P R Z E M Y Ś L C H E M I C Z N Y
ORGAN CHEMICZNEGO I N S T Y T U T U BADAWCZEGO I POLSKIEGO T O W A R Z Y S T W A CHEMICZNEGO WYDAWANY Z ZASIŁKIEM WYDZIAŁU NAUKI MINISTERSTWA WYZNAŃ RELIGIJNYCH I OŚWIECENIA PIJBL
R O C Z N IK X V 5 i 20 SIERPIEŃ 1931 Z ESZ Y T 15 i 16
REDAKTOR; PR O F. DR. KAZIM IERZ KLING SEKRETARZ: DR. LECH SUCHOW 1AK
y ;; ’ Charakterystyka fizyko-chemiczna węgli kamiennych
^ ^ ^ >'na podstawie zdolności chtonienia par pirydyny
C a ra ctćristiąu e pliysico-ohim iąue de la houille, basće sur sa fae u ltć d ’ab só rb er la v ap c u r <lo la pyridino
Michał CHORĄŻY
Z działu W ęglowego Chemicznego I n s ty tu tu B adaw czego x
(K o m unikat 41. Dokończenie). v
c) B a d a n i e f u z y t ó w.
W ybrano wreszcie z poszczególnych węgli trzecią charakterystyczną odm ianę petrogra
ficzną: fuzyty.
W ystępują one w ilościach znacznie mniej - szych, niż w itry ty i d u ryty, towarzysząc przeważnie odmianie błyszczącej.
Problem pow stania fu zy tu nie został do
tychczas należycie wyjaśniony. Podobnie, jak węgiel błyszczący, fuzyt pow stał w głównej masie z drzewa, obie jednak odm iany uległy odm iennem u procesowi zwęglania.
D a u b r e e1) sądzi, że fuzyt jest węglem drzewnym pow stałym w pożarach lasów, k tó iy następnie w ciągu wieków geologicznych uległ tylko nieznacznym zmianom, infiltracji części m ineralnych, przesiąkaniu bitum inów , pochła
nianiu gazów.
Przeciwnikam i te j teorji są D a w s o n -’) i S t e v e n s o n , k tórzy tw ierdzą, że ilości fuzytów, w stosunku do mogącego powstać w czasie pożarów węgla drzewnego, są o wiele za duże.
S t u t z e r, G ii m b e 1, W. P e t r a- s c h e e k 3) objaśniają powstawanie fuzytu w ten sposób, że w okresach czasu o wyższej tem pe
raturze, mógł opaść poziom w ody i wówczas następow ał rozkład substaneyj przy dopływie
>) A . D a u b r e e . B uli. soc. geol. F ra n c e 3, 153, (1840).
2) J . W . D a w s o n. Q u art. J . Geol. Soc- 15, 626, (1859).
3) W . P e t r a s c l i e c k , Z e n tra lb la tt fu r M in.
450. (1026).
powietrza, przyczem w ytw arzały się specjalne warunki butwienia i zwęglenia, reszt roślinnych.
Norm alnie torf jest pokryty wodą i dostęp powietrza jest zam knięty. P rzy tym chwilo
wym wydobyciu się z wody, części roślinne pokryw ały się osłonką huminów, k tó ra je chro
niła od rozkładu i niszczenia przez bakterje.
Dlatego te reszty drzew ie zachowały ta k w y
raźnie stru k tu rę, podczas gdy w witryeie zaginęła ona zupełnie.
Ponieważ powierzchnia torfu tylko m iejsca
mi w ystaw ała z wody, przeto równocześnie obok w itry tu i du ry tu pow staw ały w m niej
szych i większych w arstw ach złoża fuzytu.
N askutek łatwej zdolności utleniania, większa część zaw artych w resztach roślinnych lotnych substaneyj została stracona. T ak przygotowany m aterjal, zanurzony w wodzie, ulegał zupełnie innym przem ianom , niż cala masa torfu.
Tłumaczenie to wydaje się slusznem w wielu punktach, należy jednak przyjąć, że pewna część fuzytu pow stała także przez uprzednie zwęglenie (w czasie pożarów).
H . B o d e1) znalazł fuzyt w dolomitowych złożach z węgli kam iennych. Ponieważ taki dolomitowy kawałek pow stał ze skamieniałego torfu, przeto fuzyt jako tak i m usiał być w nim zaw arty jeszcze wtedy, gdy węgiel znajdował się w stanie torfu.
F u zy t odznacza się m atowym jedw abistym połyskiem, jest łatwo ścieralny, silnie czerni
!) II. B o d e . M itt. A bt. f. G estcins-, E rz-, K o bie- u n d S alzuntersucbungen. P r. Geol. Lande«an- s ta lt z 3. 12— 22 (1027).
P rze m y sł C h em iczn y .
258 P R Z E M Y S Ł C H E M IC Z N Y 15 (1931)
T A B L IC A X I.
C h a ra k te ry sty k a fuzytów .
