Steenkoolanaliseringstegnieke is spesifieke analitiese metodes wat ontwerp is om die spesifieke fisiese en chemiese eienskappe van steenkool te meet. Hierdie metodes word hoofsaaklik gebruik om die geskiktheid van steenkool vir kooksing, kragopwekking of vir ysterertssmelting in die vervaardiging van staal te bepaal.
thumb|center|700px|Komponente in steenkool.
Afkortings
Afkorting Basis Analise Beskrywing so / SO - Soos ontvang (Engels = as received) ld / LD - Luggedroog (Engels = air dry) d / D - Droog / vogvry dav / DAV - Droë asvry (Engels = dry ash-free) M / m SO Kort Massa / massa % van totale vog = oppervlakvog + inherente vog Ms / ms SO Kort Massa / massa % van oppervlakvog Mr / mr LD Kort Massa / massa % van residuele vog Mi / mi LD Kort Massa / massa % van inherente vog VS LD Kort Vlugstofinhoud VK LD Kort Vaste koolstof A / a LD Kort Massa / massa % as C / c LD Vol Massa / massa % koolstof H / h LD Vol Massa / massa % waterstof O / o LD Vol Massa / massa % suurstof N / n LD Vol Massa / massa % stikstof S / s LD Vol Massa / massa % swael CV LD Vol Hittewaarde (Engels = "calorific value") GCV LD Vol Bruto hittewaarde (Engels = "gross calorific value") NCV SO Vol Netto hittewaarde (Engels = "net calorific value")
Definisies kortliks
Term Engels Afkorting Beskrywing Steenkool soos ontvang as received coal Steenkoolso Steenkool soos dit van die myn vervoer word. Dit bevat steeds oppervlakvog. Luggedroogde steenkool air-dried coal Steenkoolld Steenkool waarvan die oppervlakvog verwyder is deur dit te droog by maksimum 40°C. Dit bevat steeds inherente vog. Droë steenkool dry coal Steenkoold Steenkool waarvan alle vog verwyder is deur dit te droog by ongeveer 105°C. Droë asvrye steenkool dry ash-free coal Steenkooldav Steenkool sonder enige vog en as. Dit is nie moontlik om die as van die suiwer steenkool te skei nie, maar hierdie is bloot 'n term wat gebruik word. Oppervlakvog superficial moisture ms / Ms / SM Alle vog wat aan die steenkool vassit. Dit word verwyder deur die steenkool in die son te droog of in 'n oond te bak by 40°C. Die persentasie oppervlakvog (ms) is op 'n SO-basis. Residuele vog residual moisture mr / Mr / RM Alle vog wat nog in die steenkool se krake, porieë en kapillêre oorbly nadat die steenkool gedroog is by 40°C. Residuele vog word verwyder deur steenkool te bak by 105°C. Die persentasie residuele vog (mi) is op 'n LD-basis. Nadat vog verwyder is by 105°C is die oorblywende vog weglaatbaar klein. Inherente vog inherent moisture mi / Mi / IM Inherente vog word bepaal by standaardkondisies (temperatuur en humiditeit). Die doel daarvan is om die karakter van die steenkool te bepaal sodat dit sinvol met ander steenkool vergelyk kan word. Die monster word ook op die ou einde tot ongeveer 105°C verhit. Die persentasie inherente vog (mi) is op 'n LD-basis. Wanneer inherente vog saam met oppervlakvog en totale vog genoem word, dan word residuele vog eintlik bedoel. Totale vog total moisture m / M / TM Totale vog (Mt) = oppervlakvog (Ms) + residuele vog (Mr) Vlugstofinhoud volatile matter vs / VS Word verwyder deur die steenkool te bak vir 7 minute teen 900°C sonder enige lug, dus vind daar geen verbranding plaas nie. As ash a / A Alle materiaal wat oorbly wanneer steenkool volledig verbrand word. Die persentasie as (a) is op 'n LD-basis. Vaste koolstof fixed carbon vk / VK %VK = 100 - vs - a - mi Kortanalise proximate analysis - Vaste koolstof, vlugstofinhoud, as, inherente vog Element-, uitgebreide- of volanalise ultimate analysis - Bestaan uit koolstof, waterstof, suurstof, stikstof en swael. Suurstof word verkry van die balans: o = 1 - c - h - o - n - s - a - mi Hittewaarde calorific value CV Die hitte wat vrygestel word wanneer steenkool verbrand word. Dit word gewoonlik gerapporteer as MJ/kg luggedroogde steenkool.
