BADANIA TECHNICZNE I OZNACZENIA JAKOŚCIOWE WĘGLA

Substancja mineralna w węglu Substancja mineralna w węglu występuje w postaci formy zewnętrznej jak i wewnętrznej. Domieszki mineralne, które występują jako oddzielne ziarna nierównomiernie rozmieszczone w masie organicznej w formie wtrąceń, jak również w formie wydzielonych konkrecji, a także wypełniające pękniecia w złożach węglowych tworzą substancję mineralną zewnętrzną. Może być ona w dużym stopniu usunięta w procesach wzbogacania węgla.

Substancja wewnętrzna tworzy homogeniczną mieszaninę z substancją organiczną i nie może być usunięta za pomocą działań fizycznych. Pochodzi ona z nieorganicznych składników substancji roślinnych a więc metalicznych soli kwasów organicznych jak również ze związków będących istotnymi komponentami przyrody żywej – chlorofil, protoplazma itp.

Składniki substancji mineralnej w węglu Krzemiany: kwarc chalcedon opal Glinokrzemiany sodu i potasu: ortoklaz albit Węglany: kalcyt dolomit ankaryt syderyt smitsonit carusyt Glinokrzemiany uwodnione (minerały ilaste): kaolinit montmorillonit illit alofan

Składniki substancji mineralnej w węglu Siarczki: melnikowit piryt markasyt sfaleryt galena chalkozyn chalkopiryt Siarczany: gips epsomit melanteryt jarosyt celestyn anhydryt baryt

Składniki substancji mineralnej w węglu Wodziany i wodorotlenki: limonit getyt lepidokropit hydragilit diaspor hematyt Chlorki: halit sylwin Fosforany: apatyt fosforyt

Składniki substancji mineralnej w węglu Humiany i siarczany sodu, potasu, wapnia, magnezu i żelaza Siarka elementarna

Składniki substancji mineralnej w węglu W śladowych ilościach występują jeszcze różnorodne pierwiastki: ind In, kadm Cd, tal Tl, beryl Be, lit Li, rubid Rb, cez Cs, skand Sc, tytan Ti, chrom Cr, kobalt Co, itr Y, nikiel Ni, gal Ga, german Ge, lantan La, cyrkon Zr, molibden Mo, cyna Sn, wolfram W, ołów Pb, lutet Lu, niob Nb, miedź Cu, srebro Ag, tantal Ta, uran U, cynk Zn, bor B.

i stanowią źródło popiołu. Wymienione związki i pierwiastki rodzime stanowią przeważnie część substancji mineralnej wszystkich węgli i stanowią źródło popiołu.

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SUBSTANCJI MINERALNEJ Normy przewidują dwie metody oznaczania zawartości substancji mineralnej w węglu: Metoda ekstrakcyjna Metoda obliczeniowa

Metoda ekstrakcyjna Zasada tej metody polega na ilościowym usunięciu rozpuszczalnej części substancji mineralnej z węgla kamiennego oraz jej oznaczeniu, które przeprowadza się za pomocą kwasu solnego i fluorowodorowego. W próbce analitycznej węgla oznacza się zawartość wilgoci analitycznej, popiołu Aa oraz CO w węglanach. W węglu wyeksrachowanym oznacza się popiół i chlor. W popiele natomiast oznacza się zawartość żelaza. Mając te dane, oblicza się zawartość substancji mineralnej przy uwzględnieniu poprawki na zaabsorbowany kwas solny HCl.

Metoda obliczeniowa Zawartość substancji mineralnej w węglu kamiennym dla stanu analitycznego można obliczać za pomocą wzoru: Ma= 1,13Aa + 0,5Spa + 0,8 CO2 + 2,8 Sso4 + + 0,5 Cla + 2,8 SAa , %

Popiół Popiół jest to pozostałość składająca się z substancji mineralnej, otrzymana po całkowitym spalaniu węgla w określonej temperaturze. Podczas spalania węgla poszczególne grupy minerałów wchodzące w skład substancji mineralnej ulegają przemianom.

