К вопросу о механизме окисления каменного угля и причинах его самовозгорания Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ИНДУСТРИАЛЬНОГО ИНСТИТУТА Том 60 имени С. М. КИРОВА. Вып. III

К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ 0КИСЛЕ1ИЯ КАМЕННОГО УГЛЯ И О ПРИЧИНАХ ЕГО САМОВОЗГОРАНИЯ.

Статья 10-я.

М. Ю. Григорьев и К. К. Семенова.

О газообразных продуктах окисления углей и об изменениях в битуминозной части при окислении углей воздухом.

Изучению продуктов окисления ископаемых углей, а также и химическим изменениям в угле в процессе его окисления, посвящено значительное число работ как в нашей, так и в иностранной литературе. Интерес к подобному изучению объясняется тем, что по продуктам окисления можно судить о химической природе каменных углей. Так, Ф р. Фишер и его сотрудники путем изучения продуктов окисления угля кислородом воздуха под давлением дали веское доказательство лигнинной теории происхождения каменных углей и ароматического строения основной массы угля (Крым—химия твердого топлива).

По заданию Кузнецкого научно-исследовательского ин-та нами была проведена работа по определению количества выделяющихся при разных температурах газообразных продуктов окисления (Н20,С0г и СО) и по изучению изменения в результате окисления битуминозной части угля. Для указанной работы было взято четыре угля. Данные элементарного анализа приводятся ниже.

Таблица 1

Уголь С Н S + O + N

1. Пл. Жуоинский, шахта Журннка,

Ленинск ... ....... 83,16 5,84 11,0

2. Пл. IV Внугрен. шх. № 3, Киселевка 85,41 5.26 9,33

3. Пл. Горелый, шх. 5—6, Прокопьевск 88,42 4,05 7,53

4. Пл. IV Внутрен. шх. Коксовая,

Сталинуголь .......... 86,94 4,37 8,69

100 гр угля, измельченного под сито 900 отв. на 1 см\ загружалось в металлическую реторту. Последняя устанавливалась в широкую тигельную печь (д=12,5 см). Пространство между стенками тигельной печи и реторты заполнялось азбестовой ватой, в которую вставлялся термометр. Температура печи регу-

лировалась терморегулятором. Воздух, предварительно освобожденный от Н20 и С02 пропусканием через серную кислоту н натронную известь, подводился из газометра через дно реторты. Для равномерного распределения воздуха по всей массе угля на дно реторты клался слой несколько уплотненной асбестовой ваты. Отработанный воздух отводился через крышку реторты и последовательно проходил через 2 хлоркальциевые трубки, калиаппа-рат—хлоркальциевая трубка и поступал в газометр. Определение Н20 и С02 проводилось обычным весовым путем. Газ, собранный в газометре для определения окиси углерода, пропускался, предварительно освобожденный от водяных паров, через раскаленную кварцевую трубку, наполненную окисью меди и образующаяся двуокись углерода улавливалась едкой щелочью в калиаппарате. По привесу калиаппарата расчитывалось количество окиси углерода, выделявшейся в процессе окисления угля. Окисление угля проводилось при температурах 100°, 150°, 200* и 250°. При температуре в 100°, уголь окислялся в продолжении 12 часов. В остальных случаях—6 часов. Процент Н20,С02 и СО высчитан по отношению к углю. Полученные данные сведены в таблицу.

Таблица 2

Уголь

Изменения в весе

н,о

СО-

СО

Пл. Журинскии, шх Журинка, Лент ск

Пл. IV Внутренний, шх. № 3 Киселевка

Пл. Горелый, шх.Ь—6,Прокопьевск

100° 150° 200°

100е 150° 200° 250е

100° 150' 200° 250°

Пл. IV Внутрен- 100е

ний, шх. Кок-i 150е

совая, Ста- I 200'

линуголь 250е

+ 1,32 гр

+ 0,86 + 0,28

+ 0,94

4- 0,37

+

1,02 0,37 0,56

0,25«« 0,31% 0,99%

0,21 % 0,30% 0,80% 1,29%

0,18% 0,41 % 0,77% 1,15%

0,21% 0,92% 1,13% 1,70%

0,17% 0,22% 0,49%

0,15% 0,18% 0,21 % 0,58%

0,09% 0,12% 0,24% 0,52%

0,10% 0,12% 0,28% 0,59%

0,009% 0,013% 0,06%

0,007% 0,01% 0,05% 0,07%

следы 0,005% 0,05% 0,1%

0,(105 % 0,006% 0,04% 0,09%

1. Уголь при Т* • 150°, 200е, 250" окислялся в течение 6 часов. При 100е окислялся в течение 12 часов.

2. Проценты Н20, С02 и СО даны по отношению к углю.

3. Скорость прохождения воздуха через уголь 2 л/час.

Как видно из результатов опытов, наибольшее количество продуктов окисления дчют угли молодые—Ленинский и Киселевский. Они же дают значительные кривые при окислении 150°— 200°, которые сменяются убылью в весе у ленинского угля при температуре в 250°. Угли более зрелые—Прокопьевский—дали меньшее количество продуктов окисления и прибыль в весе даже после 6 часов окисления при температуре в 250°.

. Как исходные, так и окисленные угли подвергались эктраги-ррванию спиртобензолом в аппарате Сокслета. У извлеченных

битумов определялись числа кислотности и омыления. Полученные данные приведены в таблице.

Таблица 3

Уголь Окисления j угля Выход битума в % Число кислотности в мгр КОН Число омыления в мгр КОН

1. Пл. Горелый 1 Исходный 0,51 57,6 117,9

Ок. при 100° ! 0,88 63,96 261,26

Ок. при 250" ! 0,41 123,9 253,9

2. Пл. IV Внутренний, Исходный 1,35 80 101,7

шЛ. № 3, Киселевка Ок. 150° 1,41 81,2 116,5

Ок. 250" 1,24 85,3 128,3

3. Пл. Журинский, шх. Исходный 3,35 132,6 154,3

Журинка, Ленинск Ок. 150° 5,08 129Д 199,3

Ок. 250° 3,83 247,2 288,7

4* Пл. IV Внутренний, Исходный 0,51 91,9 264,5

шх. Коксовая, Сталин- Ок. 200е 0,47 50,3 105,2

уголь « Ок. 250° 0,79 71,7 158,0

Как видно из приведенных данных, во всех случаях наблюдается повышение выхода битума у окисленных углей. В трех случаях (пл. Горелый, пл. IV Внутренний Киселевский, пл. Жу-ринский) первоначальное повышение выхода битума сменилось понижением при температуре в 250°. Исключением является уголь шх. Коксовой. Числа кислотности и омыления в общем, за исключением того же угля шх. Коксовой, в наших опытах дали значительное повышение.