uzorkovanje i analize ugljena -...

16
1 Uzorkovanje Uzorkovanje i i analize analize ugljena ugljena Metode uzorkovanja “Skraćivanje” Analize Uzorkovanje i analize ugljena Uzorkovanje i analize ugljena Postupak uzorkovanja mora biti prilagoñen specifi Postupak uzorkovanja mora biti prilagoñen specifičnim nim geolo geološkim odnosima i stupnju istra kim odnosima i stupnju istraženosti. enosti. Osnovna svrha Osnovna svrha - ustanoviti kvalitetu ustanoviti kvalitetu mineralne mineralne sirovine sirovine O pravilnom uzimanju uzoraka i na O pravilnom uzimanju uzoraka i načinu analize ovise inu analize ovise zna značajne poslovne odluke ajne poslovne odluke - investirati ili ne? investirati ili ne? Uzorci (probe) se mogu uzimati na razli Uzorci (probe) se mogu uzimati na različitim mjestima. itim mjestima. Kolektivne i individualne probe. Kolektivne i individualne probe. Postupci u jednom ciklusu: Postupci u jednom ciklusu: 1. 1. Uzimanje uzoraka (odr Uzimanje uzoraka (odr eñenom metodom eñenom metodom) 2. Obrada uzoraka ili 2. Obrada uzoraka ili “skra skraćivanje ivanje” 3. Analize: kemijska , mineralo 3. Analize: kemijska , mineraloška, tehni ka, tehnička... ka... i.k.1

Upload: nguyentuyen

Post on 10-Feb-2018

216 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

1

UzorkovanjeUzorkovanje i i analizeanalizeugljenaugljena

Metode uzorkovanja“Skraćivanje”Analize

Uzorkovanje i analize ugljenaUzorkovanje i analize ugljenaPostupak uzorkovanja mora biti prilagoñen specifiPostupak uzorkovanja mora biti prilagoñen specifiččnim nim geologeološškim odnosima i stupnju istrakim odnosima i stupnju istražženosti. enosti. Osnovna svrha Osnovna svrha -- ustanoviti kvalitetuustanoviti kvalitetu mineralne mineralne sirovinesirovineO pravilnom uzimanju uzoraka i naO pravilnom uzimanju uzoraka i naččinu analize ovise inu analize ovise znaznaččajne poslovne odluke ajne poslovne odluke -- investirati ili ne?investirati ili ne?Uzorci (probe) se mogu uzimati na razliUzorci (probe) se mogu uzimati na različčitim mjestima.itim mjestima.Kolektivne i individualne probe.Kolektivne i individualne probe.Postupci u jednom ciklusu:Postupci u jednom ciklusu:

1. 1. Uzimanje uzoraka (odrUzimanje uzoraka (odreñenom metodomeñenom metodom))2. Obrada uzoraka ili 2. Obrada uzoraka ili ““skraskraććivanjeivanje””3. Analize: kemijska , mineralo3. Analize: kemijska , mineralošška, tehnika, tehniččka...ka...

i.k.1

Page 2: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

Slide 2

i.k.1 Uzorci se mogu uzimati iz samog ležišta ili rudnog tijela, ali i iz oborene rudne mase.

Uzorci uzeti s nekoliko mjesta nazivaju se kolektivnom probom, a uzorak uzet samo s jednog mjesta individualnom probom.ikolenko; 5.12.2007

Page 3: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

2

Metode uzorkovanjaMetode uzorkovanja�� Metoda brazdeMetoda brazde -- od krovinske do podinske granice ugljenog sloja, od krovinske do podinske granice ugljenog sloja,

paralelno s pravcem najveparalelno s pravcem najvećće promjenljivosti kvalitete ugljena (okomito e promjenljivosti kvalitete ugljena (okomito na slojevitost) = 30na slojevitost) = 30--100 kg materijala100 kg materijala

�� ToToččkasto uzimanje uzoraka kasto uzimanje uzoraka -- laklakšše i jeftinije od brazde, postavlja e i jeftinije od brazde, postavlja se pravilna mrese pravilna mrežža uzoraka ili gruba brazda ili kruga uzoraka ili gruba brazda ili krug