A n aliza b ezpośrednia c3
"2 c3
rt
bi>
Zagłębie W ęglow e
T y p
w ęgła W il P o
P ró b a k oksow ania
O ęn , ■ ci y,
goć p ió ł1)
K oks2) Części
lo tn e 2)
& ■os:
3
i
2
R u lir W . c h u d y a n tr a cytow y W .ko k so w n iczy
1,98 0,77
0,52 7,20
95,86 4,14
9,37
0,0 0,0
3 D u rh a m » > 0,82 4,35
90,63
1,36 0,0
4 G órny Śląsk W . gazow y 1,26 5,36 98,64 10,91 0,0
5 N ortlium -
b erla n d ł» 2,01 12,77
89,09
17,22 0,0
0 Z agłębie
krak o w sk ie
W . gazow o-pło
m ienny 3,15 7,11
S2,7S
67,05 32,95 0,0
palce. Posiada on wyraźne kom órki, w k tó rych osadza się p iry t. O ile idzie o chemiczną stronę, różni się on od swoich poprzedników większym stopniem zwęglenia, w m iarę bowiem postępującego zwęglania, uwalniało się coraz więcej wodoru i tlenu w postaci lotnych połą
czeń, przyczem równocześnie rosła zawartość węgla i popiołu.
F u z y t nie nadaje się ani do koksowania, ani do uw odorniania. W pirydynie i w innych rozpuszczalnikach rozpuszcza się bardzo nie
znacznie. W tablicy X I podano liczby, charak
teryzujące poszczególne węgle fuzytowe.
Stwierdziliśmy, że skład fuzytów dla róż
nych węgli nie jest jednakow y. Zależy on w znacznej mierze od stopnia zwęglenia tow a
rzyszących m u dw u innych składników petrograficznych węgla. Najwidoczniej istnieje jakiś praw idłow y związek m iędzy fuzytem a wi- try te m tego samego węgla. W większej liczbie przypadków m ożna stwierdzić, że im węgiel m a więcej lotnych części, tem więcej ich będzie posiadał fuzyt z tego węgla. W y jątek stanow i w naszym przypadku fuzyt z węgla tłustego 2, k tó ry posiada 9% lotnych części. F u z y ty poddane spiekaniu dały koks piaskowy.
P ró b y fu zy tu w ybrane i wysuszone w 105°, poddano działaniu p a r pirydyny, oznaczając
1) L iczony n a substancję, suszoną w 105°.
2) Liczone n a su b sta n c ję suszoną w 105° i bezpo- piołow ą.
w przeciągu 10 dni p rzyrosty wagi węgla co 24 goch. P odana poniżej tablica przedstaw ia przebieg chłonienia p a r p iry d y n y przez poszcze
gólne węgle.
T A B L IC A XI I .
P rz eb ie g szybkości p o ch łan ia n ia p a r p iry d y n y przez fu z y ty .
k ^ t 'i + =•—
IB rS CiS Ł-
O "
F U /• y t y
Antra cyt .2 o ^ ŁOjS N
> "o .2
Węgiel koksow niczy
i-< >>
.2 ? to o O N
? ŁD
—o >
p 1
is a Węgiel gazowo- plom.
1 5.001) 1,60 2,34 4,42 11,13 25,98
2 5,71 1,95 3,89 4,91 12,62 32,51
3 5,92 2,30 4,21 5,62 13,11 34,49
4 6,33 2,57 5,25 5,83 13,45 36,15
5 6,72 2,71 5,82 5,94 13,71 37,51
6 6,91 2,95 6,42 6,10 14,00 38,62
7 7,12 2,96 7,60 6,21 14,19 39,41
8 7,33 3,00 7,81 6,27 14,21 40,43
9 7,34 3,06 7,92 6,32 14,30 40,81
10 7,41 3,06 8,64 6,33 14,35 41,03
N ależy sobie zdać spraw ę, że liczba pochło
niętej pirydjm y będzie sum ą przebiegu w-laści- wej chłonności (sorbcji) i powierzchniowej
1) L iczby oznaczają ilość pochłoniętej p iry d y n y , w y ra żo n ą w % n a w agę w ęgla.
(1931) 15 P R Z E M Y S Ł CHEMICZNY 250
adsorbcji. To drugie zjawisko, zależne od stopnia rozwinięcia powierzchni, będzie w p rzy padku fuzytu odgrywać olbrzym ią rolę, zwłasz
cza z powodu malej chłonności fu zytu wogóle.
Rozwinięcie powierzchni będzie tu ta j tem większe, że fuzyt rozdrabniany daje ziarna bardzo drobne z powodu swojej m iękkiej stru k tu ry .
Dla ilustracji wykreślono krzyw ą zależności ilości pochłoniętych przez fu zyty par pirydyny od ilości lotnych części. Zjawisko chłonienia jest tu niew yraźne zwłaszcza dla ty ch węgli, które z n a tu ry rzeczy absorbują bardzo nie
znaczne ilości pirydyny. Pewną jednak zale
żność od ilości lotnych części m ożna zauważyć.
