1. UVOD Ugalj је fosilno gorivo које se vadi iz zemlje različitim rudarskim metodama. Ugalj je crna ili crno-smeđa sedimentna stena. Sastoji se primarno od ugljenika i idrokar!onata idrokar!onata i drugi elemenata. Ugalj je veoma va"no gorivo i izvor električne energije. Ugalj je gorivi sediment. #rete"no se sastoji od ostataka$ odnosno produkta produ kta raspada !iljaka$ a nastao je od treseti%ta iz daleke pro%losti. pro%losti. #roces #roces pougljenjivanja ostvaruje se postepenim pove&avanjem relativnog sadr"aja ugljenika '() uz istovremeno smanjivanje relativnog sadr"aja kiseonika '*₂)$ azota '+₂)$ vodonika ',₂). mamo niz sukcesivni pretvaranja !ijni ostaci i drvo--trest-lignit--mrki ugalj--kameni ugalj--kameni ugalj. /aj /aj proces je trajao stotinama miliona godina. #ostoje razne metode za klasifikaciju prema porijeklu$ namjeni$ starosti$ toplotnoj mo&i drugim oso!ina ma uglja. Treset je vrsta tla koja nastaje u vla"nim stani%tima umjerenog umjerenog klimatskog pojasa$ talo"enjem djelimičnim raspadanjem !iljnog materijla. *n se su%i i koristi kao gorivo. Sadr"aj ugljenika je 00-102. 3oličina vlage je izuzetno visoka i kre&e se od 14-542. Lignit se odlikuje očuvanom drvenastom strukturom$ !lijedo su mrke ili prljavo "ute !oje. Sadr"aj ugljenika je 10-642$ vodonika do 0.02 u suvoj materiji$ kiseonika 70-842$ pepela 6 do 9:2 i vlage 84-142. 84 -142. /oplotna /oplotna vrijednost iznosi 6.0-97.1 ;<=kg. Mrki ugalj se odlikuje sla!ije odr"anom drvenastom strukturom$ mrke je do crne !oje. Sadr"aj ugljenika je 64->42$ vodonika 8 do 02$ kiseoniak 9>-702$ pepela do 702$ isparljivi materija :0-042. /oplotna /oplotna vrijednost vrijednost iznosi od 91.6-75.7 ;<=kg. *d kamenog uglja se razlikuje$ %to pored umusni sadr"i izvjestnu količinu umusni kisjelina. Kameni ugalj se dijeli na vi%e podgrupa. 3ritetijum za klasifikaciju je količina isparljivi supstanci. Antracit ima : do 62 isparljivi isparljivi supstanci$ poluantracit >-972$ mr%avi mr%avi kameni ugalj 97 do 9>2$ masni kameni ugalj 9>-802$ gasni kameni ugalj 88-8>2 i gasnoplameni zgalj 86-:02 isparljivi supstanci. Sadr"e ugljenika >4-582$ pepela 4.0 do :42$ a toplotna mo& se kre&e od 75.8 do 86.6 ;<=kg. /oplotna /oplotna mo& ja osnovno o!ele"je o!ele" je uglja. ?azlikujemo donju i gornju toplotnu top lotnu mo& uglja.
2. SIROVIN 1
Ugalj je sam po se!i sirovina. Sirovine su materijali koji su pronađeni u prirodi i koji nisu izmjenjeni procesom prerade. *n je sirovina koja se do!ija iskopavanjem i koristi se u istoj formi u kojoj je i iskopan. +ije nepodan tenolo%ki proces prerade da !i on mogao !iti upotrije!ljen osim činjenice da mora !iti transportovan. Ugalj je na osnovu svoji oso!ina i načina do!ijanja podijeljen u izvjestne grupe 7.9 /reset 7.7 @ignit 7.8 ;rki Ugalj 7.: 3ameni Ugalj
7.9 TRST Treset je tamnosmeđi do crni organski talog koji nastaje razgradnjom te raspadom maovina$ trave i sta!ala u vla"nim i močvarnim područjima$ predstavlja taloge sagnjile vegetacije. *!lici treseta u prirodi su močvarno !lato$ !are i %ume močvarnog zemlji%ta. /reset va"i kao va"an izvor goriva u pojedinim djelovima svijeta. +a Aemlji postoji oko : trilijuna mB treseta$ koji pokriva oko 72 Aemljine povr%ine 'oko 8$444.444 km C)$ i sadr"i oko >.444$444.444 terad"ula energije. *ko 142 svjetski močvarni područja je treset. *ko 62 od ukupni nalazi%ta treseta iskori%tava se za poljoprivredu i %umarstvo. U odgovaraju&im uslovima treset &e se pretvoriti u ugalj lignit tokom du"eg geolo%kog vremenskog razdo!lja. /reset nastaje kada !iljni materijal$ o!ično u močvarnim područjima$ ne mo"e istruliti djelovanjem kisjeline u anaero!nim uslovima. Sastoji se uglavnom od močvarnog rastinja drve&a$ trava$ gljiva$ kao i drugi vrsta organski ostataka 'kao %to su insekti i "ivotinjski ostatci). #od određenim uslovima raspad tog !iljnog materijala z!og nedostatka kiseonika je spriječen$ %to koristi areolozima jer se u takvim uslovima organski ostaci mumificiraju prirodnim putem i ostaju sačuvani. Sloj treseta raste$ a stepen razgradnje zavisi prvenstveno od njegovog sastava i stepena natopljenosti vodom. /reset formiran u vrlo vla"nim uslovima akumulira se mnogo !r"e i manje je razlo"en nego onaj koji se stvara na suvim mjestima. *va oso!ina treseta omogu&ava klimatolozima da ga koriste kao pokazatelj klimatski promjena. #od određenim uslovima$ treset je najraniji stepen stvaranja uglja. De&ina moderni treseti%ta formirana je na visočijim geografskim %irinama nakon povlačenja ledenjaka na kraju poslijednjeg ledenog do!a. +aslage treseta rastu vrlo polako$ po stopi od oko milimetra na godinu. /reset se formirao tokom 814 milijona godina$ a sadr"i 004 Et uglja.