Grupa minerałów krzemionkowych W temp 1073 K (800 C) przekształca sieć przestrzenną. W temp 1143 K (870 C) kwarc przechodzi w trydymit.

Skalenie potasowe i sodowe W temp 1423-1473 K (1150-1200 C) topią się i ulatniają się z nich alkalia.

Minerały ilaste W temp 873-1073 K (600-800 C) tracą wodę. Kaolinit w temp 1073 K (800 C) przechodzi w sillimanit, który w temp. 1373-1423 K (1100-1150 C) w obecności topników np. żelaza, przekształca się w mulit. Illit w temp 1523-1573 K (1250-1300 C) traci potas.

Węglany Zachowują się różnie. Syderyt w temp 723-773 K (450-500 C) rozkłada się na FeO i CO2 i przechodzi w magnetyt, który już nie ulega zmianie w wyższych temp. Dolomit ulega rozkładowi w temp 1038-1168 K (765-895 C). Kalcyt rozkłada się w temp 1173 K (900 C). Powstały CaO w obecności SO3 przechodzi w CaSO4 , który w wyższych temp ulega ponownemu rozkładowi na CaO i SO3.

Siarczki Siarczki żelaza (piryt, markasyt) rozkładają się w temp 773-783 K (500-510 C) na hematyt i SO2 . Siarczki cynku i ołowiu ulegają rozkładowi w temp zbliżonych do temp rozkładu siarczków żelaza. Natomiast w temp około 1273 K (1000 C) tlenki tych metali przechodzą w stan lotny.

Uwodnione siarczany Gips, epsomit, melanteryt, jarosyt w temp 673 K (400 C) tracą wodę krystalizacyjną. W temp powyżej 1173 K (900 C) następuje termiczna dysocjacja bezwodnych siarczanów.

Wodorotlenki żelaza Tracą wodę w temp 383-423 K (110-150 C) i przechodzą w hematyt. Wodorotlenki glinu Tracą wodę krystalizacyjną w temp 873 K (600 C).

Chlorki sodu i potasu W temp 1273 K (1000 C) przechodzą w stan lotny.

Fosforany W temp około 1073 K (800 C) ulegają częściowo rozkładowi, który całkowicie się kończy w temp 1573-1623 K (1300-1350 C).

Huminiany W temp powyżej 1073 K (900 C) tracą węgiel. Tlenki sodu i potasu w temp 1173 K (900 C) przechodzą w stan lotny, a tlenki wapnia i magnezu przechodzą w siarczany.

Siarka elementarna W temp 717 K (444 C) przechodzi w stan lotny.

Skład chemiczny popiołów jest bardzo zmienny, i zawiera się w szerokich granicach: SiO2 - 5-70% Al2 O3 - 2-40% Fe2 O3 - 1-60% CaO - 1-50% MgO - 0-10% Na2O - 0-5% K2O - 0-5% SO3 - 0-15% P2O5 - 0-2% Duże znaczenie ma jakość i ilość popiołu w węglu dostarczanym do koksowni.

Typowy skład chemiczny popiołów polskich węgli GZW SiO2 - 41,50% Al2 O3 - 23,75% Fe2 O3 - 17,50% CaO - 8,40% MgO` - 1,75% SO3 - 6,05% Inne - 1% ROW SiO2 - 33,90% Al2 O3 - 21,95% Fe2 O3 - 16,55% CaO - 10,45% MgO - 5,50% SO3 - 9,55% Inne - 2,10%

Oznaczanie zawartości popiołu w węglu. Zasada oznaczania zawartości popiołu polega na całkowitym spaleniu odważki węgla i wyprażeniu otrzymanego popiołu w ściśle określonych warunkach.