Ciekawą jest bardzo wysoka liczba chłonie
nia węgla 6 (tab. X I) W iem y z innych badań, przeprow adzonych przez inż. H . S t a r c z e w s k ą w Chemicznym In sty tu cie B a
dawczym, że węgiel ten okazuje dużą zdolność adsorbcyjną wobec barw ników i t. p. czyli stanow i wogóle indyw iduum bardzo aktyw ne.
Tablica X I I I podaje liczby chłonienia par piry d y n y dla wszystkich trzech odm ian tych tylko niestety węgli, z których dały się wy
brać wszystkie składniki petrograficzne. Węgle ułożono według stopnia zwęglenia od węgla tłustego do gazowo-płomiennego.
Stwierdzono, że u węgli starszych niema różnicy w chłonieniu, czy to dla w itrytu, czy d u ry tu lub fuzytu. Owszem u tej ostatniej odm iany, n askutek rozwiniętej powierzchni, zjawisko adsorbcji w ystępuje ta k silnie, że w sumie ilość pochłoniętej pirydyny jest n a j
wyższa. U węgli młodszych, a więc gazowycłi spieka jących i niespiekających, oraz gazowo-
płomiennych, zdolność chłonienia jest cechą charakterystyczną dla odm ian petrograficznych zarówno górnośląskich, jakoteż innych zagłębi.
U wszystkich tych węgli badanych, koloid wi
try tu chłonie najintensyw niej, d u ry t w m niej
szym stopniu, zdolność absorbcyjna fuzytu jest
TA B LIC A XI I I .
Ilość pochłoniętych p a r p iry d y n y przez odm iany p e
trograficzne w ęgli o p ostępującym stopniu zwęglenia.
c3 fcćO
R o d z a j w ę g l a
O dm iana petrograficzna li
£
W i-
t r y t D u ry t F u zy t
1 W . koksow niczy, D ur-
h am ... 3,05 3,65 3,06 2 W . koksow niczy, R u h r . 4,24 4,00 8,64 3 W . gazowy, G órny Śląsk 42,49 40,00 9,21 4 W . gazow y, N o rth u m b er-
la n d ... 43,87 42,93 14,35 5 W . gazowy, G órny Śląsk 51,86 36,75 15,33 6 W . gazowo - płom ienny,
Zagłębie K rak o w sk ie. 84,12 52,90 41,03
najm niejsza. W prawdzie różnice m iędzy witry- tem a durytem , jak to widać z tablicy X III-ej, nie są po 10 dniach w ybitnie duże, jednak już w pierwszej części naszej pracy zwracaliśmy uwagę na to, że początkowo proces ten u du- rytów idzie bardzo szybko, po krótkim czasie węgle te zostają wysycone, podczas gdy wi- tr y ty chłoną intensywnie w dalszym ciągu.
Tylko w itry ty mogą dać zatem liczby chło
nienia charakteryzujące d any pokład węglowy.
N ajm niej do tego celu n ad ają się fuzyty z podanych powyżej przyczyn dużej adsorbcji powierzchniowej.
4. Chłonienie, a ekstrakcja.
W ydajność ekstraktów pirydynow ych dla różnych węgli jest bardzo rozm aita i w aha się od zera dla a n tra cy tu do trzydziestu kilku procentów dla dobrego węgla gazowego. Między ilością lotnych części, a ilością ek stra k tu p iry dynowego nie można było wyprowadzić ścisłej prawidłowości. Węgle o tej samej ilości lotnych części daw ały różne ilości ekstraktów : ilość e k stra k tu dla kilku zbadanych węgli „cannel”
w ahała się od 41—29%.
Postanow iliśm y zbadać, czy istnieje jakaś zależność m iędzy dwoma procesami opartem i na koloidalnej n atu rze węgla, ekstrakcją, a więc dyspersją koloidu z jednej strony, a chlonieniem p a r . p iry d y n y (chłonnością gelu) z drugiej.
W ybrano 4 węgle, których c h a ra k te ry sty k ę : analizę bezpośrednią, stosunek C jll, liczby spiekania, podaje tablica X IV . J a k widać, są to trz y węgle gazowe spiekające, oraz węgiel tłu s ty z zagłębia R uhr. Węgle powyższe pod
dano 4-o krotnej ekstrakcji w 7CPC w a tm o sferze azotu.
E kstrakcje prowadzono z 250 g węgla o wiel
kości zian ia 1— 2 mm, w kolbach 2-litrowych z chłodnicą zw rotną, ogrzewając je n a łaźni wodnej w przeciągu 10 godz. Po skończonej ekstrakcji odsączono n a lejku B u c h n e r a roztw ór e k stra k tu w pirydynie od węgla, k tó ry przem ywano czystą pirydyną, aż do słom ko
wego zabarw ienia. N astępnie poddaw ano węgieł powtórnej ekstrakcji w podanych wyżej w a
runkach. Operację tę pow tarzano czterokro
tnie.