2
Slika 9. /reset 'floret.r$ 7499. godina) /reset je mekan i lako se sa!ija. #od pritiskom voda izlazi iz treseta. +akon su%enja treset se mo"e koristiti kao gorivo. U nekim zemljama treset je industrijski va"an izvor energije. U mnogim zemljama$ gdje su sta!la rijetka$ treset je vjekovima kori%ten za kuvanje i grijanje u doma&instvima. zolaciona svojstva treseta korisna su u industriji. Aapaljeni treset koristi se za su%enje sladnog ječma u destilerijama %kotskog viskija. /o daje %kotskom viskiju prepoznatljiv ukus po dimu. #ored oso!ina koje treset čini korisnim $ s vremena na vrijeme on izaziva oz!iljne pro!leme. 3ada se osu%i$ on predstavlja veliki rizik od %umski po"ara jer zapaljeni treset mo"e goreti jako dugo. /reset se čak mo"e zapaliti ispod tla. +alazi%ta treseta takođe uzrokuju velike nevolje graditeljima različiti o!jekata$ puteva i "eljeznice$ jer se jako deformiraju čak i pod relativno malim optere&enjima. 7.7 LI!NIT @ignit$ koji je takođe poznat i kao smeđi ugalj$ je ugalj srednje energetske vrijednosti pogodan za primjenu kao energetsko gorivo. @ignit je mineralna sirovina koja se koristiti kao energetsko gorivo za proizvodnju energije. A!og primjene i količine predstavlja potencijal u energetskom smislu. *n je smeđe-crne !oje i ima veliki sadr"aj vlage$ koji nekada dosti"e i 142$ a pored vlage ima i visok sadr"aj pepela. A!og svoje niske energetske gustine$ lignit nije isplativo transportovati i sa njime se ne trguje na svijetskim tr"i%tima. Festo se koristi kao pogonsko gorivo u termoelektranama koje se grade !lizu nalazi%ta lignita. Gmisije ugljendioksida iz termoelektrana koje koriste lignt su ve&e u odnosu na emisiju iz oni termoelektrana koje koriste druge vrste uglja kao pogonskog goriva. @ignit se ocjenjuje kao ugalj sa najni"im kvalitetom. Sadr"i veliki procenat isparljivi materija koje omogu&avaju njegovu lak%u konverzaciju u gasne ili tečne proizvode. A!og ovi oso!ina podlo"an je spontanom zapaljenju i stoga mo"e izazvati ne"eljene pro!leme pri transportu i skladi%tenju. #oznato je da neki procesi koji uklanjaju vlagu$ a koja se nalazi u strukturi lignita$ mogu umanjiti njegovu sklonost ka samozapaljenju. Sa geolo%ke perspektive$ lignit je najmlađi ugalj. Hatira iz geolo%kog do!a /ercija. Hijeli se na dvije vrste to ksiloidni 'fosilno drvo) a druga je takozvani savr%eni ugalj.