�� Uzorkovanje iz minskih rupa i plitkih buUzorkovanje iz minskih rupa i plitkih buššotina otina -- ekonomiekonomiččno, no, ali dobro samo u uvjetima podjednake kvalitete m.s., jer se poloali dobro samo u uvjetima podjednake kvalitete m.s., jer se položžaj aj minskih rupa ne mora poklapati s pravcem najveminskih rupa ne mora poklapati s pravcem najvećće promjenljivostie promjenljivosti……

Plitke istraPlitke istražživaivaččke buke buššotine locira geolog otine locira geolog -- ima ih manje od minskih r.ima ih manje od minskih r.

�� Slojna metoda Slojna metoda -- za ugljene slojeve nepostojanog pruza ugljene slojeve nepostojanog pružžanja i kvaliteteanja i kvalitete

�� Masovno uzimanje uzoraka Masovno uzimanje uzoraka -- najtonajtoččnije ali i najskuplje, kontrolanije ali i najskuplje, kontrola

�� Metoda bloka (za arMetoda bloka (za arhitektonskohitektonsko--grañevni kamengrañevni kamen))

�� Makroskopska metodaMakroskopska metoda

�� Uzorkovanje tijekom ekspoloatacijeUzorkovanje tijekom ekspoloatacije

Page 4: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

3

Izvor: Thomas, L. (2002 ): Coal Geology,Izvor: Thomas, L. (2002 ): Coal Geology,

John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 384 p.John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 384 p.

Izvor: Thomas, L. (2002 ): Izvor: Thomas, L. (2002 ):

Coal Geology,Coal Geology,

John Wiley & Sons Ltd, John Wiley & Sons Ltd,

Chichester, 384 p.Chichester, 384 p.

Page 5: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

4

““SkraSkraććivanjeivanje”” uzorkauzorka ((ččetvrtanjeetvrtanje))Postupak smanjivanja mase uzorka (na 0,5Postupak smanjivanja mase uzorka (na 0,5--1 kg) s tim da zavr1 kg) s tim da završšna na

kolikoliččina po svojstvima mora odgovarati poina po svojstvima mora odgovarati poččetnom uzorku.etnom uzorku.1. Drobljenje i sijanje 1. Drobljenje i sijanje -- homogeniziranje uzorkahomogeniziranje uzorka2. Oblikuje se krnji sto2. Oblikuje se krnji stožžac ili piramida jednakomjerne debljineac ili piramida jednakomjerne debljine3. 3. ČČetvrtanje (samo dva nasuprotna dijela ostaju)etvrtanje (samo dva nasuprotna dijela ostaju)

Postupak 1Postupak 1--3 ponavlja se sve do 3 ponavlja se sve do žželjene mase uzorka eljene mase uzorka --�� masa se dijeli na dva dijelamasa se dijeli na dva dijela

koji se spremaju u koji se spremaju u ččiste, hermetiiste, hermetiččke metalne kutijeke metalne kutijesa sljedesa sljedeććim oznakama:im oznakama:�� mjesto uzimanja (jama, lemjesto uzimanja (jama, ležžiiššte, sloj)te, sloj)�� datum (mora biti poslano na analizu tijekom 30 dana)datum (mora biti poslano na analizu tijekom 30 dana)�� tko je uzorkovao i kojom metodomtko je uzorkovao i kojom metodom�� u koji laboratorij treba poslati i na koju vrstu analizeu koji laboratorij treba poslati i na koju vrstu analize

Analize ugljenaAnalize ugljena

�� TehniTehniččkaka

�� ImedijatnaImedijatna

�� ElementarnaElementarna

�� RacionalnaRacionalna

�� ŠŠvelvel

VLAGA

ORGANSKE

TVARI

MINERALNE

PRIMJESE

IZGORIVE

TVARI

PEPEO

W

V

Cfix

AK

VLAGA

ORGANSKE

TVARI

MINERALNE

PRIMJESE

IZGORIVE

TVARI

PEPEO

W

V

Cfix

AK

Page 6: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

5

Tri velika pitanjaTri velika pitanja......��krajem 18. st krajem 18. st -- podrijetlo ugljenapodrijetlo ugljena�� biljne tvari, vulkani ili kondenzacija naftebiljne tvari, vulkani ili kondenzacija nafte

geologija U.geologija U. ((Von Beroldingen, Hutton)Von Beroldingen, Hutton)