Metody oznaczania zawartości popiołu metoda powolnego spopielania węgla, metoda szybkiego spopielania węgla metoda spopielania węgla w atmosferze powietrza z dodatkiem tlenu

Oznaczanie topliwości popiołu Ilość, skład popiołu zawartego w węglu oraz topliwość tego popiołu ma istotne znaczenie w energetyce zawodowej. Popiół topiący się w niskich temperaturach powoduje między innymi zalewanie i zaklejanie żużlem rusztów, uszkadzanie obudowy pieca, utrudnianie obiegu powietrza itp. Oznaczanie topliwości popiołu ma na celu podanie wskazówek, co do zachowania się węgla w trakcie spalania.

temperatura spiekania temperatura mięknięcia popiołu Metoda oznaczania topliwości popiołu polega na obserwacji i oznaczaniu charakterystycznych temperatur topliwości temperatura spiekania temperatura mięknięcia popiołu temperatura topnienia popiołu temperatura płynięcia popiołu

Temperatura spiekania rozpoczyna się nadtapianie poszczególnych ziarn popiołu na granicy ich zetknięcia, przy równoczesnym zmniejszaniu się wymiarów próbki (kształtki – stożka, walca lub sześcianu) popiołu, bez zmiany jej początkowej postaci

temperatura mięknięcia popiołu następuje pierwsza zmiana postaci lub wyglądu próbki (kształtki)

temperatura topnienia popiołu temperatura tworzenia półkuli o wysokości równej 2/3 kształtki walcowej lub sześciennej, kształtka w formie stożka przegina się tak, że jej wierzchołek dotyka podstawki

temperatura płynięcia popiołu próbka rozpływa się tworząc warstwę o grubości 1/3 wysokości półkuli, obserwowanej w temperaturze topnienia.

Ze względu na temperaturę popiołu można węgiel podzielić na: - łatwo topliwy, gdy temperatura topliwości popiołu jest niższa od 12000C - trudno topliwy, gdy temperatura topliwości popiołu jest wyższa od 13500C

Metody oznaczania topliwości popiołu Oznaczanie charakterystycznych temperatur topliwości popiołu wykonuje się dwoma metodami: - metoda bezpośredniej obserwacji - metoda mikroskopowa Do oznaczania temperatury spiekania popiołu gdy wymagana jest dokumentacja fotograficzna przebiegu zjawiska topliwości stosuje się metodę mikroskopową

Radioizotopowe oznaczanie zawartości popiołu Radioizotopowe oznaczanie zawartości popiołu przeprowadza się za pomocą miernika izotopowego ze źródłem promieniowania beta. Metody pomiaru polegają na wykorzystaniu: - zjawisk transmisji i rozproszenia promieniowania X o energii 40-60 keV - zjawisk rozproszenia promieniowania X o energii < 8 keV lub o energii , 25 keV z równoczesnym wzbudzeniem rentgenowskiego promieniowania fluorescencyjnego żelaza - zjawiska wstecznego promieniowania beta

Radioizotopowe oznaczanie zawartości popiołu Ogólnie można powiedzieć, że w metodach radiometrycznych wykorzystuje się zróżnicowanie intensywności oddziaływania promieniowania ze składnikami substancji organicznej i mineralnej węgla. Efekt oddziaływania promieniowania uwidacznia się w zmianie natężenia promieniowania przechodzącego lub rozproszonego od próbki węgla. Zastosowane mierniki wzoruje się na podstawie próbek wzorcowych.

Metoda radioizotopowego oznaczania zawartości popiołu w węglu może być stosowana przy badaniach: - węgla w złożu – cel : rozpoznanie złoża i ustalenie opłacalności jego eksloatacji, - węgla wywodzącego się z poszczególnych przodków – cel: mieszanie węgla dla otrzymania wymaganej nadawy (pod względem parametrów jakościowych), - nadawy do poszczególnych urządzeń – cel: regulacja urządzeń do wzbogacania dla osiągnięcia wymaganych produktów, - produktów przejściowych – cel: wyznaczenie sprawności technologicznej maszyn i urządzeń, - produktów końcowych – cel: wyznaczenie skuteczności procesów przeróbki mechanicznej i kontroli jakości produktów końcowych.

