Основная масса (до 95 %) минеральных компонентов* углей состоит из небольшого числа элементов, называемых макро- или золообразующими элементами, к которым относятся: кремний, алюминий, железо, кальций, магний, сера, натрий, калий, титан, фосфор и марганец.
* Минеральные компоненты правильнее называть неорганическими компонентами топлив [17].В процессе озоления углей минеральные компоненты претерпевают ряд химических превращений, причем одни компоненты влияют на изменения других. В результате получается сложный композиционный продукт, состоящий в основном из следующих оксидов и сульфатов: SiO2, Аl2О3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, CaSO4. Таким образом, по своему химическому составу зола углей приближается к природным силикатным породам.
Известно, что для многих десятков других элементов угли являются природными концентратами (накопителями)*. В настоящее время в твердых горючих ископаемых обнаружены почти все элементы Периодической таблицы Д. И. Менделеева, за исключением инертных газов, металлов платиновой группы, технеция и таких радиоактивных элементов, как полоний, франций и актиний. Элементы, содержание которых в золе составляет менее 1%**, называют микроэлементами [17].
* На ранних стадиях углефикации происходит процесс обогащения угольных месторождений многими элементами, вероятно, за счет сорбции из растворов — природных вод. ** Массовая доля в сухом твердом топливе составляет менее 0,1% при Ad около 10%.Содержание микроэлементов в углях и золах может быть выражено в единицах: грамм на тонну (г/т), миллиграмм на килограмм (мг/кг), микрограмм на грамм (мкг/г), части на миллион (ppm), а также в процентах.
В табл. 13.1 приведены коэффициенты пересчета из одних единиц в другие.
Комплексное использование твердых топлив, создание малоотходных и безотходных технологий их переработки, охрана окружающей среды обусловливают необходимость изучения неорганических компонентов, содержащихся в топливе. Угли и горючие сланцы рассматриваются как потенциальное сырье для получения молибдена, рения, вольфрама, серебра, селена, галлия, ванадия. Зола углей является основным сырьем для получения германия и, частично, урана. Вместе с тем, при сжигании твердых горючих ископаемых содержащиеся в них ртуть, мышьяк, бериллий, фтор, фосфор, селен и некоторые другие элементы загрязняют окружающую среду, образуя токсичные соединения в атмосфере, водах и почвах в концентрациях, иногда существенно превышающих предельно допускаемые [21, 22].
Химический состав золы — один из важнейших факторов, влияющих на плавкость золы, предопределяет технологию сжигания углей, характер получающихся шлаков и зольных уносов, технологию их удаления и способы утилизации. По составу золы угли подразделяются на: кремнистые, глиноземные, железистые, известковые (табл. 13.2).
Первая ступень решения множества задач, от экологических до технологических — надежное количественное определение неорганических макро- и микроэлементов в углях и их золах.
В большинстве случаев содержание макро- и микроэлементов дается в расчете на золу, реже — в пересчете на сухой уголь. Пересчет содержания элемента или оксида элемента в золе, [Эл]A, на содержание элемента в сухом угле, [Эл]d, и обратно при зольности угля Ad производят по следующим формулам:
[Эл]d= [Эл]A · Ad/100 (13.1) [Эл]A= [Эл]d · 100/Ad (13.2)
