Skład chemiczny popiołu węgla ? zachowanie się podczas pirolizy, wpływ na jakość koksu

W termicznych procesach przetwórczych węgla substancja mineralna ulega rozkładowi i oddziałuje na przebieg procesu pirolizy substancji organicznej, wpływając na kinetykę procesu oraz wydajność i skład chemiczny otrzymanych produktów [1].

Popiół, to nieorganiczna pozostałość po spaleniu węgla jest niepalną częścią substancji węglowej, a jego skład i chemiczny charakter różni się od pierwotnej substancji mineralnej. Substancja mineralna węgla jest źródłem popiołu i pierwiastki w niej zawarte tworzą jego finalny chemiczny skład. Główne składniki substancji mineralnej to: krzemiany, glinokrzemiany, siarczki, siarczany, węglany, fosforany, wodorotlenki, tlenki i chlorki.

Z uwagi na formę występowania w węglu substancję mineralną dzielimy na wewnętrzną
i zewnętrzną. Podczas spalania węgla poszczególne grupy minerałów wchodzące w skład substancji mineralnej ulegają rozlicznym przemianom. Dzięki tym przemianom popiół otrzymany z węgla ma swój niepowtarzalny skład chemiczny [2].

Badania dowodzą, że wapń, żelazo i magnez posiadają katalityczny wpływ w procesie pirolizy węgla wpływając na stopień jego konwersji i plastyczność. Związki krzemu zaś wyraźnie hamują szybkość konwersji i obniżają plastyczność [1]. Reaktywność koksu wzrasta wraz z zawartością Fe₂O₃ ze względu na silnie katalityczny wpływ tego tlenku na reakcję Boudouarda. Badania dowiodły, że gdy wzrasta stosunek Fe?Ca / Al?Si, reaktywność koksu również wzrasta. Tlenki żelaza podwyższają reaktywność tworzącego się koksu w zakresie temperatur 600-1000?C, podczas gdy tlenki glinu i krzemu obniżając ją do osiągnięcia 800?C. CaO, FeO, Fe₂O₃, K₂O i Na₂O są katalizatorami reakcji Boudouarda, za to P₂O₅, SiO₂, Al₂O₃ ? inhibitorami. Wpływ związków żelaza uzależniony jest najbardziej od udziału alkaliów i jest niekorzystny dla jakości koksu, za to dodatek piasku i związków krzemu zwiększa kwasowość popiołu, ale pogarsza jakość koksu poprzez zwiększenie zawartości popiołu [4, 5].

ITPE od lat posiada w zakresie usług akredytowane badania składu chemicznego popiołu w paliwach stałych.

Zapraszamy do współpracy ? Laboratorium Chemii Analitycznej.

Przygotowały: Edyta Misztal, Barbara Jagustyn

_Literatura:

_{1. Świetlik U., Wiktorski T., Wpływ substancji mineralnej na proces pirolizy węgla koksującego; Karbo 2006, nr 1, s. 13-18.}

_{2. Materiały z wykładów – ?Nowoczesne metody zarządzania i technologii w koksownictwie?, AGH Kraków 2009.}

_{3. Badania własne ITPE 2008-2020.}

_{4. Buszko R., Mianowski A., Wskaźniki CRI i CSR wysokogatunkowego koksu wielkopiecowego jako kryterium oceny właściwości węgli koksujących, Karbo, 2001, nr 2, s. 66- 71.}

_{5. Węgiel J., Machowska H., Srzednicka E., Badania wpływu niektórych substancji mineralnych w węglu kamiennym na reaktywność otrzymanego koksu, Koks Smoła Gaz, 1991, nr 5, s. 111.}