��oko 1850 oko 1850 -- od kopnene ili morske flore?od kopnene ili morske flore?�� mikroskopiranjemikroskopiranje = petrografija ugljena= petrografija ugljena

��oko 1900oko 1900…… autohtonizam i alohtonizamautohtonizam i alohtonizam

��……uvjeti pougljenjivanja i njihov utjecaj uvjeti pougljenjivanja i njihov utjecaj na kvalitetuna kvalitetu

�� kemijska, fizikalna, tehnolokemijska, fizikalna, tehnološška istraka istražživanja + ivanja + sistematska petrografija ugljenasistematska petrografija ugljena

TehniTehniččka analiza Ika analiza IDaje Daje praktipraktiččnu vrijednostnu vrijednost ugljena, parametri u ugljena, parametri u ““%%””::�� Vlaga (W) 2Vlaga (W) 2--60% 60% -- balast, ovisi o teksturi i zdrobljenosti, HG balast, ovisi o teksturi i zdrobljenosti, HG

uvjetimauvjetima……�� SIROVI UGLJEN (RADNO GORIVO)SIROVI UGLJEN (RADNO GORIVO)

�� gruba: gubi se na 20 gruba: gubi se na 20 00C do stalne teC do stalne težžine ili nakon 2h na 50 ine ili nakon 2h na 50 00C C �� ZRAZRAČČNO SUHI UGLJEN (NO SUHI UGLJEN (““UGLJEN NA ZRAKU SUHUGLJEN NA ZRAKU SUH””))

�� unutarnja (higroskopna): 2h na 105 unutarnja (higroskopna): 2h na 105 00C C �� APSOLUTNO SUHI UGLJEN (GORUAPSOLUTNO SUHI UGLJEN (GORUĆĆA MASA)A MASA)

�� konstitucijska: voda u molekulama, ne prikazuje se u analizamakonstitucijska: voda u molekulama, ne prikazuje se u analizama

Pepeo (A) dPepeo (A) do 4o 40% 0% u smeñim Uu smeñim U. ili 50% u kamenim U. . ili 50% u kamenim U. -- balastbalast�� singenetski: od bilja i od sedimenta donesenog u tresetisingenetski: od bilja i od sedimenta donesenog u tresetišštete�� epigenetski: anorganski proslojci u ugljenu i materijal iz pukotepigenetski: anorganski proslojci u ugljenu i materijal iz pukotinaina�� Taljivost pepela Taljivost pepela -- vavažžno za konstrukciju ognjino za konstrukciju ognjiššta:ta:

do 1200 do 1200 00C lako taljiviC lako taljivi12001200--1350 1350 00C taljiviC taljivi13501350--1400 1400 00C teC tešško taljiviko taljivi

i.k.2

Page 7: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

Slide 10

i.k.2 Ukupni sadržaj vlage u ugljenima varira od 2-60%, ovisno radi li se o antracitima ili smeñim ugljenima. Vlaga predstavlja balast, jer smanjuje toplinsku vrijednost ugljena, otežava eksploataciju i utovar, povećava troškove transporta, otežava oplemenjivanje i smanjuje produktivnost koksne peći.Razlikuje se gruba vlaga koja se gubi sušenjem na 20°C do stalne težine ili nakon 2h na 50°C, unutarnja (higroskopna) vlaga koja se gubi nakon 2h na 105°C (vezanaje za poroznu strukturu i ovisi o stupnu karbonizacije ugljena) i konstitucijska vlaga koja je vezana u molekulama i ne prikazuje se u analizama.

