Сірчистість вугілля

Сірчистість вугілля - вміст у вугіллі сірки та її сполук, виражений у відсотках від маси вугілля. Сірка у вугіллі існує в чотирьох модифікаціях: колчеданова (зерна піриту та марказиту різної крупності), сульфатна (сульфати заліза та кальцію), органічна (в органічній масі вугілля) та елементарна.

За іншою класифікацією у твердому паливі розрізняють сірку органічну S_о, що входить до складу органічної маси палива, сірку сульфідну S_c і піритну S_p, в яку входять сульфіди і бісульфіди металів, сульфатну, яка знаходиться у вигляді сульфатів металів, і елементну сірку, яка присутня у вугіллі у вільному стані. Сума вказаних різновидів сірки складає загальну сірку S_t. Показник технічного аналізу – загальна сірка вугілля (S_t,%) – вказує на сумарний вміст сірки у всіх сполуках, перерахований умовно на елементну сірку (%) по відношенню до вугілля, що аналізується.

Генезис різних форм сірки обумовлюється геохімічною обстановкою в зоні формування вугільних покладів. Сульфатна (єдина негорюча форма сірки) присутня у значимих кількостях лише у вугіллі зони вивітрювання (у складі ґіпсу та ярозиту). За наявності реакційно здатного заліза в умовах відновного середовища утворюється пірит.

У вугіллі України загальний вміст сірки варіює в межах 0,7-6,0%. Якщо в торфах вміст загальної сірки коливається від 0,5 до 2,5%, то буре українське вугілля містить від 3 до 7% сірки, підмосковне буре гумусове вугілля – 1,5 – 7,9%. У вугіллі Донбасу вміст сірки змінюється від 0,5 до 9,3%, а в антрацитах від 0,6 до 6,3%. З урахуванням технологічної переробки кам'яне вугілля Донбасу за сірчистістю поділяють на 4 групи:

• 1. Малосірчисте Від 0,5 до 1,5
• 2. Средньосірчисте Від 1,6 до 2,5
• 3. Сірчисте Від 2,6 до 4,0
• 4. Високосірчисте Понад 4,0

Зниження сірчистості вугілля при збагаченні досягається лише в тих випадках, коли сірка та її сполуки зосереджені переважно в мінеральних домішках, що видаляються у відходи. Як правило, це піритна сірка.

Методи визначення сірчистості вугілля. Прийнято три методи визначення масової частки загальної сірки у вугіллі: гравіметричний, алкаліметрічне титрування і йодометричне титрування.

Гравіметричний метод оснований на поглинанні оксидів сірки, що утворюються при спаленні наважки палива, сумішшю Ешка, яка складається з магнезії і безводної соди, з утворенням сірчанокислих солей магнію і натрію. Солі, що утворилися, розчиняють у гарячій воді й осаджують хлоридом барію в підкисленому соляною кислотою розчині. За кількістю сульфату барію обчислюють масову частку сірки. Цей метод зафіксований у Міжнародному стандарті ISO 334-74.

Прискорений метод визначення загальної сірки передбачає спалення палива при високій температурі (1250-1350°С) у струмені повітря або кисню. Сірчисті сполуки, що утворюються при цьому, окислюються перекисом водню до сірчаної кислоти, яка титрується розчином лугу (перший спосіб) або розчином йоду (другий спосіб). Аналогічна методика наводиться в стандарті ISO 351-75. За міжнародним стандартом ISO 157-75, сульфатна сірка визначається ваговим й об’ємним методами. Ваговий метод зводиться до розчинення сульфатів вугілля в соляній кислоті й осадження сульфат-іонів хлористим барієм.

При об’ємному методі визначення сульфатної сірки також розчиняють сульфати вугілля в соляній кислоті, однак кількість сірки знаходять шляхом титрування.

У міжнародному стандарті ISO 157-75 наведені два методи визначення масової частки піритної сірки у вугіллі.

Метод окиснення оснований на визначенні вмісту заліза, пов’язаного із сіркою у вигляді FeS₂, виходячи з того, що при окисленні піриту азотною кислотою утворюються розчинні сульфати, за кількістю яких можна визначити вміст піритної сірки. Метод відновлення заснований на відновленні піриту воднем до H₂S, поглинанні останнього ацетокислим калієм і йодометричному визначенні.

Масову частку органічної сірки визначають за різницею шляхом віднімання з St масової частки сульфатної, піритної й елементної сірки. У приладах фірми Leco автоматично визначається вміст сірки у вугіллі, коксі і інших матеріалах за допомогою детектора інфрачервоного випромінювання й електронного мікропроцесора для обробки сигналу детектора. Разовий аналіз вугілля на сірку за допомогою приладів фірми Leco триває до 1-2 хв.

ІнститутУкрНДІвуглезбагачення розробив золомір типу ЗАР, який рекомендований для визначення сірчистості вугілля рентгено- метричним методом із необхідною для промисловості точністю.