЛГВ) – извлекают из торфа холодной водой и горячей водой.

Гуминовые кислоты – извлекают раствором щелочей (чаще всего 0,1 н NaOH). При этом получают гуматы натрия.

Целлюлоза – извлекают 80% H2SO4

Негидролизуемые вещества – лигнин, кутин, суберин, гумин, остаточный уголь

Слайд 10

Технический анализ угля Все угли состоят из двух частей: органической и

Технический анализ угля

Все угли состоят из двух частей: органической и минеральной.

Минеральную часть можно рассматривать как источник ценного минерального сырья, в частности редких и рассеянных элементов.
Для оценки возможностей и режимов переработки ТГИ (в качестве энергетического топлива или как химического сырья) применяют технический анализ.
Технический анализ – это определение показателей, предусмотренных техническими требованиями на качество углей: влажность, зольность, выход летучих веществ, спекаемость и т.д.
Слайд 11

1. Определение влажности Молекулы воды связаны с поверхностью угля силами разной

1. Определение влажности

Молекулы воды связаны с поверхностью угля силами разной природы

(адсорбция на поверхности и в порах, гидратирование полярных групп, вхождение в состав кристаллогидратов минеральной части угля).
Поэтому различают разные значения влажности в зависимости от способа удаления влаги
Wt(общая влага) – определяется при высушивании угля до постоянной массы при 150 0С
Wex(внешняя влага) - определяется при высушивании угля до постоянной массы при комнатной t
Wh(связанная или гигроскопичная влага) – влага, оставшаяся в угле после удаления Wex
Слайд 12

Определение внешней влаги Сущность метода заключается в высушивании пробы при комнатной

Определение внешней влаги Сущность метода заключается в высушивании пробы при комнатной температуре

или в сушильном шкафу с температурой 105-110°С и вычислении массовой доли влаги по потере в массе. Где m1– масса бюкса, г; m2 – масса бюкса с навеской, г. m3 – масса бюкса после высушивания, г. Результаты вычисляют с точностью до 0,1%.
Слайд 13

2. Определение зольности Зола – это твердый остаток, остающийся после полного

2. Определение зольности

Зола – это твердый остаток, остающийся после полного сжигания

навески ТГИ при свободном доступе кислорода, представляющий собой продукт полного окисления и термического превращения минеральных компонентов углей.
Зольность  — массовая доля золы (А, % масс). 
Внутренняя зола образована минеральной части материалов, служивших материнским веществом для данного вида ТГИ.
Внешняя зола делится на:
первичную золу – привнесенную в ТГИ извне в момент образования;
вторичную – образовавшуюся от инфильтрации растворенных в подземных водах неорганических солей, проникающих в трещины, поры и между слоями сформировавшегося пласта ТГИ;
случайную – попавшую в ТГИ в момент добычи из почвы, кровли, породных прослоек или при погрузке и транспортировке.
Зола на 95% состоит из оксидов Al, Fe, Ca, Mg, Na, Si, K, соединений P, Mn, Ba, Ti, Sb и других элементов
Балласт – суммарное содержание золы и влаги.
Слайд 14

Определение зольности Взвешивают 1-2 г пробы в чашке В течение 30

Определение зольности
Взвешивают 1-2 г пробы в чашке
В течение 30 мин

повышают температуру до 250°С, в течение следующих 30 мин повышают температуру с 250 до 500°С, затем в течение 60 мин с 500 до (815±10)°С и выдерживают при этой температуре 60 мин.
После прокаливания чашку вынимают из печи, накрывают крышкой и охлаждают.
После охлаждения накрытую крышкой чашку с золой взвешивают с точностью до 0.1 мг. Вновь прокаливают при (815±10)°С в течение нескольких 15 минут. Изменение массы не должно превысить1 мг.

где m1 – масса пустой чашки , г;
m2 – масса чашки с пробой, г;
m3 – масса чашки с золой, г.

Полученный средний результат пересчитывают на сухое топливо по формуле:

Слайд 15

3. Определение выхода летучих веществ Летучие вещества – это паро- и

3. Определение выхода летучих веществ

Летучие вещества – это паро- и газообразные

продукты, выделяющиеся при разложении органического вещества ТГИ в бескислородных условиях при t=900±50C.
V важен для определения термической устойчивости углей и является показателем способности к коксованию (V≤30%).
Навеску пробы нагревают без доступа воздуха при температуре 900°С в течение 7 мин. Выход летучих веществ в процентах рассчитывают по потере массы навески за вычетом потери массы, обусловленной влажностью пробы.

m1 – масса пустого тигля с крышкой, г;
m2 – масса тигля с крышкой и пробой до испытания, г;
m3 – масса тигля с крышкой и нелетучим остатком после испытания, г;

Слайд 16

Определение спекаемости Спекаемость – это способность образовывать более или менее однородные

Определение спекаемости

Спекаемость – это способность образовывать более или менее однородные монолиты

из связанных между собой зерен угля.
Спекаемость является важным показателем при переработке угля в кокс.
Кокс – это твёрдый продукт, получаемый путём прокаливания каменного угля без доступа воздуха, употребляемый на топливо.
Методы оценки спекаемости:
Основанные на характеристике нелетучего остатка
Основанные на способности углей спекать инертные примеси
Характеризующие пластичность размягченной угольной массы.

Характеристика нелетучего остатка:
порошкообразный;
слипшийся – при легком нажиме пальцем рассыпается в порошок;
слабоспекшийся – при легком нажиме пальцем раскалывается на отдельные кусочки;
спекшийся, не сплавленный – для раскалывания на отдельные кусочки необходимо приложить усилие;
сплавленный, не вспученный – плоская лепешка с серебристым металлическим блеском поверхнос­ти;
сплавленный, вспученный – вспученный нелетучий остаток с серебристым металлическим блеском поверхности высотой менее 15 мм;
сплавленный, сильно вспученный – вспученный нелетучий остаток с серебристым металлическим блеском поверхности высотой более 15 мм.

Слайд 17

Классификация углей Генетическая – в зависимости от характера исходного растительного материала и условий его превращения

Классификация углей

Генетическая – в зависимости от характера исходного растительного материала и

условий его превращения