Pepeo je anorganski, čvrsti ostatak koji ostaje nakon potpunog sagorijevanja organskog dijela ugljena i razlaganja mineralnih primjesa, od kojih potječe. Predstavlja balast, jer otežava sagorijevanje i koksiranje. Sadržaj pepela iznosi do 40% u smeñim ugljenima ili do 50% u kamenim ugljenima. Taljivost pepela je važna zbog konstrukcije ognjišta. Pepeli koji se tale na temperaturi do 1200°C su lako taljivi, oni koji se tale na temperaturi od 1200 do 1350°C su taljivi, a pepeli kojise tale na temperaturama od 1350 do 1400°C su teško taljivi.ikolenko; 29.10.2008

Page 8: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

6

““TonsteinTonstein”” -- pepeo u obliku tankih proslojaka sedimenta u pepeo u obliku tankih proslojaka sedimenta u ugljenu (eocenski lignit, San Miguel, juugljenu (eocenski lignit, San Miguel, južžni Teksas)ni Teksas)

Izvor: Atlas of Coal Geology, Papp, A. R.; Hower, J.C.; Peters D.C. (urednici), AAPG Studies in Geology, 1998.

Sedimentom Sedimentom ispunjena ispunjena pukotina pukotina --““žžilaila”” i i proslojci proslojci ““tonsteinatonsteina””, , ugljenokop ugljenokop Navajo, New Navajo, New MexicoMexico

Izvor: Atlas of Coal Geology, Papp, A. R.; Hower, J.C.; Peters D.C. (urednici),AAPG Studies in Geology, 1998.

Page 9: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

7

TehniTehniččka analiza IIka analiza II�� Sumpor (S) 0,5Sumpor (S) 0,5--6% 6% -- šštetan zbog zagañivanjatetan zbog zagañivanja

�� organski, iz protoplazmeorganski, iz protoplazme…… +O+O22 = SO= SO22……HH22SOSO33……HH22SOSO44

�� sulfidni, iz pirita/markazita... +Osulfidni, iz pirita/markazita... +O22 = SO= SO22……HH22SOSO33……HH22SOSO44

�� sulfatni, iz gipsa ili drugih sulfatasulfatni, iz gipsa ili drugih sulfata…… šštetan je za koksiranjetetan je za koksiranje

�� Volatili (V) Volatili (V) -- gorive plinske tvari ili gorive plinske tvari ili ““suho hlapivosuho hlapivo””�� plinski CH, COplinski CH, CO22, CO i malo H, CO i malo H22SS

�� u tresetu do 70%, u antracitu 3u tresetu do 70%, u antracitu 3--10%10%

�� Koks (K) Koks (K) -- organska tvar, pepeo i dio zaostalih volatilaorganska tvar, pepeo i dio zaostalih volatila�� rastresit ili zemljast rastresit ili zemljast -- U. slabih koksnih osobinaU. slabih koksnih osobina

�� stopljen ili spustopljen ili spužžvast vast -- U. dobrih koksnih osobinaU. dobrih koksnih osobina

�� Toplinska moToplinska moćć (Q) (Q) -- kol. topline pri sagorijevanju 1 kg ugljenakol. topline pri sagorijevanju 1 kg ugljena�� u kcal/kg u kcal/kg …… danas u kJ/kg (1cal = 4,186 J)danas u kJ/kg (1cal = 4,186 J)

�� Qg Qg -- cjelokupna kol. topline nastala sagorijevanjem 1 kg U.cjelokupna kol. topline nastala sagorijevanjem 1 kg U.

�� Qd = Qg Qd = Qg -- toplina za isparavanje W i jednog dijela vodika (3toplina za isparavanje W i jednog dijela vodika (3--15%)15%)

i.k.3

Izvor: Thomas, L. (2002 ): Coal Geology, John Wiley & Sons Ltd, Izvor: Thomas, L. (2002 ): Coal Geology, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 384 p.Chichester, 384 p.

Page 10: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

Slide 13

i.k.3 Sumpor u ugljenu je štetan element, jer smanjuje vrijednost ugljena kao goriva. Osobito je štetan kod izrade metalurškog koksa, jer ulazi u sirovo željezo, a u plinovitom stanju nagriza alate i zagañuje atmosferu. Razlikuje se organski sumpor podrijetlom iz protoplazme, koji se veže za kisik stvarajući SO2 (SO2 se dalje veže s vodikom i stvara sumpornu i sumporastu kiselinu) i uzrokuje koroziju metalnih postrojenja, sulfidni sumpor iz pirita ili markazita, koji se takoñer veže s kisikom i korodira metalna postrojenja te sulfatni sumpor iz gipsa, koji ostaje u pepelu i štetan je za koksiranje.