200 PRZEM YSŁ
TA B L IC A X IV .
W łasności w ęgli u ż y ty c h (lo e k stra k c ji.
N r.
w ęgla O
Wilgoć A n a liz a b e z p o ś re d n ia
Liczba spieka nia2) Stosu nek C/H
koks*) części lo tn e 1)
I 3,0 62,6 37,4 37,5 15,7
I I 4,5 2,8 ' 63,8 ■ 36,2 36,7 15,8
I I I 3,2 2,9 66,0 34,0 42,3 16,9
IV 3,31 0,30- 74,1 25,9 59,7 21,7
Dla otrzym ania czystych ekstraktów używ a
no m etody opracowanej przez F . H o f m a n n a i P. D a m m a 3). R oztw ór pirydynow y pod- gęszczano przez dystylację w takiem w akuum , ab y tem p e ra tu ra wrzenia p ń y d y n y nie p rze
kraczała S01, ta k długo, aż piry d y n a przecho
dziła tylko kroplam i. R oztw ór ten n a gorąco przedstaw iał ciem no-brm iatną m aź, n a zimno zastygł na elastyczną, błyszczącą masę. A by usunąć resztki zasad pirydynow ych, wlewano tę pozostałość jeszcze w stanie gorącym , wśród
x) L iczone n a su b sta n c ję b e z w o d n ą i bezpopio-
lową
2) L ic zb a sp ie k an ia oznaczona m e to d ą B. R o g i . 3) F . II o f m r>, n n i P. D a m m 1. c.
silnego m ieszania, do rozcieńczonego kwasu solnego (1 część IIC l na 2 części wody). W y
dzielony b ru n atn y osad po 12 godzinnem staniu, odsączano i przem ywano wielokrotnie wodą.
Ponieważ ta k strącony osad tw orzy większe skupienia, które mogą okludować pirydynę, przeto po odsączeniu osad rozcierano silnie w m oździerzu agatow ym z 10% kwasem solnym.
N astępnie przem yw ano go 10— 15 raz y wodą.
O trzym any w ten sposób osad suszono w su szarce próżniowej przy 20 m m Hg i TCP.
Zawiera on ślady chlorowodorku p iry d y n y , a w niektórych przypadkach naw et pirydynę.
O trzym ane w yniki ekstrakcji zestawiono w tablicy XV.
C H E M IC Z N Y 15 (193i)
T A B L IC A XV.
W y n ik i c z te ro k ro tn e j e k s tra k c ji p iry d y n ą .
W ęgle 11 I I I IV
E k stra k c ja . Ilość e k s tra k tu w p ro cen tach
1-sza 9,50 9,21 6,42 1,13
2-ga 1,16 0,92 1,40 0,92
3-cia 0,45 0,40 0,40 0,51
4 -ta 0,40 0,36 0,24 0,52
Z tablicy X V (str. 45) widzim y, że szybkość ekstrakcji węgli gazowych I, I I i I I I znaczna w początkach ekstrakcji, dość szybko maleje, później zaś spada sukcesywnie. Węgiel IV tłu sty daje wogóle bardzo m ałą ilość eks
tra k tu , węgiel ten o znacznym stosunku C/H, nie ulega bezpośrednio działaniu depolimery- zacyjnem u p irydyny.
Opisane węgle, po odpowiedniem rozdrob
nieniu (860 oczek/cm2) i wysuszeniu w 105°, poddano równocześnie działaniu p a r p irydyny w przeciągu 10 dni. Tablica X V I wskazuje przyrosty p iry d y n y u poszczególnych węgli wyrażone w procentach.
Z pobieżnych obserwacyj w ynika duża analog ja m iędzy ek strakcją, a chlonieniem p a r piry d y n y dla poszczególnych węgli. Węgle I, I I dają te same ilości ek strak tu , m ają też jednakow ą liczbę cklonienia. Z kolei węgie, I I I m a chłonność nieco m niejszą. Początkow a szybkość chłonienia dla węgla IV jest znikom a, w m ia rę czasu niespada. ale pozostaje stałą, podobnie, ja k to miało miejsce z szybkością rozpuszczania się tego węgla w pirydynie.
(1031) 15 P R Z E M Y S Ł CHEMICZNY 2G1
T A B L IC A XVI.
P rzebieg chłonienia p a r p iry d y n y przez w ęgle:
I. I I , I I I , IV.
D nie I I I I I I IV
1 6,71 6,52 4,56 0,98
2 13,60 12,31 8,71 1,00
3 19,10 17,54 13,40 1,55
4 22,12 20,78 14,52 1,73
5 23,98 22,61 16,92 1,85
0 26,03 24,78 17,63 1,95
7 28,21 26,91 19,00 2,00
8 30,42 28,93 20,49 2,20
0 32,70 31,50 22,35 2,34
10 33,61 32,13 22,97 2,39
D la ściślejszego porównania tych wartości, przedstaw iam n a wykresie Y II (krzywa 1) ilości ekstraktów , otrzym anych dla w spom nia
nych węgli po upływie 40 godzin, oraz ilość pochłoniętej w tym czasie p irydyny (krzy
wa 2).