Definisies
Oppervlakvog
Oppervlakvog is die vog wat verwyder word wanneer steenkool soos ontvang (steenkoolso) na lugdroë steenkool (steenkoolld) gedroog word. Oppervlakvog is dus die verskil tussen totale vog (M) en residuele vog (Mr):
Die massa persentasie oppervlakvog is gebaseer op steenkool soos ontvang (steenkoolso):
waar:
= Gewig van monster soos ontvang. = Gewig van monster sonder oppervlakvog (40 °C).
Of
Oppervlakvog word bepaal deur die steenkool soos ontvang in lug te droog teen 'n temperatuur van nie meer as 40°C tot die sogenaamde lugdroë toestand (geen sigbare water op die steenkool nie). Hierdie metode word slegs vir grootmaat steenkool inkremente gebruik, byvoorbeeld voor siftingsanalise.
Hoekom oppervlak vog gemeet word
Dit is die eerste stap om die totale vog in die steenkool te meet.
Residuele vog
Residuele vog (Mr) is die vog wat in die steenkool agterbly nadat die oppervlakvog (Ms) verwyder is by ongeveer 40°C. Met ander woorde, dit is die vog wat nog teenwoordig is in luggedroogde (LD) steenkool. Residuele vog kom voor in die porieë en kapillêre van die steenkool en kan slegs verwyder word by temperature van ongeveer 105°C. By 105°C is die hoeveelheid vog in die steenkool weglaatbaar klein. Die rede hoekom dit tot 105°C verhit word is omdat vlugstof inhoud by ongeveer 105°C begin verwyder word. Dit is dus om te verhoed dat vlugstofinhoud verwyder word en dat dit by residuele vog gerapporteer word.
Die massa persentasie residuele vog is gebaseer op luggedroogde steenkool (LD):
waar:
= Gewig van monster sonder oppervlakvog. = Gewig van monster by 105 °C
Analise
Residuele vog word kortliks soos volg bepaalː Berei 'n monster voorberei deur dit te maal tot minus 200 mikron. Verwyder die oppervlakvog deur te bak by 'n temperatuur van ongeveer 40°C of laat dit in die son lê totdat geen vog op die oppervlak waargeneem kan word nie. Neem die gewig. Bak die monster verder by 105 ± 5°C. Neem die gewig. Die residuele vog is die massaverlies.
Hoekom residuele vog gemeet word
Dit is die tweede stap om die totale vog in die steenkool te meet.
Inherente vog
Inherente vog is basies dieselfde as residuele vog. Die verskil is dat inherente vog bepaal word deur die monster na 'n gestandaardiseerde ewewigsvog (tipies 30 °C en 96-97% relatiewe humiditeit) te bring en dan te verhit tot 105 ± 5 °C.
Die massa persentasie inherente vog is gebaseer op die steenkool by ewewigstoestande:
waar:
= Gewig van monster by gestandaardiseerde ewewigsvog (30 °C en 96-97% relatiewe humiditeit). = Monster by 105 °C
Analise
Inherente vog word kortliks soos volg bepaal: Berei 'n monster voor deur dit te maal tot minus 200 mikron onder standaard toestande. Verwyder oppervlakvog deur dit in die son te bak of in 'n oond by ongeveer 40°C. Bring die monster na 'n gestandardiseerde ewewigsvog (tipies 30 °C en 96-97% relatiewe humiditeit). Omdat die humiditeit so hoog is, sal die monster gewoonlik weer vog opneem. Dit is daarom dat inherente vog gewoonlik hoër is as residuele vog. Neem die gewig van die monster. Bak die monster verder by 105 ± 5 °C. Neem die gewig. Die inherente vog is die massaverlies.
Hoekom inherente vog gemeet word
Inherente vog word bepaal om die karakter van die steenkool te bepaal sodat dit vergelyk kan word met ander steenkool. Dit word nie gebruik om die totale vog van die steenkool te bepaal nie. Daarvoor word residuele vog gemeet.
Verskil tussen residuele vog en inherente vogː
Residuele vog is makliker om te bepaal en is 'n stap om die totale vog van die steenkool te bepaal. Inherente vog word bepaal om die karakter van die steenkool te bepaal sodat dit vergelyk kan word met die karakter van ander steenkool.
Totale vog
Totale vog = oppervlakvog + residuele vog
Daar is drie metodes om totale vog te bepaal:
Distillasie met tolueen droging teen 105°C met 'n stroom stikstof droging teen 105°C met 'n lugstroom (slegs vir nie-oksiderende kole met 'n hoër rangorde).
Die metode wat die meeste gebruik word, is:
Dryf alle oppervlakvog af deur die steenkoolmonster te bak by 40°C. Meet die gewig. Dryf al die residuele vog af deur die steenkoolmonster verder te bak by 105 ± 5 °C. Meet die gewig. Die totale vog is gelyk aan die totale massaverlies.