Siarka zawsze występuje w węglu. Zawartość siarki wynosi od dziesiątych procentu do kilku procent. Siarka w węglu występuje z reguły w dwóch formach: - związki organiczne - związki nieorganiczne Rzadko w węglach występuje siarka elementarna.

Siarka organiczna Wchodzi w konstytucyjną budowę komponentów organicznych, a więc składników egzynitowych i sklerocji Zawartość siarki organicznej jest niewielka i wynosi zwykle od 0,1 do około 0,5%

Siarka nieorganiczna Występuje w postaci dwusiarczku żelaza FeS2 – najczęściej pirytu lub markasytu bądź też w postaci skrytokrystalicznej jako melnikowit.

Piryt W polskich węglach głównym nośnikiem siarki nieorganicznej jest piryt, który może występować w postaci: Odrębnych gniazd, soczewek i buł nie związanych z węglem, Wypełnień komórek strukturalnych takich składników jak – fuzynit, semifuzynit, sklerotynit i telinit, Pseudomorfoz po komórkowatych komponentach węgla, Nawarstwień tworzących się na płaszczyznach spękań i płaszczyznach miedzywarstwowych.

Inne formy występowania siarki nieorganicznej w węglu Są to siarczany: Gips, epsomit, jarosyt, melanteryt Ich występowanie w węglu jest niewielkie – są produktami rozkładu pirytu. W trakcie wzbogacania w ośrodku wodnym rozpuszczają się i przechodzą do wód płuczkowych.

Zawartość siarki w węglu ma istotne znaczenie technologiczne. W procesie spalania węgla do atmosfery emitowany jest SO2 i SO3 a także pyły siarczanowe. Ilościowo przeważa SO2 i dlatego też przyjmuje się określone wskaźniki emisji dwutlenku siarki do atmosfery

Podstawowe określenia form występowania siarki

Siarka całkowita St Składająca się z siarki organicznej i nieorganicznej występujących w paliwie stałym

Siarka popiołowa SA Siarka zawarta w popiele paliw stałych najczęściej związana z żużlem i pyłem

Siarka palna SC Reprezentowana przez palne związki siarki w paliwie, Jest różnicą pomiędzy zawartością siarki całkowitej i zawartością siarki popiołowej

Siarka siarczanowa SSO4 Reprezentowana przez siarczany zawarte w paliwie – gips, epsomit , melanteryt, jarosyt

Siarka pirytowa Sp Siarka występująca w postaci pirytu lub markasytu

Siarka jednosiarczkowa Ss Siarka występująca w koksie i półkoksie z węgla kamiennego w postaci siarczków

Siarka nieorganiczna SM Składająca się ze związków nieorganicznych w paliwie stałym, a więc siarki siarczanowej i siarki pirytowej

Siarka organiczna SC Związana jest z substancją organiczną węgla Jest to różnica pomiędzy siarką całkowitą a zawartością siarki nieorganicznej

OZNACZANIE SIARKI METODA ESCHKI Oznaczania siarki całkowitej metoda Eschki polega na całkowitym spalaniu odważki węgla z dodatkiem mieszaniny Eschki w atmosferze utleniającej oraz na strąceniu jonów siarczanowych w postaci siarczanu barowego. Po oznaczeniu masy siarczanu barowego oblicza się na tej podstawie zawartość siarki całkowitej w węglu.

Mieszanina Eschki 2 części wagowe tlenku magnezowego MgO cz.d.a. miesza się dokładnie z 1 częścią wagową bezwodnego węglanu sodowego Na2CO3 cz.d.a. lub potasowego K2CO3 cz.d.a. Mieszanina powinna przechodzić przez sito o otworach kwadratowych 0,2mm.