Volatili su plinski produkti organskog dijela ugljene tvari koji se oslobañaju zagrijavanjem ugljena bez prisutnosti zraka. Obuhvaćaju plinske ugljikovodike, Ugljikov dioksid i ugljikov monoksid, uz nešto sumporovodika. Sadržaj volatila se smanjuje s porastom stupnja karbonizacije.

Koks predstavlja čvrsti ostatak koji ostaje nakon izdvajanja volatila. Izgledom može biti prašinasta, crna, gusta amorfna masa, a može biti i sive boje, porozne “spužvaste” strukture.

Toplinska moć (Q) predstavlja količinu topline koja se oslobaña pri sagorijevanju 1 kg ugljena, a mjeri se kalorimetrom. Izražava se u kJ/kg (stara jedinica kcal/kg). Gornja toplinska vrijednost (Qg) predstavlja cjelokupnu količinu topline nastalu potpunim sagorijevanjem 1 kg ugljena, a donja toplinska vrijednost (Qd) jednaka je vrijednosti Qg umanjenoj za toplinu potrebnu za isparavanje vlage i dijela vodika. Razlika Qg i Qd može biti 3-15%, ovisno o sadržaju vlage i količini vodika.ikolenko; 29.10.2008

Page 11: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

8

VRSTA UGLJENA Ukupna vlaga

W (%)

Donja toplinska

vrijednost bez vlage i pepela

Qd (kJ/kg)

Hlapive tvari

V (%)

Koksni ostatak

K

Simbol ugljena

LIGNIT >40 23.000-25.000 - prah L

SMEðI LIGNITSKI 30-40 25.000-26.000 - prah SL SMEðI 10-30 26.000-30.000 - prah S

KAMENI DUGOPLAMENI

<10 30.000-31.500 40 praškast do zrnast

KD

KAMENI PLINSKI <10 31.500-35.000 32-40 aglomeriran do stopljen

KPl

KAMENI MASNI <10 34.000-35.000 <32 staljen, porozan

KM

KAMENI KOKSNI <10 34.000-35.000 18-26 staljen, kompaktan

KK

KAMENI POSNI <10 34.750-35.500 10-18 spečen bez nadimanja do

praškast

KPo

ANTRACIT <10 35.000-36.000 <10 prah A

VrsteVrste ugljenaugljena nana temeljutemelju parametaraparametara iziz tehnitehniččkeke analizeanalizePravilnikPravilnik o o prikupljanjuprikupljanju podatakapodataka, , nanaččinuinu evidentiranjaevidentiranja i i utvrñivanjuutvrñivanju rezervirezervi mineralnihmineralnih

sirovinasirovina, , tete o o izradiizradi bilancebilance tihtih rezervirezervi. N.N. 48, 1124. N.N. 48, 1124--1157, Zagreb, 1. 1157, Zagreb, 1. kolovozakolovoza 1992.)1992.)

Imedijatna analizaImedijatna analiza

�� Lat. Lat. ““inin--mediusmedius””

�� izravno izravno -- podaci o osnovnim svojstvima podaci o osnovnim svojstvima ugljena vaugljena važžnim za primjenunim za primjenu

1)1) vlaga (W)vlaga (W) higroskopna higroskopna iz tehn. analizeiz tehn. analize

2)2) volatili (V)volatili (V)

3)3) fiksni ugljik (Cfiksni ugljik (Cfixfix))

4)4) pepeo (A)pepeo (A)

