Відбір і приготування проб.
Спосіб відбору проб залежить не лише від стану матеріалу (сипучий, кусковий, твердий), але і від того, поступає матеріал без упаковки, або в тарі. При цьому слід враховувати ступінь однорідності матеріалу, умови зберігання, явище сегрегації (розслоювання) і ліквації (розслоювання при застиганні).
Розрізняють декілька методів відбору проб:
· Відбір проб сипучих матеріалів;
· Відбір проб металів;
· Відбір проб рідких матеріалів;
· Відбір проб шматкових матеріалів.
2. Паливо – це горючі речовини, які застосовуються з метою добування теплової енергії при їх спалюванні.
До палива належать існуючі в природі або штучно добуті горючі органічні речовини, в основному – вуглеводні.
природне ← ТВЕРДЕ ПАЛИВО → штучне
деревина, буре та кам’яне деревне вугілля,
вугілля, антрацит, торф, кокс, напівкокс.
горючі сланці.
Тверде паливо містить горючу органічну масу і мінеральну негорючу частину.
Негорюча маса містить вологу і неорганічні речовини – силікати, сульфати, фосфати металів і інші.
При спалюванні палива утворюється твердий залишок – зола (оксиди відповідних металів); сірка органічних сполук і сульфідів палива під час горіння переходить в токсичну речовину – діоксид сірки – SO2, сульфатна сірка залишається в золі.
Основною характеристикою палива є теплота згорання – кількість енергії у Дж, яку можна добути при спалюванні 1кг або 1м³ палива.
| Вид палива | кам’яне вугілля | бензини | природний газ |
| Qзгорання МДж/кг | 28 – 34 | ≈ 44 | 31 – 38 |
3. В твердому паливі розрізняють:
n суху;
n горючу умовну органічну;
n мінеральну масу;
n вологу.
Паливо, у тому стані, в якому воно потрапляє до споживача, називається робочим паливом.
До сухої маси відносять всю тверду частину палива без вологи.
До органічної маси відносять: вуглець, водень, кисень, азот і частину сірки. Органічна маса з горючою сіркою, яка входить до складу мінеральної частини, складає горючу масу палива.
Частина водню, яка міститься в органічній масі палива зв’язана у вигляді води з киснем. При згоранні газоподібного вільного водню з утворенням води виділяється 142-538кДж тепла. Оскільки частина тепла витрачається на випалювання води, що утворюється, то практично теплота виділяється менше, умовно вміст корисного водню визначають за формулою
Нкф=Н- 
;
де Н -загальний вміст водню;
О-вміст водню.
Решту водню відносять до баласту.
Кисень, який входить до складу органічної маси( ця часина не підлягає горінню), так само, як і нітроген відносять до баласту палива
До мінеральної частини входять: суміш різних неорганічних речовин (силікати лужних і лужноземельних металів, заліза, алюмінію, сульфати і сульфіди цих металів). Сульфіди – це горючі компоненти мінеральної частини. При спалюванні палива мінеральна частина майже повністю переходить в золу.
Негорюча частина твердого палива називається баластом. До баласту відносять мінеральні речовини, вологу, кисень, азот і частину водню. Баластом в робочому паливі прийнято вважати суму тільки золи (Аª) і вологи (Wª).
Паливо з високим вмістом баласту має низьку якість і називається низькосортним. Волога і зола палива навіть в межах одного сорту не є постійними. Тому якість палива часто визначають горючою або сухою або умовно-органічною масою. Вміст баласту в різних видах твердого палива у % наведені в таблиці.
| Паливо | Волога | Зола | ||
| Деревина | 20 – 30 | 0.5 – 1.5 | ||
| Торф | 20 – 55 | 5 – 20 | ||
| Кам’яне вугілля | 1—20 | 3 – 40 | ||
| Антрацит | 3 – 10 | 2 – 30 | ||
| Горючі сланці | 8 – 20 | 40—70 | ||
| Буре вугілля | 20 – 60 | 10 – 45 | ||
Властивості палива залежать від співвідношення окремих елементів його складу. Основними елементами палива при згоранні яких виділяється теплота, являються вуглець і водень.
Кисень у складі органічної маси, а також азот відносять до баласту палива.
Сірка міститься в паливі у трьох видах:
n у вільному стані (колчеданна);
n у зв’язаному виді (органічна);
n сульфатна.
Перші два види горючі, а сульфатна – негорюча. Горюча сірка при згоранні перетворюється в діоксид сірки, який викликає корозію котельних установок і отруює повітря, тому присутність сірки в паливі небажана. Звичайно загальний вміст сірки в твердому паливі складає 0.3 – 5%.
4. Основними методами переробки вугілля є:
- піроліз (коксування і напівкоксування) – нагрівання твердого палива у закритих реакторах без доступу повітря. При 900 – 1050ºC – високотемпературний піроліз або коксування при 500 – 550ºC – низькотемпературний піроліз або напівкоксування.
Коксування – це багатостадійний гетерогенний процес за участю твердої і паро газової фаз. Він здійснюється в спеціальних реакторах – коксових пічах, процес триває на протязі 12 – 14 годин. Після його закінчення із печі вивантажують готовий кокс (коксовий пиріг) і подають його під тушильну башту, де він зрошується водою. Але при мокрому тушінні коксу втрачається близько 50% енергії, затраченої на коксування. Нині набуває поширення метод тушіння коксу за допомогою циркулюючого інертного газу (азоту).
Продуктами коксування є:
кокс – матово-чорний твердий пористий матеріал, вміст вуглецю 97%, має високу теплоту згорання (32МДж/кг) і високу механічну міцність. Основні споживачі коксу – чорна і кольорова металургія, хімічна промисловість.
коксовий газ – утворюється в камері коксування, містить водень, метан, етилен, аміак, чадний газ, азот, пару кам’яновугільної смоли, сирого бензолу, води. Після видалення парів смоли, бензолу, аміаку і води утворюється зворотний коксовий газ, який використовують як паливо для коксових, ста ливарних та інших печей.
кам’яновугільна смола – чорно-бура рідина із специфічним запахом, в’язка, важча за воду. З неї вилучають бензол, толуол, фенол, ксилол, крезол, перидан, нафталін, антрацен і інші речовини, які необхідні для виробництва пластмас, хімічних волокон, барвників, розчинників, вибухових речовин, тощо.
сирий бензол – суміші легких ароматичних, ненасичених та інших вуглеводнів, основне джерело ароматичних вуглеводнів для народного господарства.
над смольна вода – слабкий водний розчин аміаку і амонійних солей, які використовують для виробництва добрив.
Напівкоксування кам’яного вугілля здійснюється для добування рідких вуглеводнів (бензину). Попутно утворюються напівкокс і суміш газів. Напівкокс не можна використовувати у металургії, його використовують у виробництві газифікації вугілля.