ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2014, № 3, с. 3-4
УДК 662.67
ХАРАКТЕРИСТИКИ УГЛЯ КУШМУРЫНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ1
© 2014 г. Б. К. Касенов**, Б. Т. Ермагамбет*, Ж. И. Сагинтаева**, Ш. Б. Касенова**,
Е. Е. Куанышбеков**, Д. И. Смагулова**
* ТОО "Институт химии угля и технологий", Астана, Казахстан E-mail: bake.yer@mail.ru ** Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева, Караганда E-mail: kasenov1946@mail.ru Поступила в редакцию 06.05.2013 г.
Проведен химический анализ угля Кушмурынского месторождения Казахстана и его золы. Приведены данные по рентгенофазовому и термическому анализу золы этого угля. Определена химическая активность угля. Методом динамической калориметрии исследована удельная теплоемкость угля.
DOI: 10.7868/S0023117714030062
Рентгенографические исследования золы угля проводили на дифрактометре ДРОН-2.0. Условия: СиКа-излучение, №-фильтр, и = 30 кВ, / = 10 мА, скорость вращения счетчика 2 об/мин, диапазон шкалы 1000 импульс/секунд, т = 5 с, 29 = 10—90°. Интенсивность дифракционных максимумов оценивали по 100-бальной шкале. Рентгенофазовый анализ, проведенный на указанной выше установке, показал наличие в составе угля из минеральных составляющих сидерита РеС03, кальцита СаСО3, каолинита А14[814010](0Н)8, гематита Ре203.
Дериватографический (дифференциально-термический анализ с термогравиметрией) анализ угля, проведенный на приборе системы "Пау-лик— Паулик— Эрдей", показывает начало эндо-эффектов при 450, 560 и 790°С, когда на термогравиметрическую кривую накладываются эндо-эффекты разложения каолинита А14[814010](0Н)8, сидерита БеС03 и кальцита СаСО3.
Химический анализ золы показывает наличие в его составе (%): 8Ю2 23.16; Бе203 20.79; ТЮ2 0.36; А1203 2.87; Са0 49.5; Ы§0 3.6.
Влажность угля при 120°С составляет 18.6%. Для определения зольности сжигали две параллельные пробы угля при 800—850°С в течение трех часов. Зольность угля при этом составляет 23.0 ± 0.8%.
Статья выполнена в рамках этапов Подпроекта "Коммерциализация технологии производства бензина и дизельного топлива из бурых углей Казахстана", финансируемого по Проекту Коммерциализации технологий, поддерживаемого Всемирным Банком и Правительством Республики Казахстан (соглашение № 536 от 27.11.2012 г.).
Результаты химического анализа угля Кушмурынского месторождения, проведенного на элементном анализаторе "EURO ЕА 3000", показывают следующий состав (%): Сг 59.05; Нг 4.83; Nr 1.12 и Sr 1.36.
В результате проведенных лабораторных и аналитических исследований пробы угля установлено, что значение критической температуры, выше которой процесс самонагревания переходит в раннюю стадию самовозгорания, составило 82.7°C; значение константы сорбции кислорода углем в интервале температуры от 25°C до критической температуры (82.7°C) составило 0.0088 мл/(г • ч); расчетное значение максимально возможной температуры самонагревания угля с учетом температуры окружающих пород по общепринятой методике составило 38.9°C. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что пласт кушмурынского угля не склонен к самовозгоранию.
Наряду с составом и химической активностью определенный интерес представляет исследование теплофизических характеристик угля. С этой целью проведено изучение теплоемкости кушмурынского угля. Калориметрическое исследование изобарной теплоемкости угля проводили в интервале 298.15-473 К на приборе ИТ-С-400. Принцип работы калориметра основывается на сравнительном методе динамического калориметра с тепломером [1, 2]. При проведении опыта исследуемый уголь монотонно, почти линейно разогревается со скоростью около 0.1 К/с. Схема прибора позволяет проводить замер температуры в фиксированных точках через каждые 25°C. Погрешности и измерения на калориметре ИТ-С-400
4
Температурная зависимость удельной теплоемкости угля Кушмурынского месторождения, Дж/(г • К)
T, К Cp ± 5
298.15 1.1201 ± 0.0340
323 1.1652 ± 0.0309
348 1.2701 ± 0.0260
373 1.5463 ± 0.0440
398 1.7932 ± 0.0343
423 2.0918 ± 0.0385
448 2.1988 ± 0.0508
473 2.2457 ± 0.0358
не превышают ±10% согласно паспортным данным.
Проверку работы прибора проводили путем определения теплоемкости эталонного материала а-А1203. Полученное для а-А1203 значение
С) (298.15) = 76.0 Дж/(моль • К) удовлетворительно согласуется с его рекомендованной величиной 79.0 Дж/(моль • К) [3].
При каждой температуре (через 25 К) проведено по пять параллельных опытов, полученные результаты усредняли и обрабатывали методами математической статистики. Для усредненных значений удельных теплоемкостей (в пересчете на 1 г вещества) вычисляли среднеквадратичные отклонения (5) [3].
В таблице и на рисунке приведены результаты калориметрических исследований. На основании опытных данных выведено уравнение температурной зависимости удельной теплоемкости кушмурынского угля в интервале 298.15— 473 К [Дж/(моль • К)]:
Ср(уд) = -(1.2643 ± 0.0801) + + (5.5282 ± 0.3505) • 10-3Т + + (0.3216 ± 0.0204) • 105!-2.
Таким образом, впервые проведен комплекс химических и физико-химических исследований кушмурынского угля, который представляет ин-
и др.
Cp, Дж/(г • К)
Зависимость теплоемкости кушмурынского угля от температуры.
терес для определения прикладной значимости данного угольного месторождения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Платунов Е.С., Буравой С.Е., Курепин В.В., Петров Г.С. Теплофизические измерения и приборы. Л.: Машиностроение, 1986. 256 с.
2. Техническое описание и инструкции по эксплуатации ИТ-С-400. Актюбинск. Актюбинский завод "Эталон", 1986. 48 с.
3. Robie R.A., Hewingway B.S., Fisher J.K. Thermodynamic Properties of Minerals and Related Substances at 28.15 and (105 Paskals) Pressure and at Higher Temperatures. Washington: United Government Printing Office, 1978. 456 p.
ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА № 3 2014
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.