Przebieg tych obydw u krzyw ych jest b a r
dzo do siebie zbliżony. D la węgla IV p u n k t ekstrakcji leży nieco wyżej, prawdopodobnie z powodu energiczniejszego działania dysper
syjnego piry d y n y na te n węgiel p rzy zwilżaniu, aniżeli tylko p rzy działaniu p a r pirydyny, jak to m a miejsce przy chlonieniu.
Istnieje zatem możliwość określenia z góry przypuszczalnej ilości e k stra k tu dla danego węgla na podstaw ie jego liczby chłonienia. J a k widzim y, liczba chłonienia p a r pirydyny daje nam także możność znalezienia najlepszych warunków ekstrakcji różnych węgli, pozwala
jąc n a ominięcie przed ekstrakcją szeregu
wstępnych badań, połączonych z kłopotliwemi operacjam i sączenia, w ytrącania ekstraktów , usuwania z nich pirydyny i t. p.
5. Chłonienie par pirydyny przez eks
trakty p i r y d y n o w e i pozostałość poekstrakcyjną.
W opisanej powyżej ekstrakcji otrzym ano z jednej stro n y pozostałość poekstrakcyjną, czyli część węgla złożoną z humusów nieroz
puszczalnych w pirydynie, według podziału W h e e l e r a i C l a r k a 1) t. zw. substancję a, z drugiej zaś stro n y e k stra k t pirydynow y, t. j. substancje w pirydynie rozpuszczalne.
Pozostałość poekstrakcyjną uwolniono od pirydyny zapomocą przegrzanej p a ry wodnej w specjalnej aparaturze (rys. III), następnie wysuszono w suszarce próżniowej w 80°
w 12 m m Hg.
E k s tra k t pirydynow y rozłożono na sub
stancje i według m etody W h e e l e r a i C l a r k a : przez traktow anie chlo
roformem w tem peraturze wrzenia w aparacie S o x h l e t a przez czas dłuższy około 300 godz.
Po odpędzeniu chloroform u z części nie
rozpuszczalnej i odparow aniu roztw oru chloro
formowego, otrzym ano humusowe substancje zdyspersowane w pirydynie, nieroz
puszczalne w chloroformie, oraz części ży
wiczne „y” rozpuszczalne w pirydynie i chloro
formie.
W tablicy X V II (str. 262) podano procen
tową zawartość w ekstrakcie pirydynowym substancyj p i ■( dla 4 badanych węgli.
Zarówno pozostałości poekstrakcyjne, jako- też substancje p i t poddano działaniu p a r p iry d y iy w wyżej opisany sposób. Tablica X V III (str. 263) podaje przebieg szybkości chłonienia dla pozostałości poekstrakcyjnych.
Tablica X V II (str. 262) przedstaw ia przebieg chłonienia substancyj % i '(. Ponieważ po
czątkowa szybkość chłonienia tych substancyj jest dość znaczna, przeto pomiarów przyrostu dokonywano co 2 godz. Gdy proces pochłania
nia ujednostajnił się, co nastąpiło mniej więcej po 6—8 godz, badano przyrosty wagi co 24 godz przez 10 dni.
1) R . V. W h e e l e r i A- H. C l a r k . 1. c.
262 P R Z E M Y S Ł O HEM IC ZNY 15 (1931)
T A B L I C A X V II.
C li 1 o n i e n i o p a r p i r y d y n y p r z o z s u b s t a n c j e P i if.
przed ek strakcją (fazywe nieoznaczone), pozostałości poekstrakcyjnej a ty ch wę
gli, oraz substaneyj (J i y otrzym anych z odpowied
nich ekstraktów .
W idzim y z wykresów, że pozostałości p o e k stra k cyjne, a więc substancje a chłoną znacznie większe ilości p a r pirydyny, an i
żeli węgiel nieekstrahow a- n y . Chłonienie to jest jednak sukcesywne, zachodzi w cią
gu długiego czasu, co w ska
zywałoby, że nie jest ono wynikiem tylko bardziej roz
w iniętej powierzchni w trakcie procesu ekstrakcji, n ato m iast że pod wpływem p iry dy n y zaszły opisane wyżej zjaw iska depoli- m eryzacji x)ewny ch substaneyj, zaw artych w węglu, które w tej zmienionej postaci są bardziej wobec p irydyny aktyw ne.
Substancje (3 okazują ze w szystkich węgli najw iększą szybkość i intensyw ność chłonie-
R y su n ck I I I .