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI CAŁKOWITEJ METODA SPALANIA W WYSOKIEJ TEMPERATURZE Z MIARECZKOWANIEM ALKALIMETRYCZNYM Metodę stosuje się wtedy gdy zawartość siarki w węglu nie przekracza 3%. Metoda ta jest równorzędna z metodą Eschki i polega na spalaniu próbki wegla w temperaturze 1250-13500C w atmosferze tlenu. Powstałe tlenki siarki są absorbowane w wodzie utlenionej. Wytworzony kwas siarkowy jest oznaczany alkalimetrycznie dla obliczenia siarki całkowitej

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI CAŁKOWITEJ METODA SPALANIA W WYSOKIEJ TEMPERATURZE Z MIARECZKOWANIEM JODOMETRYCZNYM Metoda ta polega na spalaniu próbki węgla w temperaturze 1250-13500C w obecności tlenu i proszku grafitowego lub żelaza, a następnie miareczkowaniu dwutlenku siarki roztworem jodu.

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI CAŁKOWITEJ W WEGLU METODA FLUORESCENCJI RENGNENOWSKIEJ Fluorescencyjna analiza rengenowska charakteryzuje się stosowaniem lampy rengenowskiej, która emitując pierwotne promieniowanie rengenowskie wzbudza atomy pierwiastków badanej próbki. Uzyskuje się efekt fluorescencyjny i porównuje z efektem uzyskanym z wzorców kontrolnych – jednorodnych próbek (pastylek) węgla z proszkiem grafitowym i bizmutanem sodu o znanej zawartości siarki całkowitej (i popiołu)

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI POPIOŁOWEJ METODĄ WAGOWĄ Metoda ta polega na ogrzewaniu odważki popiołu z wodą utlenioną H2O2 i kwasem solnym HCl; następnie strąca się jony siarczanowe w postaci siarczanu barowego i dokonuje pomiaru jego masy dla obliczenia zawartości siarki popiołowej

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI POPIOŁOWEJ METODĄ SPALANIA W WYSOKIEJ TEMPERATURZE Za pomocą tej metody można oznaczyć zawartość siarki popiołowej w paliwach stałych, których topliwość popiołu jest mniejsza od 13500C. Idea tej metody jest następująca: próbkę popiołu spala się w tlenie w temperaturze 1250-13500C. Wydzielone tlenki siarki zostają zaabsorbowane w wodzie utlenionej, w wyniku czego wytwarza się kwas siarkowy, który oznacza się alkalicznie, i na tej podstawie oblicza się siarkę popiołową

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI PALNEJ Zawartość siarki palnej oblicza się na podstawie różnicy pomiędzy zawartością siarki całkowitej a zawartością siarki popiołowej Sca = Sta - SAa

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI SIARCZANOWEJ Oznaczanie polega na ekstrakcji siarczanów z węgla roztworem kwas solnego HCl i strąceniu jonów siarczanowych w postaci siarczanu barowego. Po oznaczeniu masy powstałego siarczanu barowego oblicza się zawartość siarki siarczanowej.

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI PIRYTOWEJ Zawartość siarki pirytowej można oznaczać trzema metodami: - metoda wagowa - miareczkowa oksydymetryczna - miareczkowa komleksometryczna

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI PIRYTOWEJ Metoda wagowa Piryt zawarty w węglu utlenia się za pomocą kwasu azotowego HNO3 do siarczanów. Siarczany te strąca się z roztworu w postaci siarczanu baru. Po ustaleniu jego masy, oblicza się na tej podstawie zawartość siarki pirytowej

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI PIRYTOWEJ Metoda miareczkowa oksydymetryczna: Piryt zawarty w próbce utlenia się za pomocą kwasu azotowego HNO3 do rozpuszczalnych siarczanów. Następnie strąca się żelazo pirytowe w postaci wodorotlenku żelazowego, który rozpuszcza się w kwasie solnym HCl, i potem oznacza się w tym roztworze zawartość żelaza przez miareczkowanie dwuchromianem potasu K2Cr2O7. Na podstawie ilości żelaza oblicza się zawartość siarki pirytowej

