Página 1
Las sustancias volátiles del carbón, que se forman cuando se calienta sin aire, son productos gaseosos y vaporosos de la descomposición del carbón.
Se sabe que las sustancias volátiles de los carbones contienen un porcentaje significativo de hidrógeno y gases de hidrocarburo. Las sustancias volátiles liberadas por arrastre consisten principalmente en óxidos de CO y COs, independientemente del tipo de carbón inicial. Al mismo tiempo, si para los arrastres iniciales en volátiles gaseosos prevalece el CO, entonces para la eliminación de cenizas - CO. El rendimiento total de hidrógeno y metano de las cenizas volantes eliminadas es cercano al rendimiento de estos productos durante la descomposición térmica de los coques. Todo esto nos permite concluir que las partículas de combustible estuvieron expuestas a alta temperatura. Aparentemente, el proceso de sorción de gas por parte de las partículas de coque ocurre después del enfriamiento del flujo de polvo. Los datos sobre el estudio de la estructura porosa de la parte combustible del arrastre también indican que las partículas de combustible no quemadas se sometieron a un procesamiento a alta temperatura.
En la fig. 159 muestra la dependencia de la presión de expansión en la salida sustancias volátiles carbón. Para carbones, cuyo rendimiento de sustancias volátiles está en el rango de 17 - 21%, no se observa ninguna correlación. Sin embargo, es posible delimitar una zona que incluya carbones no homogéneos (curva con línea discontinua) dando poca presión de expansión.
Las consideraciones anteriores de forma simplificada dan respuesta a la pregunta de por qué el rendimiento de las sustancias volátiles de los carbones depende de su composición elemental, especialmente del hidrógeno que contienen. La hidrogenación de carbones, incluso muy moderada, aumenta mucho el rendimiento de alquitrán y benceno.
Durante la cocción, se forma óxido de cobre, que se convierte parcialmente en óxido de cobre debido al efecto reductor del carbono y las sustancias volátiles del carbón. en acción anhídrido sulfúrico El sulfato de cobre también se forma parcialmente sobre el óxido de cobre.
La resina se utiliza para producir combustible sintético líquido. La materia volátil del carbón en estado de gas-vapor se convierte para producir gas de síntesis e hidrógeno. Una cierta parte de la mezcla se envía para su purificación, licuefacción y separación. Se lleva a cabo la conversión catalítica de ortohidrógeno en vapor de hidrógeno. Algunos de los gases de síntesis e hidrógeno se utilizan directamente en la región del depósito de carbón Kansk-Achinsk para el procesamiento de fuel oil en combustible ligero para motores, la síntesis de amoníaco y carbamida, metanol y la reducción directa de minerales. Los productos químicos resultantes se transportan a consumidores distantes. La electricidad se transmite a las zonas de consumo, por ejemplo, parte europea LA URSS.
El agua obtenida tras la quema de relaves de flotación a 320 C es ácida (pH 5) y con una DQO bastante alta (550 mg/l), aunque no se encontró carbono en las cenizas. Esto se debe a la disolución del anhídrido sulfúrico y las sustancias volátiles del carbón formadas durante la oxidación del azufre en el agua, así como a la formación de productos de su oxidación incompleta. Este hecho se explica por la presencia de vapores de sustancias orgánicas en la fase gaseosa del sistema a una temperatura de 300°C.
El agua obtenida tras la quema de relaves de flotación a 320 C es ácida (pH 5) y con una DQO bastante alta (550 mg/l), aunque no se encontró carbono en las cenizas. Esto se debe a la disolución del anhídrido sulfúrico y las sustancias volátiles del carbón formadas durante la oxidación del azufre en el agua, así como a la formación de productos de su oxidación incompleta. Este hecho se explica por la presencia de vapores de sustancias orgánicas en la fase gaseosa del sistema a una temperatura de 300 C.
Las propiedades de sorción de los carbones están asociadas con el desarrollo de su superficie interna o porosidad. Según los estudios de King y Wilkins, un cambio en la porosidad de los carbones también cambia su capacidad de coquización [2651, que se caracteriza por el tipo de gránulo de coque. Los puntos trazados en el gráfico, en los que el tipo de gránulos de coque y el rendimiento de sustancias volátiles del carbón sirvieron como coordenadas, se ubican en forma de franja curva. Esta banda no es más que una curva de dependencia invertida: porosidad - sustancias volátiles.