3
Slika 8. @ignit 'zvor III.lignite.com$ 7494. godina ) 7.8 MRKI U!AL" ;rki ugalj se odlikuje manje odr"anom drvenastom strukturom$ mrke je do crne !oje. 3arakteri%e ga sadr"aj ugljenika od 64 do >42. ;rki ugalj karakteri%e velika sagorivost i stoga se veoma često koristi u pogonima za proizvodnju električne energije$ u termoelektranama. +jegova visoka kaloričnost$ pristupačna cijena$ mala količina sumpora$ pepela$ čađi i dima ga u!raja u veoma tra"enu vrstu uglja. /akođe gore navedene oso!ine ga čine manje uticajnim na zagađenje "ivotne sredine u odnosu na druge vrste uglja %to je potvrđeno u industrijskoj i %irokoj prozvodnji. ;ala količina sagorivog sumpora ima za posledicu izrazito veliku sagorivost mrkog uglja$ %to ga čini veoma iskoristivim$ pose!no u sistemima centralnog grijanja$ odnosno u kotlovskim postrojenjima$ kako z!og velike kalorične mo&i$ tako z!og male količine pepela koji ne stvara zguru$ te se pe&i lako čiste i odr"avaju U (rnoj Eori u #levljima postoji termoelektrana koja kao svoje pogonsko gorivo koristi mrki ugalj. #ljevaljski ugalj spada u kategoriju visokokalorinog mrkog. Sagorjevanjem jedne tone mrkog pljevaljskog uglja oslo!ađa se toplota od 9:.044 mega d"ula. #rednosti su mu izuzetno mali sadr"aj sumpora 'ispod jednog procenta)$ kao i drugi nepo"eljni sastojaka kao %to su pepeo i vlaga.
Slika 8. ?udnik mrkog uglja Jorovica 'zvor III.epcg.co.me$ 7499 godina) Aa elektroenergetski sistem (rne Eore$ čijem sta!ilnom radu u znatnoj mjeri doprinosi$ /ermoelektrana K#ljevljaL predstavlja !aznu elektranu koja najve&i značaj ima u pokrivanju konstantnog dijagrama optere&enja. 4
7.: KAMNI U!AL" 3ameni ugalj se dijeli na vi%e podgrupa. 3ritetijum za klasifikaciju je količina isparljivi supstanci. /ako imamo antracit$ poluantracit$ mr%avi kameni ugalj$ masni kameni ugalj$ gasni kameni ugalj i gasnoplameni zgalj. 3arakteri%e ga velika tvrdo&e i visoka relativna gustina i sjaj koji je često polumetelani sa srednjim smeđkastim sjajem. +ije mek i pri trljanju ne p rlja prste. 3arakteri%e ga niska koncetracija isparljivi supstanci kao i visoka količina nepromijenjenog ugljenika. +astaje iz mrkog uglja procesom antracitizacije. Sadr"aj vlage u svje"e izvađenom je manja od 902. Mntracit mo"e !iti smatran kao prelazak iz crnog uglja u grafit. #rodukt je preo!ra"aja i povezuje se sa metamorfoznim stijenama.
Slika 0. 3ameni ugalj 'zvor III.fercoltd.com$ 7499. godina) Mntracit je najjača vrsta uglja i ima najvi%e ugljenika$ %to mu daje najve&u energetsku vrednost. Sadr"aj ugljenika u antracitu se kre&e od 572-5>2. *sim ugljenika u antracitu su jo% prisutni vodonik$ kiseonik$ azot i zanemarljive količine sumpora. A!og visoke energetske vrednosti '71-88 ;<=kg) nastaju vrlo visoke temperature$ z!og toga ga nije mogu&e koristiti u doma&instvu. Mntracit je idealno gorivo za visoke pe&i u proizvodnji čelika i za rotacione pe&i za proizvodnju cementa.
Slika 1. Mntracit 'zvor III.fercoltd.com$ 7499. godina)
5
#. T$NOLO%KI &RO'S &RRAD #rimjena uglja do skora se zasnivala na upotre!i za proizvodnju toplotne$ meaničke električne energije. ?azvoj nauke i tenologije do%lo se do procesa koji mogu oplemeniti njegove oso!ine pove&avajuči njegovu toplotnu mo&. ?azličitim tenolo%kim procesima do%lo se do ve&eg iskori%tenja uglja$ u%tede novca i unapređenja rada postrojenja koja koriste ugalj kao svoje pogonsko gorivo. ?adi pove&anja toplotne mo&i$ vr%i se oplemenjivanje uglja 8.9 #riprema i su%enje 'suva i mokra separacija$ prosijavanje$ su%enje 8.9.9 Suva separacija 8.9.7 ;okra separacija 8.9.8 #rosijavanje 8.9.: Su%enje 8.7 ;eanička prerada 8.7.9 Jriketiranje 8.8 ,emijska prerada 8.8.9 Hestilacija 8.8.7 3oksovanje 8.8.8 ?asplinjavanje 8.8.: #odzemna gasifikacija
8.9 &RI&RMA I SU%N" #rocesi či%&enja uglja tokom eksploatacije uslovljena su sa tri primarna faktora geolo%kim sastavom rudnog tela i tipom materijala u podini$ povlati i proslojcima jalovine$ de!ljinom sloja koji se eksploati%e načinomeksploatacije. z uglja se procesima separacije ukljanja jalovina i ostali %tetni sastojci$ nakon čega se vr%i prosejavanje uglja koje ima ulogu sotriranja po veličini. Aatim se prilazi su%enju uglja čime se pove&ava toplotna mo& uglja i smanjuju se tro%kovi transporta. 8.9.9 SUVA S&ARA'I"A #rocesom suve separacije se vr%i usitnjavanje i klasiranje uglja radi do!ijanja finalnog proizvoda potre!nog za termoelektrane$ industriju$ toplane. Sam proces o!rade rovnog uglja se o!avlja pomo&u tračni transportera doprema sa povr%inskog kopa u o!jekat gdje se vr%i suva separacija. Dr%i se primarno i sekundarno dro!ljenje i klasiranje uglja u cilju do!ijanja proizvoda za %iroku potro%nju.
