Групповым анализом называют разделение сложных смесей на группы веществ, обладающих одинаковыми или близкими свойствами по отношению к действию химических реагентов (органических растворителей, щелочей, минеральных кислот и других реагентов).
Разделение углей на составные части с помощью группового анализа применяют для того, чтобы перевести часть органической массы в растворимое состояние, так как растворы даже сложных смесей легче поддаются всестороннему исследованию.
Помимо чисто научных целей, групповой анализ используют для характеристики химического состава углей, изучения технологических особенностей топлив и оценки их в качестве сырья для экстракционного производства.
Это связано с тем, что принцип разделения по растворимости лежит в основе промышленной переработки углей для получения горного воска, углещелочных реагентов и гуминовых удобрений и препаратов.
Сущность группового анализа заключается в том, что уголь последовательно обрабатывают растворителями или химическими реагентами и определяют массу вещества, перешедшего в раствор (выход).
В качестве растворителей и химических реагентов в групповом анализе углей применяют воду, разнообразные органические вещества (толуол, бензол, этиловый спирт, пиридин и др.), растворы кислот и щелочей.
Обработку твердых топлив растворителями и химическими реагентами называют общим термином — растворением, или экстракцией*, хотя механизм действия этих веществ на уголь различен.
* Вещества, перешедшие в раствор, называют экстрактами.Химически нейтральные органические растворители (например, толуол, бензол) могут извлекать и растворять часть из сложной смеси органических веществ, которую представляет собой уголь.
Химически активные растворители (пиридин, кислоты и щелочи) вступают в химическое взаимодействие с органической массой углей, которое сопровождается разрывом наиболее доступных и слабых связей в молекулах, и в раствор частично переходят продукты разложения органической массы.
Известно множество схем группового анализа, различных для разных видов топлива в соответствии с особенностями их состава и свойств.
Наибольшее значение приобрел групповой анализ бурых углей, поскольку значительная часть органической массы бурых углей может быть переведена в растворимое состояние, а получающиеся при этом экстракты находят практическое применение.
Наиболее распространенная схема группового анализа бурых углей состоит из двух ступеней.
Первая ступень — обработка бурого угля органическими растворителями. Смесь веществ, извлекаемых из углей органическими растворителями, называют битумами.
Вторая ступень — обработка остатка после извлечения битумов (дебитуминированного угля) водными растворами щелочей. В соответствии с установленной терминологией (ГОСТ 17070–2014) смесь кислых веществ, извлекаемых из углей водными щелочными растворами в стандартных условиях, называют гуминовыми кислотами. Остаток после извлечения битумов и гуминовых кислот называют остаточным углем.
Методы определения выхода битумов и гуминовых кислот весьма условны, так как получаемые результаты зависят не только от вида топлива, природы растворителей и щелочных растворов, но и от условий экстракции: температуры, продолжительности, концентрации щелочи, соотношения твердое/жидкое, степени измельчения пробы.
В зависимости от этих факторов изменяются выход, состав и свойства битумов и гуминовых кислот. Вследствие этого в анализе бурых углей для получения сравнимых результатов используют только стандартные методы определения выхода битумов и гуминовых кислот.
Однако в национальных стандартах разных стран регламентированы различные методики группового анализа, поэтому, если национальные стандарты не гармонизированы с требованиями международных стандартов, результаты определения битумов и гуминовых кислот сравнивать практически невозможно.