N ależy zauważyć, że substancja „ y ” już po kilku godzinach zwilgotniała, po 24 godz.
zmieniła się w półpłynną masę, któ ra w dal szym ciągu pochłaniała pirydynę. W substancji ,,p” zaszły mniej więcej te sam e zm iany, tylko w czasie znacznie dłuższym 3—4 dni.
W ykres V I I I przedstaw ia przebieg szyb
kości chlonienia dla węgli I, I I , I I I , IV
E k s tr a k t z w ęgla I I I I I I IV
Ilość su b st. p i y w ek stra k cie P r P r P r P r
p iry d y n o w y m w % 40,25 59,75 39,88 60,12 44,62 55,38 46,79 53,21
Czas trw a n ia chlonienia I l o ś ć p o c h ł o n i ę t y c h p a r p i r y d y n y w %
2h 12,54 6,10 9,22 8,28 11,08 7,24 19,38 6,42
47; 19,02 9,26 19,66 14,S0 18,52 13,42 2S,04 11,84
67t 23,30 13,88 26,02 18,22 25,84 15,15 32,00 13,80
S/t 26,06 17,16 27,76 19,06 26,2S 17,74 35,29 17,23
Ul 47,26 28,90 36,32 27,66 42,42 27,32 41,90 22,74
2(7 59,12 33,50 56,24 31,96 48,10 30,96 47,9S 29,00
3 d 64,82 39,01 65,31 34,89 55,52 34,00 48,00 35,04
4(7 70,66 45,82 74,24 40,40 63,16 38,46 49,18 35,22
5d 71,94 49,32 76,44 42,S4 64,08 40,70 49,67 36,70
Od 73,81 52,03 79,06 44,25 65,97 42,73 50,00 39,16
7(1 75,64 55,36 82,42 46,70 66,92 44,42 51,23 41,32
Sc! 79,03 57,76 86,31 55,25 69,99 45,92 52,68 42,00
9(7 80,46 59,02 91,02 60,50 72,90 47,90 54,31 42,96
10(7 S I,26 61,00 93,72 64,01 73,95 49,S6 56 28 43,40
(1931) 15 P R Z E M Y S Ł CHEM ICZNY 263
T A B L IC A X V I I I . Chlonionio p a r p iry d y n y przez pozostałości p o ek stra k cy jn e (substancjo „ a ” ).
Czas tr w a n ia clilo- nienia w dniacli
Ilość pochłoniętej p iry d y n y przez pozostałości p o ek stra k cy jn e:
I I I I I I IV
1 7,54 10,05 6,00 4,79
2 16,02 20,06 13,56 7,81
3 24,17 26,54 20,78 8,53
4 32,13 34,24 28,97 9,47
5 34,25 36,21 30,21 10,00
6 36,54 39,10 32,12 10,01
7 38,85 41,76 33,87 11,11
8 40,05 42,81 35,24 12,23
9 41,12 44,00 36,35 12,75
10 43,01 44,86 37,89 13,62
liia, substancje ’{ znacznie niższą. Zjawiska te przebiegają w większem lub mniejszcm przy
bliżeniu jednakowo dla 4 typów węgli.
to miało miejsce w przebiegu chłonienia dla tych sam ych węgli (Tablica X V I, str. 256).
6. Chłonienie par pirydyny przez węgle uprzednio ogrzewane.
Jednym ze środków, prowadzących do zwięk
szenia ilości ek strak tu otrzymanego z węgla, jest ogrzanie tego węgla przez czas dłuższy przed ekstrakcją, bez dostępu powietrza do takich tem peratur, w których zachodzi d a
leko posunięta depolimeryzacja węgla. Pierwsze próby w tym kierunku przeprowadzał H a r- g e r 1). Ogrzewał on węgiel o zawartości 36,7%
lotnych części (liczone na substancję bez
wodną i bez popiołu) w atm osferze obojętnego gazu w tem p. 230'. Po ekstrakcji chloroformem otrzym ał 8,5% ekstraktu, podczas gdy węgieł surowy przed ogrzewaniem dawał zaledwie 1,2%. Podobne badania przeprowadzili F.
F i s c h e r i H. G r o p p e l2), którzy proces ten nazwali odpuszczaniem węgla, analogicznie do procesu odpuszczania stałi. Stosowali tem peratu
r y dość wysokie, docho
dzące do 600°, przyczem otrzym yw ali znaczne ilości ek stra k tu benzolowego n a w et dla węgli tłustych.
W edług I l l i n g w o r t - h a 3) zwiększenie ilości w y
ekstrahow anych z węgla substancyj zapomocą p iry dyny przez uprzednie ogrza
nie tego węgla, zależy:
1) od n a tu ry węgla, 2) od tem peratury, do jakiej wę
giel był ogrzany.
Dla węgli, o stosunku CjH mniejszym od 17, nie zauważono zwiększenia się ilości ek strak tu po całko
witej ekstrakcji, natom iast wzrosła znacznie szybkość rozpuszczania. N p. węgiel I nieogrzewany dał po 30 godz.
14,6 ekstraktu, ogrzany bez
W y k re s V II I.