CCfixfix(%)=100 (%)=100 -- (A + W + V)(A + W + V)

i.k.5

Page 12: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

Slide 16

i.k.5 Imedijatna analiza daje podatke o osnovnim svojstvima ugljena važnima za njegovuprimjenu, a to su sadržaj vlage (W), sadržaj volatila (V), fiksnog ugljika (Cfix) i pepela (A). Analiza se izvodi na način da se prethodno izvagani uzorak grije u lončiću. Zagrijavanjem volatili i vlaga isparavaju (njihov sadržaj odgovara gubitku mase uzorka), a u lončiću zaostaje crna masa koja predstavlja mješavinu fiksnog ugljika i pepela. Vrijednost sadržaja pepela prethodno se odreñuje kemijskom analizom, te se fiksni ugljik može izračunati kao:Cfix = 100 – (A+W+V) (%)ikolenko; 29.10.2008

Page 13: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

9

Elementarna analiza Elementarna analiza (X, %, vrsta an.)(X, %, vrsta an.)

-- sastav gorivog dijela ugljene tvarisastav gorivog dijela ugljene tvari

�� CC -- nositelj toplinske vrijednosti (Q=32204 kJ/kg)nositelj toplinske vrijednosti (Q=32204 kJ/kg)fiksni fiksni …… dim i dim i ččañaaña

isparljivi isparljivi …… CHCH44, CO, CO22 i COi CO

�� HH -- daje dudaje dužži plamen i vii plamen i višše dimae dima““slobodnislobodni”” (vezan s C) Q=143161 kJ/kg)(vezan s C) Q=143161 kJ/kg)

““vezanvezan”” s Os O22 …… BALASTBALAST

1% (A.), 6% (L.) do 12% u tzv. sapropelnim U.1% (A.), 6% (L.) do 12% u tzv. sapropelnim U.

�� OO -- smanjuje Q i smanjuje Q i šštetan je pri preradi ugljenatetan je pri preradi ugljena1% (A.) do 30% (S.U.)1% (A.) do 30% (S.U.)

�� NN -- nije dobar u gorivu, ali je sirovina za amonijaknije dobar u gorivu, ali je sirovina za amonijak

�� SS -- šštetan (v. tehn. an.) 0,5tetan (v. tehn. an.) 0,5--6%6%

�� PP -- šštetan za koksiranje i opasan u jami tetan za koksiranje i opasan u jami (fosforovodik)(fosforovodik)

i.k.4

Racionalna analizaRacionalna analiza-- rastvaranje U. org. otapalima rastvaranje U. org. otapalima (% slo(% složženih organskih spojeva)enih organskih spojeva)

�� R. V. WheelerR. V. Wheeler(Francis & Wheeler)(Francis & Wheeler)

% petrografskih sastojaka:% petrografskih sastojaka:oo bitumeni (rezini, voskovi i CH)bitumeni (rezini, voskovi i CH)oo ulmini (humusne tvari)ulmini (humusne tvari)oo rezistentni biljni ostaci (spore, rezistentni biljni ostaci (spore,

kutikule kutikule -- biljni ostaci)biljni ostaci)neprozirna tvarneprozirna tvaroo karboidi (fuzinirana biljna karboidi (fuzinirana biljna

tkanja)tkanja)�� ekstrakcija organskim ekstrakcija organskim

otapalima pri 115otapalima pri 11500C (piridin, C (piridin, fenol, krezol, kloroformfenol, krezol, kloroform……))

�� F. FischerF. Fischerdvije frakcije:dvije frakcije:

uljni bitumenuljni bitumen

kruti bitumenkruti bitumen

+ + ““RestkohleRestkohle”” -- ostatak ostatak bez bez koksnih osobina...koksnih osobina...

�� ekstrakcija benzolom pod ekstrakcija benzolom pod povipoviššenim tlakomenim tlakom

�� BoneBone

i.k.6

Page 14: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

Slide 17

i.k.4 Rezultati elementarne analize iskazuju se u oblikiu: element/postotak/indeks vrste analize. (Indeks vrste analize označava vlažno stanje ugljena – razlikuje se goruća masa/apsolutno suhi ugljen, zračno suhi ugljen i radno gorivo)

Ugljik je najvažniji kemijski element u grañi ugljena i nositelj je toplinske vrijednosti (toplinska vrijednost ugljika iznosi 32204 kJ/kg). Njegov sadržaj raste sa stupnjem karbonizacije ugljena, a razlikuju se fiksni i isparljivi ugljik. Fiksni ugljik se pri sagorijevanju oslobaña kao dim i čaña, a isparljivi ugljik se pretvara u plinovite produkte (CH, CO2 i CO).

