CHEMIA

Właściwości fizykochemiczne węgla.

Oznaczanie wybranych parametrów.

Wydział: Górnictwo i Geologia Sekcja VIII

Kierunek: Inżynieria Bezpieczeństwa

Semestr II Łukasz Piętowski

Rok akademicki 2008/2009

1. Wstęp teoretyczny:

Węgiel jest skałą osadową pochodzenia organicznego powstałą głównie z roślin żyjących

przed milionami lat. Pod względem chemicznym każdy węgiel kopalny jest

mieszaniną właściwej, palnej (organicznej) substancji węglowej z substancją mineralną

i wodą.

Wilgoć- każdy węgiel kamienny i brunatny zawiera pewną ilość wody, którą nazywa się

wilgocią i określa symbolem W.

Całkowitą wilgoć zawartą w węglu - W_c można podzielić na:

- wilgoć zewnętrzną, zwaną przemijającą, oznaczaną symbolem W_p,

- wilgoć wewnętrzną, zwaną wilgocią higroskopijną lub wilgocią węgla

powietrzno-suchego oznaczaną symbolem W_a.

Wilgoć węgla powietrzno-suchego (higroskopijna) jest to część wody, która pozostała

w węglu po usunięciu wilgoci przemijającej. Woda ta znajduje się w porach

i mikroszczelinach tworzących wewnętrzną powierzchnię ziaren.

Popiół- jest produktem termicznego rozkładu substancji mineralnej zawartej w węglu.

Zawartość substancji mineralnej w paliwach stałych zmienia się w bardzo szerokich granicach

od ułamka procenta w przypadku drewna do kilkudziesięciu procent (20-30) w węglach.

W laboratoriach stosujemy 3 metody oznaczania zawartości popiołu w paliwach:

1. metoda powolnego spopielania,

2. metoda szybkiego spopielania,

3. metoda bardzo szybkiego spopielania w atmosferze tlenu.

2. Zasada pomiaru

Elementarny skład węgla może być przedstawiony następującym wzorem:

C^r+H^r+O^r+N^r+S^r_pal+A^r+W^r_c=100%

gdzie:

O - zawartość tlenu,

N - zawartość azotu,

A - popiół,

W - wilgoć.

Wilgoć całkowita będąca sumą wilgoci zewnętrznej i wewnętrznej wyrażana jest

w procentach:

W_c [%] = W_p [%] + W_a [%]

Zawartość wilgoci przemijającej oblicza się według wzoru:

m1 - masa tacy z odważką przesuszeniem [g],

m2 - masa tacy z odważką po suszeniu [g],

m3 - masa tacy [g].

Zawartość wilgoci węgla powietrzno-suchego W_a oblicza się ze wzoru

gdzie:

m1 - odważka węgla przed suszeniem [g],

m2 - odważka węgla po suszeniu [g].

Zawartość popiołu w próbce analitycznej paliwa stałego (A^a) obliczamy w procentach

według wzoru:

gdzie:

m1 - masa wyprażonego naczyńka g,

m2 - masa naczyńka z odważką paliwa stałego g,

m3 - masa naczyńka z popiołem g,

3. Przebieg ćwiczenia

Popiół:

a)ważenie naczyńka porcelanowego (tygielka)

b)wyznaczenie wagi tygielka wraz z ok. 1g węgla z dokładnością do 0,0001 [g]

c)umieszczenie tygielków w piecu muflowym i poddanie węgla procesowi powolnego spalania

d)ponowne zważenie próbki

Wilgoć:

a)ważenie naczyńka szklanego

b)wyznaczenie wagi naczynka szklanego wraz z ok. 10g węgla z dokładnością do 0,0001[g]

c)wygrzewanie węgla w suszarce rozgrzanej do temperatury ok. 105-110⁰C przez co najmniej 60min.

d)ponowne zważenie próbki

4. Obliczenia

Popiół:

Tygielek nr 52 FL

waga tygielka: 21,9538 [g]

waga tygielka z węglem 22,9755 [g]

waga po spalaniu węgla 22,0012 [g]

Tygielek nrA93

waga tygielka 19,5934 [g]

waga tygielka z węglem 20,6861 [g]

waga po spaleniu węgla 19,6443 [g]

Tygielek nr D93

Waga tygielka 19,8740 [g]

waga tygielka z węglem 20,9264 [g]

waga po spaleniu węgla 19,9232 [g]

Wilgoć:

Naczyńko szklane nr 18

waga pustego naczyńka 31,5508 [g]

waga naczyńka z węglem 41,5658 [g]

waga naczyńka po odparowaniu wilgoci z węgla 41,0919 [g]

waga węgla przed suszeniem 10,015 [g]

waga węgla po suszeniu 9,5411 [g]

Naczyńko szklane nr 9

waga pustego naczyńka 39,3020 [g]

waga naczyńka z węglem 49,3983 [g]

waga naczyńka po odparowaniu wilgoci z węgla 48,9161 [g]

waga węgla przed suszeniem 10,0963 [g]

waga węgla po suszeniu 9,6141 [g]

5. Wnioski

---