El rendimiento de coque aumentó por cada porcentaje de oxígeno consumido en aproximadamente un 0-3% del rendimiento medio. Durante la oxidación, aumentó ligeramente, alcanzó su crítico y luego disminuyó rápidamente con la oxidación adicional. Se encontró que la suma de la cantidad de oxígeno en el carbón fresco sin tratar y la cantidad de oxígeno absorbido por el coque que perdió 20% de fuerza (porcentaje de residuo en un tamiz con un diámetro de orificio de 6 mm después del tambor) dependía linealmente de la rendimiento de sustancias volátiles del carbón y disminuyó con la disminución de sustancias volátiles en calculado sobre carbón seco sin cenizas.
Páginas: 1
Sustancias volátiles en carbones - estas son sustancias liberadas durante el calentamiento del carbón en condiciones estándar a una temperatura de (850 ± 10) 0 C. La composición de las sustancias volátiles incluye: humedad, partes orgánicas volátiles del carbón y productos de descomposición parcial de algunos minerales. Desde el lignito hasta la hulla y luego hasta la antracita, el contenido de sustancias volátiles disminuye constantemente del 50 al 4%. La masa sólida que queda después de la eliminación de las sustancias volátiles se denomina residuo de coque. El contenido de sustancias volátiles y la naturaleza del residuo de coque son gran importancia al determinar las propiedades de sinterización de los carbones.
El rendimiento de sustancias volátiles, definido como la relación de su masa a una unidad de masa de carbón (en porcentaje) y recalculado para combustible seco libre de cenizas, caracteriza la composición y el grado de carbonización de su materia orgánica. En antracitas, el rendimiento de volátiles no supera el 8%, en carbones bituminosos, del 8 al 50% y en marrón, del 45 al 60%. El rendimiento de volátiles en sapropelitas es especialmente alto (80% o más). Carbones con propiedades tecnológicas similares, en ciertas condiciones puede diferir en el rendimiento de sustancias volátiles en un 10%.
Para garantizar una atmósfera neutra, utilice nitrógeno o argón con velocidades de flujo de entre 0,7 y 1,4 cambios de volumen del horno por minuto para barrer los volátiles. Subir la temperatura del horno para que la temperatura suba de 107 0 C a 950 ± 20 0 C en un periodo de 26-30. Programe el aparato para mantener esta temperatura durante 7 minutos. El TGA pesa crisoles cerrados a intervalos regulares a medida que aumenta la temperatura del horno. Masa de crisoles con tapas al final de la exposición
Se utiliza un período de tiempo de 7 minutos para contar los volátiles.
Si la determinación de sustancias volátiles en la muestra analizada se lleva a cabo inmediatamente después de la determinación de la humedad (en dos etapas de determinación sucesiva de la humedad, luego la volatilidad), entonces la volatilidad (en porcentaje), V, se determina de la siguiente manera:
V = [(B-C)/W] × 100
donde C es la masa de la muestra de prueba después del calentamiento (en gramos).
Si la determinación de sustancias volátiles se realiza por separado, la volatilidad se determina de la siguiente manera:
D = (WC)/W × 100
donde D es la pérdida de masa, %; V=D-M
Parámetros básicos para determinar la volatilidad:
Temperatura - 915 o C.
Tasa de calentamiento - 30 ° C / min.
Tipo - parada por tiempo.
Exposición - 7:00.
El gas es nitrógeno.
Con tapa.
Calentamiento pesaje.
EN programa especial(en la computadora) que controla el instrumento TGA, el contenido de sustancias volátiles está determinado por la fórmula:
(X–X–B)/X*100
donde X es el peso de la muestra al inicio del análisis; X es el peso de la muestra al final de la etapa 1; B es el peso de la tapa del crisol al comienzo del análisis
En la composición de los carbones, junto con las sustancias orgánicas, existen impurezas minerales, que suelen ser lastre. Para evaluar los carbones, es importante conocer la relación entre estos partes constituyentes. El análisis técnico consiste en determinar la humedad (W), contenido de cenizas (A), materia volátil (V), contenido de azufre (Sob), poder calorífico (Q) y residuo de coque.