6
Slika 6. /ransportne trake 'zvor III.r!kolu!ara.rs$ 7494. godina)
Slika >. 3ali!arsko re%eto 'zvor III.Iikipedia.org$ 7494. godina) ?ovni ugalj$ koji se kamionima doprema sa polja$ trakom se transportuje do kali!arskog re%eta otvora 14 mmN iz klase O14 mm vr%i se ručno izdvajanje čistog uglja 'ukolikoga ima)$ dok ostatak predstavlja krupnu jalovinu . #rosev re%eta -14 mm$ odlazi u !unker$ odakle se dozira vi!racionim dodavačem na traku i transportuje na suvu separaciju na vi!raciono sito$ otvora > mm. #rosjev sita$ sitan ugalj klase krupno&e >O4 mm$ predstavlja sirovinu za plasman u toplanama$ koja se transportnom trakom usmerava do !etonskog !unkera$ odakle se pune kamioni ili se$ u slučaju ote"anog plasmana$ ugalj sa sredine trake uklanja plugom i sipa na plato$ a zatim odvozi na deponiju sitnog uglja. *dsev sita$ klasa krupno&e 14O> mm$ usmerava se u postrojenje gde se podvrgava mokroj separaciji. 8.9.7 MOKRA S&ARA'I"A ;okra separacija gdje se čisti rovni ugalj u te%koj sredini 'suspenziji vode i pjeska) i priprema za proces su%enja. *sim pranog uglja$ tokom procesa rada mokre separcije izdvajaju se i jalovina$ koja se "ičarom transportuje do deponije i otpadne vode. #rocesi mokre separacije se veoma često u o!radi uglja. ;eđutim ova tenika je nekorisna u područjima gdje su nedostupne velike količine vode i gdje je klima ladna. U ovim postrojenjima ugalj se čisti od nečisto&a$ pra%ine PpranjemQ.
7
8.9.8 &ROSI"AVAN" Aa proces prosijavanja primjenjuju se uređaji različiti konstrukcija$ kao na primjer nepokretne pokretne re%etke$ klatna$ vi!raciona rezonatna sita. Ha li &e se upotre!ljavati neki tip uređaja zavisit &e od veličine materijala koji se prosijava$ sadr%aja vlage i glinasti materijala$ tra"enog kapciteta slično. +a kvalitet prosijavanja utiče Sadr"aj vlage Udio zrna kritične veličine o!lik zrna 3oličina materijala na situ +agi! sita #oa!anost mre"e sita Drijeme prosijavanja +ačin prosijavanja 8.9.: SU%N" • • • • • • •
*!ično se koristi PRlajsernovQ postupak. Aasi&ena para pri pritisku od 77 !ara i temperaturi 781( od opranog uglja do!ija se oplemenjeno gorivo-su%eni ugalj zadovoljavaju&e meaničke čvrsto&e. *vakovim su%enjem ugalj koji se do!ije ima nizak sadr"aj uglja$ otporan je prema vodi i nema sklonost ka samozapaljenju. +akon procesa su%enja prelazi se na njegovo klasiranje po veličini. 8.7 M$ANI(KA &RRADA 8.7.9 )RIKTIRAN" Jriketiranje je proces koji slijedi mljevenju uglja. +akon mljevenja uglja pomo&u presa pod visokim pritiskom se pretvara u o!like *raa 3ocke • •
Slika 5. Jriketa o!lika oraa 'zvor III.Iikipedia.org$ 7499. godina) U odre"enim slučajevima se uglju dodaje nafta$ !itumen koji slu"e kao vezivni materijali a samim dodatkom ovi materijala se pove&ava kalorična mo& uglja. Uglju se mogu dodati i drugi materijali koji us o!ično neutralni a do!ro vezuju pra uglja 'cement ili glina). +a ovaj način se posti"e lak%i transport skladi%tenje kao i pove&anje toplotne mo&i %to je veoma va"an faktor. 8
#.#$MI"SKA &RRADA #.#.1 DSTILA'I"A #roces zagrijavanja uglja !ez prisustva kiseonika rezultira do!ijanjem koksa$ polukoksa$ gasova tečnosti. #ostupak destilacije se odvija na slede&i način +a 944-766( isparava idroskopna vlaga 768-847( izdvaja se voda vezana u emijskim jedinjenjima$ (*₂ i sumpor u o!liku vodoniksulfida ,₂S 847-807( stavaraju se zapaljivi gasovi 807-:47( nastavlja se stvaranje gasova a ugalj postaje ka%asta masa :47-047( ispu%taju se para i gasovi 047-147( nastajanje polukoksa 147-5:7( polukoks se pretvara u koks mamo tri faze u procesu destilacije a to su početna '847-807()$ glavna u krajnja faza 'oko 676(). dal na kraju "elimo da do!ijemo koks$ polukoks ili gasove razlikujemo nekoliko postupaka destilacije 'koksovanje$ rasplinjavanje uglja. • •
• • • • •
