Poster Auflichtmikroskopie von Kohlen
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Auflichtmikroskopische Untersuchungen von Kohlen Differenzierte Unterscheidung von Kohlen und ihrer Inhaltsstoffe Auflichtmikroskopische Kohleuntersuchungen ermöglichen Kohlen sind brennbare Gesteine, die aus Pflanzenresten bestehen Macerale sind die mikroskopisch erkennbaren Bausteine der Kohlen aus Pflanzenresten, die durch Druck und Temperatur umgewandelt wurden. Sie bestimmen das technologische Verhalten. Aussage zum Rang (Inkohlungsgrad) einer Kohle Aussage zur Sortenreinheit bzw. den Sorten einer Mischung Identifikation kohlefremder Feststoffe Unterteilung von Kohlen nach Flüchtigenanteil und Reflexion 1. Weichbraunkohle > 56 % 0,28 - 0,35 % 2. Mattbraunkohle 50 bis 56 % 0,35 - 0,45 % 3. Glanzbraunkohle 43 bis 50 % 0,45 - 0,60 % 4. Flammkohle 40 bis 43 % 0,60 - 0,75 % 5. Gasflammkohle 35 bis 40 % 0,75 - 0,90 % 6. Gaskohle 30 bis 35 % 0,90 - 1,20 % 7. Fettkohle 20 bis 30 % 1,20 - 1,60 % 8. Esskohle 14 bis 20 % 1,60 - 1,90 % 9. Magerkohle 10 bis 14 % 1,90 - 2,20 % 10.Anthrazit 4 bis 10 % 2,20 - 5,00 % 11.Meta-Anthrazit <4% > 5,00 % Maceralgruppen (Stein- und Braunkohlen) Vitrinit: grundmassenbildender Hauptbestandteil der meisten Kohlen, aus holzigem Material, im Anschliff mittelgrau mit zunehmender Inkohlung immer heller werdend Inertinit: mäßig bis stark oxidiert, optisch hell, hohe C-Gehalte, schlecht bis nicht mehr brennbare Macerale, häufig aus teilverbranntem Pflanzengewebe (fossile Holzkohle, mit Zellstrukturen), Pilzreste Liptinite: dunkle, kohlenwasserstoffreiche Macerale, aus Diagenese von Naturharzen, Wachsen, Sporen,Pollen,Blättern und Algen Im Laufe der zunehmenden Inkohlung wird die Kohle immer dichter und glänzender. Die Messung der Vitrinitreflexion ist die genaueste Methode zur Bestimmung des Ranges (Reifegrades) einer Kohle. Stark verwitterte Kohlen besitzen ein geringeres Reaktionsvermögen bei Verkokung und Abbrand. Die Maceralgruppen Vitrinit, Liptinit und Inertinit in einer Gaskohle. Macerale sind die kleinsten mikroskopisch erkennbaren Bestandteile einer Kohle. Mit steigendem Inkohlungsgrad verändern sie sich kontinuierlich. Ihre chemischen, physikalischen und technologischen Eigenschaften verändern sich jedoch unterschiedlich. G. Bieg, Mikroskopische Untersuchungen, Hirschgraben 2, 45721 Haltern am See Auflichtmikroskopische Untersuchungen von Kohlen Differenzierte Unterscheidung von Kohlen und ihrer Inhaltsstoffe Histogramm einer Gaskohle (ISO 7404-5) Histogramm einer Kohlenmischung (ISO 7404-5) Auflichtmikroskopisch messbar Inkohlungsgrad und Rang von Kohlen durch Reflexionsmessung Unterschiedliche Kohlearten durch Reflexionsverteilung Zusammensetzung nach der Reflexionsverteilung: Flammkohle 5 %, Gasflammkohle 26 %, Gaskohle 26% Fettkohle 33 % Mittlere Reflexion Rm = 1,08 %, 100 Messpunkte Quantitative Mikroskopie Steinkohle 92 Vol.-% Minerale, kohlenstämmig 8 Vol.-% Maceralgruppenanalyse Vitrinit Liptinit Inertinit Minerale 63 7 23 8 (ISO 7404-3) Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Mittlere Reflexion Rm = 1,10 %, 500 Messpunkte Durch Auszählung gut bestimmbar sind Mengenanteile der organische Komponenten und Kohlearten anorganischen Mineralanteile und Verunreinigungen Tabelle: Mikroskopische Analyse der Zusammensetzung einer Flözkohle Quantitative Mikroskopie (in Anlehnung an ISO 7404-3) Steinkohle 51 Braunkohle 4 Pech-, Petrolhalbkoks 12 Anodenkoks 8 Steinkohlenkoks 4 Schlacke 5 Kunststoffreste 3 Erz 5 Baustoff-, Ziegelreste 2 Minerale, kohlenstämmig 4 Fremdminerale 2 Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Vol.-% Tabelle: Beispiel einer verunreinigten Kohlenmischung Beispiele mikroskopisch nachweisbarer Feststoffe in Kraftwerkskohlen kohlentypische Minerale Fremdbestandteile aus Kohlelieferungen Baustoff Rost Kunststoff Steinkohlenkoks Anodenkoks (Petrolkoks) Holz Erz Schlacke Tiermehl Fluidkoks (Petrolkoks) Ziegelrest Farb-, Lackreste helle Pyrite und dunkle Tonminerale im Vitrinit sekundärer Kalzit als Kluftfüllung Pyritframboide und Tonminerale Kaolin-Kohlentonstein primäre Siderite sekundärer Pyrit als Kluftfüllung Liptinit Blaulicht regt kohlenwasserstoffreiche Komponenten zur Fluoreszenz an. Mikroskopisch lassen sich so z.B. Liptinite gut von Mineralen unterscheiden. Weißlicht Die Zusammensetzung der Minerale bestimmt, ob die Asche schmilzt oder nicht und nimmt Einfluss auf die Koksqualität. Sie entscheidet über die Art und Zusammensetzung von Flugaschen und Schlacken sowie den Ausstoß von Schadstoffen in die Umwelt. Fluoreszenz G. Bieg, Mikroskopische Untersuchungen, Hirschgraben 2, 45721 Haltern am See