Die totale vog massafraksie is gebaseer op 'n SO-basis en kan ook gegee word in terme van die oppervlakvog (ms) en residuele vog (mr):
In baie gevalle word die formule vir totale vog gebruik in terme van inherente vog (mi). Met ander woorde:
In so 'n geval word residuele vog eintlik bedoel.
Kyk Formules vir die afleiding van hierdie formule.
Hoekom totale vog gemeet word
Totale voginhoud is een van die belangrikste parameters wat gemeet word van steenkool. Dit is omdat vog geen hittewaarde het nie.
Hittewaarde (CV): Hoe hoër die vog, hoe laer is die energie-inhoud per eenheid gewig van die steenkool. Verbrandingsdoeltreffendheid: Hoë totale vog kan verbrandingsdoeltreffendheid verlaag aangesien bykomende energie benodig word om die vog tydens verbranding te verdamp. Hantering en berging: Hoë voginhoud kan lei tot spontane ontbranding en agteruitgang van steenkool tydens berging. Industriële toepassings: Vir toepassings soos kooksproduksie, kragopwekking en vergassing, is voginhoud noodsaaklik vir die optimalisering van prosesse en om konsekwente werkverrigting te verseker.
Vlugstofinhoud
Die vlugstofinhoud word bepaal deur die verlies in massa wanneer droë steenkool (geen vog) verhit word sonder kontak met lug onder gestandaardiseerde toestande. Dit word gedoen as deel van die kortanalise.
Minerale materiaal wat met die monster geassosieer word, kan ook massa verloor. Die omvang van die verlies is afhanklik van die aard en hoeveelheid van die minerale teenwoordig. Wanneer die karbonaatinhoud van 'n steenkool hoog is, kan 'n regstelling na die inhoud van vlugtige stowwe gemaak word vir die verlies aan koolstofdioksied wat tydens die bepaling plaasvind.
Ontleding
Verwyder alle oppervlakvog teen 40°C Verwyder alle inherente vog by 105°C verwyder is, word 'n steenkoolmonster vir 7 minute by 900°C verhit sonder kontak met lug. Die persentasie vlugtige materiaal word bereken uit die verlies in massa van die monster na aftrekking van die verlies in massa as gevolg van vog.
Toepassing
Die vlugstofinhoud dui die gemak van ontsteking en verbranding van die steenkool aan. Hoër vlugtige stowwe beteken tipies dat die steenkool makliker ontbrand en vinniger brand.
Vaste koolstof
Vaste koolstof word bepaal deur die kortanalise, gebaseer op luggedroogde steenkool (LD-basis).
Die massa persentasie vaste koolstof word soos volg bepaal:
%Vaste koolstof = 100 - %as - %vlugstowwe - %inherente vog
As
As bestaan uit alles wat nie kan brand nie:
Silika (SiO2) Alumina (Al2O3) Ysteroksiede (Fe2O3 en Fe3O4) Kalsiumoksied (CaO) Magnesiumoksied (MgO) Natriumoksied (Na2O) Kaliumoksied (K2O) Titaandioksied (TiO2) Koolstof (as karbonate: –CO3) Swael (as sulfate –SO4) Fosfor (as fosfate –PO4) Spoorhoeveelhede van swaar metale en ander: Arseen (As) Lood (Pb) Kwik (Mg) Chroom (Cr) Kadmium (Cd)
Toepassing
'n Hoë asinhoud kan die hittewaarde van die steenkool verlaag en meer erosie aan toerusting veroorsaak. Die asinhoud word ook gebruik om te bepaal hoeveel voorsiening gemaak moet word vir ashope.
Droë steenkool
Droë steenkool (D) is die steenkool sonder vog. Dit is dus steenkool wat teen 105°C gebak het om alle vog te verwyder. Dit bevat dus nog as, vlugstofinhoud en vaste koolstof.
Droë asvrye steenkool
Droë asvrye steenkool (DAV) is die steenkool sonder as en vog. Omdat dit onmoontlik is om die as van die werklike steenkool te skei is droë asvrye steenkool nie iets wat fisies kan bestaan nie, maar dit is bloot 'n term wat gebruik word.
Dit bestaan uit komplekse koolstofverbindings van verskillende groottes/lengtes en bevat die elemente C, H, O, N, S.How is the chemical equation for coal determined? (Quora) Die groter/langer koolstofverbindings sal in die kortanalise rapporteer as vaste koolstof en die korter verbindings sal rapporteer as vlugstofinhoud.