#.#.2 KOKSOVAN" Aa koksovanje se koriste samo određene vrste kamenog uglja 'masni ugalj). Aa ovaj proces je !itan sadr"aj pepela i vlage. *d jedne tone uglja do!ijemo 604->04 kg koksa. Hrugi proizvod ovog procesa je koksni gas. 3oksni gas sadr"i 0-12 ugljenmonoksida '(*)$ 00-14 vodonika ',₂) i oko 702 ugljovodonika '(n,m). +akon preči%&avanja odvajanja katrana '84-:4kg)$ !enzola '>-94 kg) i amonijaka '94kg). koksni gas se mo"e koristiti u industriji i doma&instvima. 3oks je čvrsto ugljenično gorivo do!ijeno destilacijom uglja.
Slika 94. Sirovi koks 'zvor III.Iikipedia.org$ 7499. godina)
9
Slika 99. @ivnički koks 'zvor III.Iikipedia.org$ 7499 godina)
#.#.# RAS&LIN"AVAN" U!L"A ?asplinjavanje uglja je emijski proces u kojem se gorivi sastojci uglja pretvaraju u gasove a time se goriva niski toplotni mo&i 'drvo $ lignit) pretvarju u tenički pogodnija gasovita goriva. *vo se radi radi lak%eg transporta$ a sagorijevanjem ovi gasova kao nusproizvod nemamo sumpor. #ostrojenje za do!ijanje ovakvi gasova zovemo generator gasova. U njemu se unosi gorivo koje se zapali$ dovodi se vazdu$ vodena para ili pak njiova smje%a. *vakvim načinom prerade se do!ija vazdu%ni gas$ vodeni gas ili generatorski gas. ?azlika u odnosu na destilaciju je ta %to se ovdje de%avaju izvjestne emijske promjene pa j glavni proizvod gas$ dok je kod destilacije najče%&e koks.
#.#.* &OD+MNA !ASI,IKA'I"A Uvođenje vazdua ili smje%e vazdua i kiseonika u rudnike uglja do!ijamo gas. (ilj ovog postupka je racionalizacija eskploatacije uglja sa energetskog$ ekolo%kog i ekonomskog stanovi%ta. Eas nastao ovim postupkom se mo"e koristiti kao gorivo u termoelektranama$ za su%enje u rotacionim su%arama$ za proizvodnju građevinski materijala. #odzemna gasifikacija uglja predstavlja tenologiju kojom se ugalj pretvarau gas neposredno u le"i%tu uglja.
#rodizvodi gasifikacije Disokoenergetski prirodni gas Srednjeenergetski prirodni gas +iskoenergetski prirodni gas • • •
10
*. ANALI+A KVALITTA Aa ocjenu kvaliteta uglja i njegovu primjenu koristi se tenička elementarna analiza. z rezultata analize izračunavaju se sagorljive materije$ nevezani ugljenik i isparljive materije$ sumpor. Glementarnom analizom utvrđuje se emijski sastav sagorivog dijela uglja. +eke od metoda ispitivanja uglja su • • • • •
*.1 U+IMAN" U+ORKA #rije početka analize neopodno je pristupiti uzorkovanju uzorka$ %to je u slučaju ispitivanja analize kvaliteta uglja$ sam ugalj. Uzorak uglja mora !iti reprezentativan$ to jest mora predstavljati prosječan uzorak u pogledu fizički$ emijski i meanički oso!ina$ veličine i o!lika metoda. Samo uzorkovanje se mo"e o!aviti na primjer pri isporuci. U toku proizvodnje i isporuke postoje tačno standardizovani postupci uzorkovanja. Deličina uzorka zavisi od isporuke. Aa isporuku od 844t uzima se uzorak od 904-044kg a za manje isporuke od 04904kg. 3ad se izvr%i uzorkovanje neopodno je %to prije pristupiti analizi jer ugalj mo"e izgu!iti vlaga a samim tim !iti izmijenjen i izgu!iti na reprezentativnosti. Ugalj koji je izdvojen raspostre se na limenu ploču$ veličine od 7 T 8 m. Ugalj se zatim na toj ploči do!ro izmje%a$ raspostre se u vidu kvadrata ili kruga$ visine sloja 94cm. *vakav kvadrat se podijeli unakrst i dva suprotna dijela od!ače 'četvrtanje$ slika 98.). *statak se dalje sitni$ mije%a$ raspostre u vidu kvadrata$ dijeli na četiri dijela i dva ponovo od!ače. *vaj postupak se ponovi 8-: puta sve dok se uzorak ne svede na količinu od 1-94kg i veličinu komada koji odgovara veličini kukuruznog zrna. Uzorak se ponovo izmje%a$ raspostre u krug i sa razni strana uzimaju ka%ikom jednake količine uglja i stavljaju limene kutije ili !oce od stakla zapremine 7 dmB. +akon ovoga se kutije pečate i na nji stavlja natpis sa slede&im podacima naziv rudnika uglja$ vrsta i sortiman uglja$ datum uzimanja uzorka$ količina na koju se uzorak odnosi$ datum uzimanja uzorka$ !roj vagona iz koji je uzorak uzet$ vremenske prilike pod kojima je uzorak uzet i potpis lica koje je vr%ilo uzorkovanje.