N ależy zaznaczyć, że końcowy efekt chło
nienia substancyj (3 i ■( z węgli I I I i IV jest nieco niższy od tychże substancyj z węgli I i II.
Bóżnice są jednak bez porównania mniejsze, niż
■) II a r g e r. 1. c.
2) F . F i s c h e r i H. G r o p p e l . Cr. A.
zur K en n tn is der Kolile B erlin 1917.
3) S. R. I l l i n g w o r t h . F u el 1, 213, (1922),
P R Z E M Y S Ł C H E M IC Z N Y 15 (1031)
dostępu pow ietrza do 200—210° przez 24 godz, dal w czasie 36 godzinnej ekstrakcji 27,1%
ek strak tu .
Obydwie p róby po całkowitej ekstrakcji (300 godz) dały następujące w y n ik i:
węgiel surow y — 31,12% e k stra k tu
„ ogrzany — 32,01%
W p rzypadku węgla o wyższym stosunku CjH istnieje, jak to widzim y z załączonej tabeli, pewne m inim um tem p eratu ry , powyżej której następuje dopiero zupełna depolimery- zacja i związana z tem większa rozpuszczal
ność.
T A B L IC A X IX .
W ę giel
T em p.
w °
Czas ogrze
w an ia w godz.
S tr a ta n a wadzo
Ilość ek s
tr a k t u w %..
_ 13,88
• 4 300 48 2,52 30,20
. 450 1 30,17
— ■ 0,64
a 300 24 0,20 2,16
450 2 1,20 10,46
— 7,62
6 450 1% 1,86 28,41
0,S2
7 300 24 0,10 0,62
400 4 0,70 9,24
S 400 24 0,21
500 56 2,14
600 84 5,26
Z t a b l i c y X IX w y n ik a , ż e m in i-
m um tem p eratu ry , potrzebne do całkowitej depolim eryzacji substaneyj węglowych, rozpu
szczalnych później w pirydynie, rośnie wraz ze wzrostem stosunku C jll w węglu. Pewien w pływ n a ilość e k stra k tu m a także i czas ogrzewania węgla.
T em peratura wywiera duży wpływ także i na zwiększenie zdolności chlonienia p a r p i
ry d y n y zwłaszcza u pokładów geologicznie starszych, które norm alnie chłoną niewiele.
Do zbadania tego zjawiska użyliśm y jako mafcerjału wyjściowego węgla tłustego. P rz y gotow ano trz y p ró b y : jedną suszoną przez
1 godz n a pow ietrzu, drugą ogrzaną w piecu elektrycznym do 300° w atm osferze azotu, trzecia próba była pozostałością po ekstrakcji benzolowej, prowadzonej według F i s c h e r a pod ciśnieniem 55 atm w 285°. Po oddzieleniu
od benzolu, przem yciu i wysuszeniu, roz
ta rto grubsze ziarno (do 5 m m ) i przesiano przez sito (860 oczek /cm2).
W szystkie trz y p róby poddano działaniu p a r piry d y n y n a przeciąg 10 dni. T ablica X X przedstaw ia przebieg szybkości chlonienia p a r piry d y n y przez poszczególne próby.
T A B L IC A X X .
P rzeb ieg szybkości clilonienia p a r p iry d y n y przez w ęgle up rzed n io ogrzano.
_o '5a
W ęgiel suszo
n y n a pow ie
trzu
W ęgiel o g rza
ny do 300°
P ozostałość po e k s tra k c ji b e n zolowej w 285°
55 atm Ilość p ochłoniętych p a r p iry d y n y w %
i 0,75 5,00 6,51
2 1,37 10,01 12,42
3 1,75 12,63 14,60
4 2,03 16,11 17,02
5 2,24 16,78 17,59
6 2,40 17,51 18,03
7 2,59 18,22 18,59
8 2,65 18,S3 19,15
9 2,80 19,57 19,62
10 2,96 20,00 20,00
Dla ilustracji podaję również wykres szyb
kości chlonienia (wykres IX ).
N a osi odciętych przedstaw iono czas trw a nia doświadczenia, n a osi rzędnych procenty pochłoniętej pirydyny.
Przebieg krzyw ych w skazuje, że zdol
ność pochłaniania p a r pirydyny, znikom a dla węgla tylko wysuszonego, w zrasta prawie 10-ciokrotnie dla tegoż węgla ogrzanego do 300°.
K rzyw a chlonienia dla pozostałości poeks
trakcyjnej po benzolu odpowiada swoim prze
biegiem krzywej 300°.
(1031) 15 P R Z E M Y S Ł CHEM ICZNY 265
Po tych ogólnych próbach zbadano system atycznie wpływ ogrzewania węgli w różnych tem p eratu rach n a zdolność pochła
niania p a r pirydyny.
W ybrano 3 w itry ty : 1) z a n tra cy tu , 2) z wę
gla tłustego i 3) z węgla gazowego, niespiekają- cego się. W łasności ty ch trzech węgli w ska
zuje tablica V I, (str. 247).