Humedad reduce el calor de combustión de los carbones. Los carbones se dividen en tres grupos: B1 - con un contenido de humedad de más del 40%, B2 - 30-40%, B3 - 30% o menos. La humedad se determina calentando a 1050 °C o secando en un desecador sobre ácido sulfúrico concentrado. 1% de humedad reduce la conductividad térmica de los carbones en 6 kcal.
Contenido de cenizas. La ceniza es un residuo sólido incombustible formado a partir de las impurezas minerales del carbón; en peso, no es igual a las impurezas minerales, porque. algunos de ellos se convierten en gas y vapor de agua. Cada porcentaje de ceniza reduce la productividad del alto horno en un 2,5%. El contenido de ceniza permisible para los carbones de coque es inferior al 10%, con gran contenido la ceniza requiere enriquecimiento con carbón. Los principales componentes que componen la ceniza: oxi-
los óxidos de Si, Al, Fe, Ca, Mq, Na, K, los óxidos de Ti y Mn son de importancia secundaria.
Rendimiento de sustancias volátiles. Se refiere a la parte combustible; durante la destilación seca, el carbón se convierte parcialmente en sustancias volátiles (CH 4, H, CO, CO 2, etc.) Las sustancias volátiles son muy valiosas. Tienen la capacidad de quemarse y también forman la base para obtener varios productos químicos: colorantes, plásticos, aromáticos y explosivos.
Residuo de coque. Este es el residuo sólido que queda después de la eliminación de volátiles, dependiendo de la calidad de los carbones que se hayan diferente tipo. Puede ser en polvo - sin sinterizar, sinterizado, fusionado o hinchado. La capacidad de sinterización de los carbones se expresa en la capacidad, cuando se calientan bajo ciertas condiciones, de combinarse en un todo y dar un residuo sólido suficientemente fuerte con una estructura porosa: coque de tipo metalúrgico. Los carbones que dan un residuo pulverulento no se apelmazan y sólo son aptos para fines energéticos. El azufre es una impureza dañina en los carbones, especialmente en los carbones de coque, que causa mayor consumo coque durante la fundición del mineral y degrada la calidad del hierro. Según el contenido de azufre, los carbones se dividen en grupos: bajo en azufre (hasta 1,5%), medio en azufre (1,5-2,5%), azufre (2,5-4%), alto en azufre (más del 4%). Estos últimos no son adecuados para su uso en metalurgia ferrosa sin un enriquecimiento previo.
Calor de combustión el carbón es de aproximadamente 24,62 kJ/kg. Se determina experimentalmente, quemando carbón en una bomba calorimétrica y calculando, según fórmulas. Las antracitas y los carbones pobres tienen el mayor calor de combustión.
En muchos casos, especialmente cuando se evalúan minerales no metálicos, además del estudio de propiedades técnicas, análisis químicos materias primas (arcillas refractarias y cerámicas, calizas como fundentes, caolín, talco, etc.). Para algunos minerales (arenas de moldeo), también se realiza un análisis granulométrico.
Análisis de sangre para el contenido cuantitativo de sustancias tóxicas volátiles (fenol, formaldehído)
El envenenamiento (intoxicación) debe entenderse como cambios estructurales y funcionales en el cuerpo causados por factores químicos externos. Los factores químicos externos se llaman venenos.
Mientras que en el cuerpo, las sustancias tóxicas bajo la influencia de enzimas y otras sustancias biológicamente sustancias activas sufrir transformaciones químicas.
Mientras están en el cuerpo, las sustancias tóxicas bajo la influencia de enzimas y otras sustancias biológicamente activas sufren transformaciones químicas (oxidación, reducción, hidrólisis, etc.) con la formación de compuestos generalmente inofensivos. En otros casos, se forman productos intermedios que tienen propiedades tóxicas más pronunciadas (acetaldehído, ácido oxálico, formaldehído, respectivamente - en caso de intoxicación con alcohol etílico, etilenglicol, alcohol metílico). Una de las formas de transformar sustancias toxicas en el cuerpo es la formación de radicales libres que tienen la capacidad de dañar las membranas intracelulares con la consiguiente muerte celular. Como regla general, una parte del veneno se excreta del cuerpo sin cambios.
fenoles
Fenoles: ácido carbólico, cresol, resorcinol, hidroquinona. Cristales incoloros o coloreados o sustancias amorfas; suelen tener un fuerte olor característico.