11
*.2 ODR-IVAN" SADRA"A &&LA #epeo predstavlja ostatak poslije potpunog sagorijevanja uglja. *n potiče od mineralni materija koje tokom sagorijevanja trpe izvjesne promjene. *dređivanje sadr"aja pepela se vr%i na slede&i način. Uzme se kvarcna posuda i izmjeri prazna. Uzorak uglja se osu%i na vazduu i samelje do veličine zrna koja prolaze !ez ostatka kroz sito otvora od 4$7mm. #oklopljen suv lonči& se izvaga na analitikoj vagi sa tačno%&u od 4$4449g. Uzorak od 9 grama se stavi u kvarcnu posudu zajedno izvaga i postepeno zagrijava u pe&i do temperature od oko >90(. +akon 8 sata "arenja lonči& se izvadi iz pe&i$ prekrije poklopcem i ladi na ploči od vatrostalnog materijala a zatim u eksikatoru naredni 90 minuta. Aatim se kvarcna posuda izvadi iz eksikatora i izvaga sa tačno%&u od 4$4449 mg. Aatim se do!ijeni podaci uvrste u slede&u formulu p=
m m
3 2
m₁
−
m₁
∗100
−
gdje je p -sadr"aj pepela u uzorku uglja$2 m₁-masa kvarcne posude sa poklopcem$g m₂-masa posude$poklopca i ispitivanog uzorka$g m₃-masa posude$ poklopca i pepela$g
*.# ODR-IVAN" VLA! U U!L"U O/re0ianje lage u uglju. Dlaga u uglju se dijeli na gru!u vlagu i igroskopnu vlagu. Eru!a vlaga se određuje tako %to se izvaga 9g uglja sa posudom$ veličina zrna uglja je tolika da mo"e pro&i kroz sito 4$7mm. Uzorak se a zatim osu%i u eksikatoru i ponovno izvaga$ podaci se zatim uvedu u jednačinu Q −Q W = ∗100 ₁
₂
Q₁
Edje je ₁ - masa uglja prije su%enja$ kg ₂ - masa uglja poslije su%enja$ kg V W gru!a vlaga
12
Aa određivanje igr3sk34ne lage u analitičkom uzorku uglja koriste se direktna volumetrijska i direktna gravimetrijska metoda. W =
V ₀ ∗100 m
gdje je V W igroskopna vlaga D₀ - korigovana zapremina kondezovane vode iz uglja$ ml ; W masa uzetog uglja$ g.
*.* ODR-IVAN" IS&ARL"IVI$ MATRI"A U U!L"U
Ugalj gu!i masu prilikom "arenjem u odsustvu vazdua. *va masa su isparljive materije. #redodno se izračuna procenat vlage u uzorku 'poglavlje :.8) i taj podatak uvrsti u jednačinu za izračunavanje isparljivi materija. @onči& sa poklopcem se prazan "ari oko 6 minuta na temperaturi od 544(. #osle lađenja se izvaga na analitičkoj vagi sa tačno%&u od 4$4449g. *su%en i pripremljen uzorak prenese u lonči& i "ari i ladi na isti način kao i prazan lonči&. +akon "arenja i lađenja se izvaga sa istom tačno%&u. • • • • •
sito otvora 4$7mm uzorak uglja mase 9 gram mufolna pe& se zagrijava na 544( "ari se 6 minuta mjeri se sa tačno%&u od 4$4449 gram
m ₂ −m ₃ ∗100−W m ₂ −m ₁
gdje je I – sadr"aj isparljivi materija u uzorku uglja$ 2 m₁ - masa posude sa poklopcem$ g m₂ - masa posude$ poklopca i ispitivanog uzorka$ g m₃ - masa posude$ poklopca i ostatka$ g V W vlaga u uzorku.