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI PIRYTOWEJ Metoda miareczkowania kompleksometryczna: Piryt w próbce węgla utlenia się przy użyciu kwasu azotowego HNO3 do rozpuszczalnych siarczanów. Strąca się w uzyskanym roztworze żelazo pirytowe do wodorotlenku, a następnie rozpuszcza w kwasie solnym HCl. Dalej,droga miareczkowania mianowanym roztworem wersenianu dwusodowego, oznacza się zawartość żelaza. Na tej podstawie oblicza się zawartość siarki pirytowej w próbce.

RADIOMETRYCZNE OZNACZANIE ZAWARTOŚCI SIARKI CXAŁKOWITEJ W WĘGLU Metody klasyczne oznaczania zawartości siarki w węglu, aczkolwiek dokładne, wymagają sporo czasu i pracochłonnych czynności przygotowawczych oraz odpowiednich odczynników chemicznych. W związku z tym istnieje potrzeba szybkiego oznaczania siarki. Do tego można wykorzystać następujące metody: - rengenowską analizę fluorescencyjną - neutronową analizę aktywacyjną - absorbcję i rozpraszanie promieniowania jonizującego oraz promieniowania podczerwonego

ZAWARTOŚĆ WILGOCI Każdy węgiel zawiera pewną ilość wilgoci. Wyróżnia się trzy rodzaje wilgoci: - wilgoć konstytucyjna - wilgoć higroskopijna - wilgoć zewnętrzna

Wilgoć konstytucyjna Jest to woda chemicznie związana z substancja węglową

Wilgoć higroskopijna Znajduje się w powierzchniowych warstwach substancji węglowej i utrzymuje w wyniku sił adsorpcji. Jest to wilgoć, którą posiada węgiel przy względnej wilgoci powietrza 60% i temperaturze 200C. Wilgoć ta nazywana jest wilgocią węgla powietrzno-suchego. Występuje wyraźna zależność wilgoci higroskopijnej od stopnia uwęglenia

Wilgoć zewnętrzna (przemijająca) Dzieli się na powierzchniową i grawitacyjną Wilgoć powierzchniowa utrzymuje się na powierzchni cząstek węgla Wilgoć grawitacyjna ścieka z cząstek węgla pod wpływem sil ciężkości

RODZAJE WILGOCI I METODY ICH OZNACZANIA

Wilgoć przemijająca Wex Jest to część wody zawartej w węglu, która jest tracona w trakcie suszenia na wolnym powietrzu do osiągnięcia stanu równowagi z wilgocią atmosferyczną Metoda oznaczania: Suszenie na powietrzu

Wilgoć węgla powietrzno-suchego Wh Jest to część wilgoci całkowitej, która pozostaje w węglu po wysuszeniu go na powietrzu i osiągnięciu przez niego stanu równowagi z wilgocią atmosferyczną. Metody oznaczania: - metoda suszarkowa w atmosferze powietrza - metoda suszarkowa w atmosferze azotu - metoda destylacyjna

Wilgoć całkowita Wt Jest to łączna zawartość wilgoci przemijającej i wilgoci w węglu powietrzno-suchym Metoda oznaczania dwustopniowego: I stopień – suszenie na powietrzu II stopień – metoda suszarkowa lub metoda destylacyjna Metoda oznaczania jednostopniowego: Metoda suszarkowa w atmosferze powietrza Metoda suszarkowa w atmosferze azotu Metoda destylacyjna

Wilgoć analityczna Wa Jest to wilgoć, którą traci próbka analityczna podczas suszenia w temperaturze 105-1100C lub przez destylację Metody oznaczania: - metoda suszarkowa w atmosferze powietrza - metoda suszarkowa w atmosferze azotu - metoda destylacyjna

OZNACZANIE CIEPŁA SPALANIA I WARTOŚCI OPAŁOWEJ Ilość energii cieplnej, którą można uzyskać z węgla, jest obok stopnia uwęglenia najważniejszym parametrem określającym wartość użytkową węgla. Miarą tej wielkości jest ciepło spalania i wartość opałowa

Ciepło spalania Jest to ilość ciepła wydzielająca się przy całkowitym spalaniu jednostki paliwa stałego w bombie kalorymetrycznej, w atmosferze tlenu, w odniesieniu do temperatury 250C.