Unatoč visokoj toplinskoj vrijednosti od 34200kJ/kg, veća količina vodika u ugljenu predstavlja nepovoljno svojstvo. Naime, samo „slobodni vodik“, tj. vodik vezan za atome ugljika povećava toplinsku moć ugljena, dok je većina vodika vezana za druge elemente (prvenstveno kisik) i predstavlja balast.

Kisik smanjuje toplinsku vrijednost ugljena i štetan je za preradu ugljena. Sadržaj kisika smanjuje se sa stupnjem karbonizacije (u smeñem ugljenu - 30%, u antracitu- 1%).

Sadržaj dušika u ugljenu iznosi od 1,3 do 3%. U pravilu, dušik predstavlja balast, jersmanjuje toplinsku vrijednost ugljena. No, ukoliko se ugljen koristi kao sirovina za dobivanje amonijaka, povišeni sadržaj dušika predstavlja dobro svojstvo.

Sumpor u ugljenu je štetan element, jer smanjuje vrijednost ugljena kao goriva. Osobito je štetan pri izradi metalurškog koksa, jer ulazi u sirovo željezo, a u plinovitom stanju nagriza alate i zagañuje atmosferu. Razlikuje se organski sumpor podrijetlom iz protoplazme, koji se veže za kisik stvarajući SO2 (SO2 se dalje veže s vodikom i stvara sumpornu i sumporastu kiselinu) i uzrokuje koroziju metalnih postrojenja, sulfidni sumpor iz pirita ili markazita, koji se takoñer veže s kisikom i korodira metalna postrojenja te sulfatni sumpor iz gipsa, koji ostaje u pepelu i štetan je za koksiranje.

Fosfor se javlja u malim količinama, a pri izgaranju ostaje u pepelu. Štetan je pri izradi metalurškog koksa. Vezanjem s vodikom, nastaje fosforovodik koji zbog zapaljivosti predstavlja opasnost u jamama.ikolenko; 29.10.2008

Slide 18

i.k.6 Racionalna analiza uključuje rastvaranje ugljena organskim otapalima i odreñivanje sadržaja složenih organskih spojeva u organskoj masi ugljena. Racionalnom analizom dobivaju se podatci o kemijskom sastavu ugljena te kemijsko-tehnološkim svojstvima važnim za kemijsku preradu i koksiranje.Prema Francisu i Wheeleru (1928.) ekstrakcija započinje primjenom piridina na temperaturi od 115°C, a nastavlja se drugim organskim otapalima (kloroform, fenol,krezol i dr.), pri čemu se ugljeni razlažu na petrografske sastojke: bitumene (ugljikovodici, voskovi i smole), ulmine (humusne tvari), rezistentne biljne ostatke (spore, kutikule) i karboide (fuzinirana biljna tkanja).Fischer i suradnici (1916, 1924) provodili su ekstrakciju kamenih ugljena pomoću benzena pod povišenim tlakom. Pri tom se izdvaja ekstrakt sastavljen od dvije frakcije -uljnog bitumena i tvrdog bitumena te ostatak bez koksnih osobina (“Restkohle”).ikolenko; 29.10.2008

Page 15: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

10

SchwellSchwell--analizaanaliza(piroliza U.)(piroliza U.)

�� zagrijavanje na temp. zagrijavanje na temp. 350350°°--450450°°CC

�� bez prisutnosti zrakabez prisutnosti zraka�� pod smanjenim tlakompod smanjenim tlakom

�� primarni katranprimarni katran�� pirogenetska vodapirogenetska voda�� plinplin�� polukokspolukoks

Shema ekstrakcije

po Wheeleru

Čemu sve to danas?

.

.

.

.

.

Page 16: Uzorkovanje i analize ugljena - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~bsaft/nids_brunosaftic/gfg_vu2_analize_ugljena(2008).pdf · za ugljene slojeve nepostojanog pruSlojna metoda --za ugljene

11

…Proračun rezervi (zaliha) ugljena