Tienen un efecto cauterizante local, psicotrópico (narcótico), neurotóxico (convulsivo), nefrotóxico. Dosis letal cuando se toma por vía oral - 2 g El envenenamiento por vapores de fenol es posible cuando se ingiere por la boca o en la piel. La absorción es rápida. Cuando se ingiere, el fenol es rápidamente absorbido por la sangre, transportado y distribuido por todo el cuerpo. En el hígado, el fenol sufre una biotransformación: el 10 % del fenol se oxida a fenoles diatómicos (compuestos orto y para). En caso de intoxicación por fenol en un paciente, el color verde oscuro de la orina se debe a la presencia de hidroquinona y quinhidrona en ella.
El fenol pertenece al grupo de los venenos para el hígado. Su efecto hepatotóxico se manifiesta en el desarrollo de distrofia hepática tóxica. Se expresa en un aumento del tamaño del hígado y la aparición de dolor en el hígado. Ictericia, palidez, mareos, signos de diátesis hemorrágica, fiebre, deterioro actividad mental. El efecto cerebrotóxico del fenol se manifiesta por encefalopatía hepática. formas severas la intoxicación por fenol se acompaña de pérdida del conocimiento y coma hepático. Cuando el fenol ingresa al cuerpo por la boca, hay dolores en el estómago, diarrea, a veces con sangre, vómitos de masas blanquecinas y escamosas, el olor a fenol de la boca, la orina se vuelve de color oliva. En la autopsia: las mucosas de la boca, esófago y estómago están cubiertas de manchas lechosas, duras al tacto. Hay degeneración proteica y grasa de los órganos parenquimatosos, pequeñas hemorragias en órganos internos y tejidos cerebrales.
Formaldehído
El formaldehído es un gas incoloro con un olor acre e irritante. Disolveremos bien en el agua, los alcoholes y otros disolventes polares.
formalina - solución de agua formaldehído (generalmente 37 - 40%) que contiene 6-15% de metanol (inhibidor de polimerización de formaldehído). Es un líquido incoloro con un olor acre característico.
El formaldehído se utiliza en síntesis orgánica, en la producción de resinas sintéticas y plásticos, para la síntesis de muchas drogas y tintes, para curtir cuero, como desinfectante, antiséptico y desodorante.
Al inhalar aire que contiene un gran número de formaldehído, los fenómenos de intoxicación aguda se desarrollan con lagrimeo, tos aguda, sensación de opresión en el pecho. Cuando se toma por vía oral (en la mayoría de los casos, errónea), como resultado de la absorción de formaldehído, se observa pérdida de conciencia, convulsiones, depresión de los centros nerviosos e irritación de los riñones.
Capacitación
Sangre
El examen toxicológico no requiere entrenamiento especial. Se recomienda tomar muestras de sangre no antes de 4 horas después de la última comida.
Antes del diagnóstico, no se recomienda exponerse situaciones estresantes, tomar alcohol y fumar.
Dieta y consumo medicamentos no afecta el resultado del estudio.
Orina
En la víspera de la prueba, no se recomienda comer verduras y frutas que puedan cambiar el color de la orina (remolachas, zanahorias, arándanos, etc.), tomar diuréticos.
Recoja la porción de la mañana de la orina asignada en seguida después del sueño. Antes de recolectar la orina, es necesario realizar un baño higiénico completo de los órganos genitales externos. En la primera micción de la mañana, se debe liberar una pequeña cantidad de orina (los primeros 1-2 segundos) en el inodoro, luego recoger toda la porción de orina en un recipiente limpio sin interrumpir la micción. La orina se vierte en un recipiente de plástico estéril con tapón de rosca de aproximadamente 50 ml. Al recolectar la orina, es recomendable no tocar el cuerpo con el recipiente. Es necesario entregar el recipiente con la orina al consultorio médico lo antes posible después de tomar el biomaterial.
interpretación de resultados
sangre, orina
Unidades de medida: mcg/ml.
La respuesta se da en formato cuantitativo.