Oznaczanie ciepła spalania w bombie kalorymetrycznej jest metoda szybką i bardzo dokładną. Znaczna ilość paliwa spala się w tlenie, pod zwiększonym ciśnieniem, a zawarta w węglu siarka spala się do trójtlenku i w połączeniu z wodą tworzy kwas siarkowy. Podobnie z azotu tworzy się kwas azotowy. Powstająca w czasie spalania woda pozostaje, przy spalaniu w kalorymetrze, w stanie ciekłym – natomiast w palenisku otwartym odparowuje. Stąd bierze się różnica między efektami cieplnymi spalania w kalorymetrze (ciepło spalania) i palenisku (wartość opałowa)

Wartość opałowa Wartość opałowa paliwa stałego jest to ciepło spalania, pomniejszone o ciepło parowania wody wydzielonej podczas spalania z paliwa i powstałej z wodoru zawartego w paliwie.

WŁASNOŚCI KOKSOWNICZE Węgle w trakcie koksowania (ogrzewania bez dostępu powietrza w specjalnych komorach) przy osiągnięciu pewnej temperatury przechodzą w stan plastyczny. Ogrzewane dalej dają części lotne, a także inne produkty oraz porowatą twardą pozostałość - koks. Własności węgli, które określają ich przydatność jako surowca do produkcji koksu: - zawartość części lotnych, - zdolność spiekania, - wskaźnik wolnego wydymania, - ciśnienie rozprężania - własności plastometryczne

Oczywiście nie bez znaczenia są inne własności węgla, jak np.: zawartość popiołu i skład chemiczny popiołu, Zawartość siarki Zawartość wilgoci

Oznaczenie zawartości części lotnych Części lotne powstają w węglu wskutek jego rozkładu termicznego Części lotne można zdefiniować jako stratę, która następuje w trakcie ogrzewania próbki w zamkniętym naczyńku (tyglu), w ściśle określonej temperaturze i jednostce czasu, pomniejszoną o zawartość wilgoci.

Na ilość wydzielonych części lotnych mają wpływ takie czynniki jak: - uziarnienie próbki - zawartość popiołu - temperatura - materiał tygla - czas ogrzewania

Części lotne: Jest to część bezwodnej masy węgla, która podczas prażenia bez dostępu powietrza przechodzi w stan lotny Koksik: (nielotna pozostałość) część bezwodnej stałej masy węgla, która powstaje podczas prażenia bez dostępu powietrza

WSKAŹNIK WOLNEGO WYDYMANIA Próbka węgla przechodząc przez stan plastyczny podlega wydymaniu; zjawisko to związane jest ze zwiększaniem się objętości, a w przypadku stawianego oporu ze strony ściany pieca również z wywieraniem ciśnienia przez próbkę na tę ścianę. Ciśnienie to nazywa się ciśnieniem rozprężania i może być bardzo niebezpieczne dla ścian komór koksowniczych.

WSKAŹNIK WOLNEGO WYDYMANIA Wskaźnik wolnego wydymania oznacza się na podstawie profilu koksiku wzorcowego najbardziej zbliżonego do zarysu otrzymanego koksiku.

