Склад кам'яного вугілля і шкідливі домішки

Викопне вугілля неоднорідне і складається з декількох петрографічних інгредієнтів, які відрізняються твердістю, кольором, блиском, вмістом золи та іншими властивостями.

У гумусових вугіллях розрізняють 4 основних інгредієнта: дюрен, фюзен, вітрен, кларен.

Д ю р е н - матовий різновид, що зустрічається у вигляді порівняно товстих прошарків без шаруватості. У деяких дюренах спостерігається зерниста будова. Він володіє великою твердістю і в'язкістю, зольність його становить 6-7%. Зола складається в основному з глинистих речовин.

Ф ю з е н - матовий різновид, нагадує деревне вугілля і володіє волокнистою будовою. Зазвичай зустрічається по площинах нашарування вугілля у вигляді лінз і примазок. Характеризується високою зольністю (5-30%), вмістом сірки і фосфору. Він крихкий, легше подрібнюється, ніж дюрен. Кокс з нього виходить у вигляді порошку. Фюзен надає шкідливий вплив на коксованість інших інгредієнтів, при вмісті його більше 10-12% вугілля не коксується.

В і т р е н - блискучий інгредієнт, зустрічається у вигляді довгих лінз товщиною 1-8 см, має раковистий злам, має слабо помітну клітчату структуру, крихкий, зольність низька (1,3-1,5%).

К л а р е н - блискучий різновид (але менш, ніж вітрен), часто включає невеликі лінзи вітрена, фюзена і прошарку дюрена. Залягає він потужними прошарками, а іноді й цілими пластами вугілля. По зольності мало відрізняється від вітрена (1-1,5%).

У порівнянні з іншою масою вугілля за величиною смуг вітрен і особливо фюзен складають незначний відсоток.

Характеристики петрографічних інгредієнтів наведено в табл. 1.4.

Таблиця 1

Характеристики петрографічних інгредієнтів

 

Інгредієнти	Коефіцієнт спікання	Вихід продуктоів сухої перегонки, %
смола	кокс	підсмольна вода
Фюзен		3,6	89,3	4,8
Дюрен		12,1	62,3	5,9
Витрен	4-9	7,7	55,7	8,8

 

 

Коефіцієнт спікаємості характеризує здатність коксування. З чотирьох петрографічних інгредієнтів найменш цінними являють вітрен і кларен, шкідливим в деякій мірі - фюзен. Вода, і зола є шкідливими домішками. Кількість води в вугіллі залежить від ступеня вуглефікації. У торф'яній стадії вугілля має високу вологість (30-40%).

Із збільшенням віку вміст вологи в ньому зменшується. У бурому вугіллі вміст вологи коливається від 10 до 30%.

Кам'яне вугілля містить менше 10% вологості, антрацит - 1-2%, рідко до 4%.

Зола являє собою суміш мінеральних речовин, які залишаються після повного згоряння і завершення всіх перетворень, що відбуваються з мінеральними домішками при повному доступі повітря і високій температурі. Ці мінеральні домішки можуть бути різного походження: мінеральні домішки, які потрапляють при утворенні вугілля - внутрішня зола і при видобутку - зовнішня зола.

С і р ка - одна з найбільш шкідливих домішок вугілля. Вона значно підвищує витрату коксу в доменній печі, так як вимагає введення додаткової кількості флюсів. Кокс, отриманий з сірчаного вугілля, не можна застосовувати при виплавці якісних металів. Таке вугілля навіть не рекомендується використовувати як енергетичне топливо, так як при його спалюванні виділяються гази.

Ф о с ф о р також є шкідливою домішкою, і з ним важче боротися. При збагаченні вугілля видалення фосфору відбувається погано. Проблема сірки ще теж остаточно не вирішена. Вміст фосфору у вугіллі малий, але він викликає великі труднощі в доменному виробництві, так як зв'язати його флюсами не вдається. Навіть мала домішка фосфору значно погіршує якість металу, викликаючи властивість холодноломкості.

Класифікація вугілля.

У елементарному аналізі вугілля визначають вуглевод, водень, кисень, азот і сірку, а іноді і фосфор (табл. 2).

Існує декілька видів класифікацій вугілля. Вони основані як на фізичних властивостях вугілля, так і на його елементарному складі. В основу узагальненої класифікації покладені вихід коксу, кількість летких речовин і властивості королька. Залежно від цього всі вугілля діляться на 6 типів, кожен з яких має свою назву (табл. 3).

Таблица 2

Характеристика вугілля

Вид топлива	Елементарний склад, %	Теплотворна здібність, кал/кг
С	Н	О	N
Торф		6,0		2,0	4 000-5 000
Буре вугілля		5,2		0,8	4 500-6 200
Кам»яне вугілля		5,0	12,2	0,8	7 000-9 000
Антрацит		2,5	2,5	-	9 000-9 200

 

 

Таблица 3

Класифікація вугілля

Тип вугілля	Клас	Вміст, %	Властивості королька
кокс	летучие
Сухе вугілля довгопламяне		55-60	45-50	Пористий, слегка спікшийся
Жирне вугілля довгопламяне		60-80	42-32	Сплавленийй, вспучений
Жирне вугілля		68-74	32-26	Сплавлений, густий
Коксове вугілля		74-82	26-18	Сплавлений, дуже густий
Тонке вугілля		82-90	18-10	Слабо спікшийся
Антрацит		90-92	10-8	У вигляді порошку

Антрацити для коксування не можуть використовуватися, так як кокс

виходить у вигляді порошку.

Збагачення вугілля

Метою збагачення вугілля є видалення шкідливих домішок.

При збагаченні вугілля виходять зазвичай 3 продукту:

• концентрат низкозольний, малосірчастий;

• промпродукт високозольний (енергетичне паливо);

• хвости (відвальні).

При збагаченні вугілля зазвичай застосовують три методи збагачення:

• гравітацію;

• флотацію;

• електричну сепарацію.