FÓSIL DE CARBÓN- minerales combustibles sólidos; producto de transformación vegetal. Componentes principales: carbonizado materia orgánica, impurezas minerales y humedad. Suelen presentarse en forma de capas entre rocas sedimentarias. Se subdividen en marrones, carbones duros y antracitas. Los carbones fósiles se utilizan principalmente en la industria energética, para la producción de coque metalúrgico y en la industria química. Principales características tecnológicas: contenido de cenizas, contenido de humedad, azufre, materia volátil. Las reservas mundiales rondan los 3700 mil millones de toneladas.
Kuzbass es la principal base de combustible sólido de Rusia.
Análisis técnico de carbones
Todos los tipos de combustibles fósiles sólidos combinan dos componentes: materia orgánica y un componente mineral, que anteriormente se consideraba como lastre, pero que ahora se considera cada vez más como una fuente de materias primas minerales valiosas, en particular elementos raros y traza. Para evaluar las posibilidades y modos de procesamiento de los combustibles fósiles, se utiliza el análisis técnico para determinar las direcciones para usarlos como materias primas energéticas y químicas. El análisis técnico se refiere a la determinación de indicadores previstos para requerimientos técnicos sobre la calidad del carbón.
El análisis técnico generalmente combina métodos diseñados para determinar el contenido de cenizas, contenido de humedad, azufre y fósforo, materia volátil, calor de combustión, sinterización y algunas otras características de calidad y propiedades tecnológicas en carbones y esquistos bituminosos. No siempre se realiza un análisis técnico completo, a menudo basta con realizar un análisis técnico abreviado, que consiste en determinar la humedad, el contenido de cenizas y la materia volátil.
Humedad
Debido al hecho de que las moléculas de agua pueden unirse a la superficie del carbón por fuerzas naturaleza diferente(absorción en la superficie y en los poros, hidratación de grupos polares de macromoléculas, inclusión en la composición de hidratos cristalinos de la parte mineral) a diferentes caminos la liberación de humedad del carbón, se obtienen varios valores de su masa deshidratada y, en consecuencia, diferentes significados humedad.
La masa de carbón con el contenido de humedad con el que se envía al consumidor se denomina masa de trabajo de carbón, y la humedad que se libera cuando la muestra se seca a un peso constante a 105 °C se denomina humedad total del carbón de trabajo. masa de carbón.
El contenido de humedad de un combustible fósil se caracteriza por su contenido de humedad. Este valor se expresa como la relación entre la masa de humedad liberada a la temperatura de deshidratación y la masa de la muestra analizada. La humedad se indica con la letra W (Wasser).
La humedad del carbón reduce el peso útil durante el transporte, se gasta una gran cantidad de calor en su evaporación durante la combustión del combustible, además, el carbón húmedo se congela en invierno.
El contenido total de humedad varía con el grado de carbonización del fósil en la fila siguiente.
Turba > Carbones marrones > Antracitas > Carbones duros.
Contenido de cenizas
Los carbones fósiles contienen una cantidad significativa (2-50%) de sustancias minerales que forman cenizas después de la combustión. El residuo de ceniza se forma después de la calcinación del carbón en un crisol abierto en un horno de mufla a una temperatura de 850±25oC. La ceniza para 95-97% consiste en óxidos de Al, Fe, Ca, Mg, Na, Si, K. El resto son compuestos de P, Mn, Ba, Ti, Sb y elementos raros y dispersos.
El contenido de cenizas se indica con la letra Ad (Asche) y se expresa en % en peso. El contenido total de humedad y cenizas se denomina lastre. El contenido de las sustancias minerales reales se indica con la letra M. Se determina utilizando métodos físicos y físico-químicos (por ejemplo, microscópico, fluoroscópico, radioisótopo).
volátiles
Sustancias volátiles: vapor y productos gaseosos liberados durante la descomposición de la materia orgánica de un combustible fósil sólido cuando se calienta en condiciones estándar. El rendimiento de sustancias volátiles se indica con el símbolo V (volativ), el rendimiento sobre la muestra analítica es Va, sobre la materia seca Vd, seca y sin cenizas Vdaf. Esta característica es importante para evaluar la estabilidad térmica de las estructuras que componen la masa orgánica del carbón. La liberación de sustancias volátiles durante la calcinación sirvió de base para una de las clasificaciones de grados de carbón.