Zdolność spiekania Bardzo ważnym wskaźnikiem węgla jest jego zdolność spiekania. Spiekalność jest wypadkową pewnych charakterystycznych własności węgla, uwarunkowaną przede wszystkim możliwością przechodzenia w stan plastyczny w wyniku ogrzewania bez dostępu powietrza. Na spiekalność poza czynnikami naturalnymi (stopień uwęglenia, skład petrograficzny) mają wpływ takie czynniki jak: uziarnienie, szybkość ogrzewania, przebieg odgazowania, zmiany objętości węgla w czasie ogrzewania.

Spiekalność to jeden z najważniejszych parametrów jakościowych w klasyfikacji węgla. Spiekalność określa przydatność węgla do zastosowania w wielu procesach przetwórczych: koksowania, zgazowania, Wytlewania Dwie metody oznaczania spiekalności: - metoda Rogi -metoda Gray-Kinga

OZNACZANIE ZDOLNOŚCI SPIEKANIA METODĄ ROGI Oznaczanie spiekalności metoda ROGI polega na szybkim odgazowaniu mieszanki węgla z antracytem wzorcowym (jako dodatkiem schudzającym) pod stałym ciśnieniem i na oznaczaniu wytrzymałości mechanicznej otrzymanego koksiku metoda bębnowania. Zdolność spiekania węgla wyraża się liczbowo (liczba ROGI) obliczaną wzorem uwzględniającym masy odsianego koksiku po kolejnych cyklach bębnowania.

Podział węgli wyrażony liczbą ROGI - węgle nie spiekalne 0 - węgle b. słabo spiekalne <20 - węgle słabo spiekalne 20-30 - węgle średnio spiekalne 30-40 - węgle dobrze spiekalne 40-60 Węgle b. dobrze spiekalne >60

Klasyfikacja węgli ze względu na zdolność spiekania – liczba ROGI Typ węgla Liczba RI 31 <5 32 5-40 33 40-55 34 >55 35 >45 36 >45 37 >5 38 <5 41; 42; 43 nie normalizuje się

OZNACZANIE ZDOLNOŚCI SPIEKANIA METODĄ GRAY-KINGA Zasada tej metody polega na ogrzaniu węgla bez domieszek schudzajacych (gdy węgiel nie zwiększa lub nieznacznie zwiększa swoją objętość) albo z domieszkami schudzającymi (gdy węgiel znacznie zwiększa swoja objętość podczas ogrzewania). Następnie porównuje się wygląd i kształt otrzymanego koksiku z wzorcami.

Spiekalność węgli o różnym stopniu uwęglenia

OZNACZANIE CIŚNIENIA ROZPRĘŻANIA W temperaturach 350-5200C węgiel przechodzi w stan plastyczny. W stanie plastyczności następuje wzrost wydzielania się gazów. Gazy rozkładowe gromadzą się wewnątrz masy plastycznej, tworząc pory (kawerny), w których ciśnienie wzrasta do pewnego stopnia, po czym gazy te uchodzą na zewnątrz. Ciśnienie to nazywamy ciśnieniem rozprężania.

Ciśnienie rozprężania jest to maksymalne ciśnienie, które występuje podczas ogrzewania próbki węgla w stałej objętości w ściśle określonych warunkach. Ciśnienie rozprężania jest cechą charakterystyczną węgli, dającą w przybliżeniu ocenę zachowania się węgla w trakcie koksowania.

Własności plastyczne - dylatometria W wyniku ogrzewania węgla bez dostępu powietrza otrzymuje się stałą pozostałość – koks. Tylko węgle koksujące (same lub w mieszankach) posiadają zdolność przechodzenia w stan plastyczny w obszarze temperatur 350-5200C. Jest to warunek konieczny dla otrzymania koksu metalurgicznego. Oznaczenia własności plastycznych (kontrakcji, dylatacji) węgla służy do jego przydatności technologicznej w produkcji koksu.

Oznaczanie własności dylatometrycznych Metoda oznaczania polega na pomiarze zmian długości słupka węglowego, zachodzących w trakcie powolnego ogrzewania, i wyznaczaniu wartości liczbowych skurczu i wydymania węgla – wskaźników dylatometrycznych.