13
*.5 ODR-IVAN" SADRA"A SUM&ORA U U!L"U
#ri sagorevanju sumpora iz uglja sa vi%kom vazdua dolazi do nastajanja sumpordioksida i sumportrioksida 'S*7 i S*8) koji u prisustvu vlage iz vazdua o!razuju sumporastu i sumpornu kiselinu 'uzročnike nastajanja kiseli ki%a). Sve to jako nepovoljno utiče na korozju postrojenja i zagađenje okoline. U uglju se određuje ukupni sumpor Suk $ negorivi-vezani sumpor Sne3rg i sagorljiv sumpor. Uzorak uglja se mora pretodno pripremiti$ a taj postupak čine su%enje$ mljevenje tako da sav uzorak mo"e pro&i kroz sito sa otvorima od 4$7mm. U zavisnosti od prisustva sumpora u uglju$ odmjeravaju se slede&e količine uzorka uglja 'tačnost 4$4449g) ako je prisutno 4$9-02S$ izvaga se 9g uzorka$ ako je pristuno 0-942S$ izvaga se 4$0g uzorka$ ako je pristuno 94-742S$ izvaga se 4$70g uzorka *dmjeri se : grama e%ka smje%e. +a dno lonči&a se ravnomjerno rasporedi 4$0 grama e%ka smje%e$ izmjereni uzorak uglja pomije%a u odgovaraju&oj posudi sa 7$0 grama e%ka smje%e i prenese u lonči& za "arenje i povr%ina prekrije sa jo% 9 gramom e%ka smje%e. Aatim se pristupa • • •
"arenjudo temperature od >44 ± 70($ na kojoj se "ari u vremenu od 7 sata. #ostupak se zasniva na postupku prevođenja sumpora u sulfate. Gkstrakcija-izdvajanje nastali sulfata i određivanje njiove količine vr%i se gravimetrijskom metodom talo"enja sa !arijumsulfata. U ča%u od :44cmB se doda 70-84cmB destilovane vode i prenese sadr"aj lonči&a$ uz njegovo ispiranje nad ča%om sa 04cmB vru&e destilovane vode. #otom se doda 94-74cmB !romne vode$ do sla!og "utog o!ojenja ili 9cmB 842-nog rastvora ,₂*₂ i kuva oko 84 minuta. ?astvor se procijedi u novu ča%u od :44cmB a talog ispira sa 74cmB vru&e destilovane vode. 3uvanjem se odstranio vi%ak !roma ili vodonikperoksida$ filtrat se zakiseli sa konc ,(l u kapima. Hoda se 9cmB ,(l u vi%ku i rastvor raz!la"i sa destilovanom vodom do 744cmB. ova ča%a se zagrijava do ključanja. 3ad ključanje prestane doda se 94cmB ladnog >$02-nog rastvora Ja(l₂. ?astvor se odr"ava na temperaturi neposredno ispod tačke ključanja oko 84 minuta. ?astvor se procijedi kroz filtrir-papir plave trake i talog ispira vrelom destilovanom vodom do gu!ljenja (l ⁻ jona. /alog se "ari na 144->44( u porculanskom lonči&u do konstantne mase.
#roračun
14
Su =
mBaSO ₄∗0,1373 ∗100 () m ( uglja )
Edje su Su-sadr"aj ukupnog sumpora u uzorku uglja$ mJaS*₄- masa taloga nakon "arenja$ g 4$9868- gravimetrijski faktor$ S=JaS*₄ m 'uglja)- odmjerena masa uglja za analizu$ g Aa određivanje sumpora u pepelu se odmjeri 0 grama uzorka na analitičkoj vagi sa tačno%&u od 4$4449g$ prenese u lonči& i "ari radi sagorijevanja uglja. Ho!ijeni pepeo se rastvori u porculanskoj %olji za uparavanje sa 74cmB smje%e lorovodične i azotne kisjeline '99)$ kuva i upari do suva na pje%čanom kupatilu. Suvi ostatak rastvori se u 04cmB ključale destilovane vode$ prenese u ča%u i prokuva. ?astvoru se doda 9 gram +,₄(l i 7-8 kapi metil-crvenog. Evo"đe i aluminijum se stalo"e na vru&e$ dodatkom +,₄*, '99) do pojave "ute !oje rastvora. Dru& rastvor se procijedi$ filtrat se zakisjeli sa ,(@ kisjelinom$ doda 9cmB ,(@ u vi%ku$ prokuva i sulfatni joni stalo"e dodatkom >$02-nog Ja(l₂$ kao %to je opisano kod oodređivanja sadr"aja ukupnog sumpora. #roračun Sp =
mBaSO ₄∗0,1373 ∗ 100 () m ( uglja )
Edje su Sp- sadr"aj sumpora u pepelu$ mJaS*₄-masa taloga nakon "arenja$g 4$9868- gravimetrijski faktor$ S=JaS*₄ m 'uglja)- masa uglja uzetog za analizu *dređivanje sadr"aja sagorivog sumpora se zasniva na razlici ukupnog sumpora i sumpora u pepelu SsX Su-Sp$ '2)
*.6 ODR-IVAN" TO&LOTN MO7I
15
O/re0ianje t34l3tne rije/n3sti uglja. Eornja toplotna mo& g je količina toplote koja se oslo!odi pri potpunom sagorijevanju 9 kg ili 9-og normalnog mB goriva$ pri čemu se ukupna količina vlage pri o!računu uzima u tečnom stanju. Honja toplotna mo& d je količina toplote koja se oslo!odi pri potpunom sagorijevanju 9kg ili 9-og normalnog mB goriva$ pri čemu se cjelokupna vlaga u produktima sagorijevanja uzima u vidu vodene pare.