| Marca | Designacion marcas del grupo |
volátiles |
Espesor de plástico |
|
|---|---|---|---|---|
| llama larga | D | más de 37 | ||
| Gas | GRAMO | G6 G7 | más de 37 | 17 - 25 |
| grasa de gas | GJ | - | más de 31 -37 | 17 - 25 |
| Graso | F | 1ZH26 2ZH26 | mayores de 33 | 26 y más |
| coca cola grasa | CDV | KZh14 KZh6 |
25 - 31 | 6 - 25 |
| Coca | PARA | K13 K10 | 17 - 25 | 13 - 25 |
| coca cola segundo | K2 | - | 17 - 25 | |
| flaco sinterizado | sistema operativo | - | menos de 17 | 6 - 9 |
| Débilmente horneado | SS | 1CC 2CC | 25 - 35 | |
| Muy delgado | T | - | menos de 17 | |
| Antracita | PERO | - | menos de 10 | |
Calor de combustión
El calor de combustión es el principal indicador energético del carbón. Se determina experimentalmente quemando una muestra de carbón en una bomba calorimétrica o por cálculo utilizando datos de análisis elemental.
El poder calorífico superior del carbón Qs se distingue como la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de una unidad de masa de carbón en una bomba calorimétrica en oxígeno y el poder calorífico específico inferior Qi como el poder calorífico superior menos el calor de evaporación del agua. liberado y formado a partir del carbón durante la combustión. El valor calorífico más alto se determina a menudo para el estado libre de cenizas del carbón Q s af y el más bajo para el estado de trabajo Qir. D.I. Mendeleev propuso una fórmula para calcular el poder calorífico bruto según el análisis elemental (kcal / kg):
Qsaf=81°С+300Н-26(О-S), donde С, Н, О, S - fracción de masa elementos en la sustancia TGI, %.
Mayor poder calorífico de los principales combustibles sólidos:
apelmazamiento
Una de las direcciones más importantes, si no la más importante, del uso del carbón es su procesamiento en coque metalúrgico, un producto sólido de la descomposición del carbón a alta temperatura (> 900C) sin acceso al aire, que tiene ciertas propiedades. No todos los carbones son capaces de sinterizarse; cuando se calienta sin acceso al aire, pasa a un estado plástico, seguido de la formación de un residuo no volátil ligado. Si este residuo sinterizado cumple los requisitos del coque metalúrgico, entonces se habla de coque de carbón. Así, la coquización es sinterización, pero el primer concepto es más limitado. Los carbones de grados G, Zh, K, OS se sinterizan, pero el coque metalúrgico solo se puede obtener a partir de carbones de grado K o de una mezcla de carbones, que en propiedades se acerca a ellos.
Análisis elemental de TGI
Como ya se mencionó, la masa orgánica de todos los tipos de TGI consiste en C, H, O, S y N. Su cantidad total supera el 99% en peso calculado sobre la materia orgánica de cualquier carbón y turba.
El carbono y el hidrógeno están determinados por la liberación de CO2 y H2O durante la combustión de una muestra de carbón en una corriente de oxígeno. Estos óxidos son capturados en absorbedores llenos de soluciones de KOH y H2SO 4, respectivamente. Estos últimos se pesan antes y después de quemar la muestra, y el contenido de C y H en la muestra se calcula a partir de la diferencia de masa, normalmente en % en peso. Cabe señalar que en este caso los resultados pueden distorsionarse debido a la absorción de agua y dióxido de carbono, de origen inorgánico, y formado por la descomposición térmica de los componentes minerales del carbón.
En general, el azufre es más común en los carbones. Su contenido va desde fracciones de un por ciento hasta 10-12%. Existen sulfato (SSO4), pirita (Sp) y azufre orgánico (So), su contenido total se denomina azufre total (St). El contenido de azufre determinado a partir del análisis elemental es característica importante, que define los requisitos especiales para el procesamiento y uso de materias primas, caracterizadas por su alta concentración. Los productos volátiles que contienen azufre emitidos, como H2S y SO2, son extremadamente peligrosos si entran ambiente, y al diseñar la producción, se debe tener en cuenta su alta actividad corrosiva.