cpv ( mv + mvb + mk ) [ ( tn− t 1 ) + ∆ t ] −q ž ∗m ž kJ mG kg
[ ]
gdje je g- gornja toplotna mo&$k<=kg (pv- specifična toplota vode mv- masa vode u kalorimetarskoj posudi$ mvX955> ml mv!- masa vode u kalorimetarskoj !om!i$ mv!X0 ml mk- vodeni ekvivalent kalorimetra koji u uslovima ispitivanja predtavlja konstantu kalorimetra t9 W početna temperatura u glavnom periodu$ ( tn- krajnja-maksimalna temperatura u glavnom periodu$ ( m"- masa "ice$ g g"- toplotna mo& "ice za inicijalno paljenje$ <=g Yt- popravka temperature uslijed razmjene toplote sa okolinom$ (. Δt = ( n−1 ) Δt ΄΄ +
Δt ΄ ΄ + Δt ΄ 2
[ ° C ]
Δt ΄=
tnp −t 1 p [ °C ] np−1
Δt ΄ ΄=
tnz− t 1 z [ ° C ] nz −1
YtZ-srednja aritmetička promjena temperature u toku jedno-minutnog očitivanja u početnom periodu$ ( YtZZ-srednja aritmetička promjena temperature u toku jedno-minutnog očitavanja u zavr%nom periodu$ ( YtZ i YtZZ- pri padu temperature uzimati sa pozitivnim znakom$ a pri porastu sa negativnim znakom$ (
D3nja t34l3tna m38 Q= Qg−25 ( W + 9 ! )
[ ] kJ kg
gdje su 16
d- donja toplotna mo&$ k<=kg 70-stoti dio zaokru"ene crijednosti toplote isparavanja vode V- sadr"aj vlage u uzorku goriva$ '2) ,- sadr"aj vodonika u uzorku goriva$ '2). /oplotna mo& uglja nam govori o energetskoj mo&i i iskori%&enju uglja. #ogodnostima upotre!e jedne vrste uglja u odnosu na drugu.
5. +AKL"U(AK #roces nastajanja uglja je trajao milionima godina i za taj period je nastalo nekoliko različiti vrsta uglja koje sukcesivno proizlaze jedna iz druge. Sastoji se primarno iz ugljenika i ugljovodonika ali i drugi supstanci. 3oristan je jer se koristi kao fosilno gorivo. z tog razloga %irom svijeta se vjekovima koristio za ogrijev a sa industrijskom revolucijom i za pokretanje parne ma%ine$ grijanje razni kotlova a izumom struje i kao pogonsko gorivo u termoelektranama za zagrijavanje vodene pare koja pokre&e tur!ine generatora. U svijetu zauzima !itno mjesto kao gorivo upotre!ljeno za do!ijanje električne energije. #ored ovi upotre!a u industriji$ takođe je od velike koristi za geologe$ klimatologe jer oso!ine neki vrsta uglja omogu&avaju ispitivanje stanja tla i klime u dalekoj pro%losti. *va oso!ina uglja nam omogu&ava da upoznamo na%u planetu i da predvidimo %ta se mo"e de%avati sa njom u !udu&nosti. U nekim slojevima uglja se nalaze očuvani fosili davno izumrli !iljaka i "ivotinja$ pa nam daje mogu&nost uvida i u !iolo%ki diverzitet pro%losti na%eg doma. Sa razvojem nauke i tenologije kvalitet uglja se različitim tenolo%kim postupcima unapređuje. #o!olj%ana je njegova toplotna$ kalorična mo&. *lak%an transport do krajnjeg potro%ača pa !ila to industrijska postrojenja ili doma&instva.