Próbki ty ch w itrytów ogrzewano w a tm o sferze azotu w piecyku elektrycznym G r a y K i n g a (Fot. IV) kolejno w 150°, 200°, 250°, 300°, 350°, 400°, 450° w ten sposób, że docho
dzono szybko do właściwej tem peratury, po- czem węgiel pozostaw ał w tej tem peraturze 1 godz. Po ostygnięciu, p róby ważono, a ponie
waż w ty ch w arunkach węgle się zlepiają, tworząc grudki, przeto rozcierano je i przesie
wano przez sito 860 oczek/cm2. Tablica X X I podaje s tr a ty n a wadze przy ogrzewaniu węgli w różnych tem peraturach w piecu G r a y K i n g a . D la a n tra c y tu oznaczono s tra ty tylko w tem peraturach końcowych.
T ak przygotowane próby poddano działa
niu p a r pirydyny na 24 godz.
Tablica X X II wskazuje przebieg szybkości chłonienia w ciągu 24 godz dla węgli ogrzanych do różnych tem p eratu r.
N ajm niejszym zm ianom przez podgrzewanie uległa zdolność chłonienia węgla a n tra cy to wego I. Z kolei nieznaczny przyrost 6,44%
w chłonności okazuje węgiel gazowy niespie- kający X IV . Bardzo duże n ato m iast różnice w chłonności zachodzą w węglu tłustym IX . M aksym alna ilość pochłoniętej przez ten wę-
TABLIC A X X I-
Tompora- S tra ty lo tn y c h części w % dla węgli:
1 u r ; i w 0
IX X IV 1
160 0,80 4,69
200 0,85 5,24
250 — 5,84
300 0,95 5,09
350 1,65 7,11
400 3,95 7,87 2,4
450 9,37 16,50 2,5
500 11,05 2,8
giel piiy d y n y wyniosła 33,03% (400"), w p o rów naniu do 4,01% dla węgla surowego.
T A B L IC A X X II .
P rzebieg chłonienia p a r p iry d y n y przez węgle uprzed- nio ogrzane.
T em p. zwę
g la n ia Vf piecu G -ray - . K i n g a
Ilość pochłoniętych p a r p iry d y n y przez
■węglo w %
I X IV IX
__ 3,27 22,78 3,81
150° 3,31 22,93 4,01
200° 3,55 23,01 5,68
250° 3,80 23,01 7,33
300° 3,86 27,20 13,00
350° 4,84 27,90 25,86
400° 4,51 30,06 32,97
450° — 29,37 33,03
500° ' — 23,91 10,61
F o to g ra f ja IV.
260 P R Z E M Y S Ł C H E M IC Z N Y 15 (1931)
N astępnie sporządzono wykres X, odcinając na osi odciętych tem peratury, na osi rzędnych p rzyrosty pochłoniętej pirydyny, wzięte jako różnice m iędzy liczbą pochłaniania pirydyny węgli tylko suszonych i węgli ogrzanych do różnych tem p eratu r.
Zwróciliśmy uwagę, że krzywe te m ają charakterystyczny przebieg, analogiczny do krzyw ych plastyczności węgli, oznaczonych m e
to d ą F o x w e 11 a.
Wobec tego dla porów nania oznaczono dla w itrytów wspom nianych węgli plastyczność według m etody F o x w e 11 a, zmodyfikowanej nieco w Chemicznym In sty tu cie B adaw czym . M etodą tą nic m ożna w ykazać dla a n tra c y tu zdolności przechodzenia w sta n plastyczny.
K rzyw e plastyczności dla dwu innych węgli przedstaw ia wykres X I.
J a k widzimy krzywe plastyczności p o k ry w ają się dokładnie z krzyw em i chlonienia p a r p iry d y n y przez węgle ogrzane, a w ięc:
1) Zjawisko plastyczności zachodzi w tem pe
ratu rac h , odpow iadających tem peraturom wzmożonej chłonności p a r pirydyny.
2) M aksym um plastyczności dla węgla I X utrzym uje się w granicach 400—455°; do ty ch też tem p eratu r ogrzany węgiel chłonie n a j
większą ilość p a r pirydyny.
Dla węgla X IV zarówno zjawisko plastycz
ności, jak i własność chlonienia p a r p irydyny przebiega w stopniu znacznie słabszym . Maksy- m um plastyczności i najw yższa liczba chłonie- nia leżą w wąskich granicach tem p eratu ry około 400°.
W tem peraturach wyższych, dla węgla IX powyżej 455°, dla węgla X IV powyżej 400°, zarówno plastyczność węgla, jakoteż zdolność pochłaniania p a r p irydyny gwałtownie spada.
Badanie chlonienia p a r p iry d y n y może służyć do dokładnego oznaczania stan u p la
stycznego, a zatem stanu, w którym koloid węgla przechodzi przejściowo w półpłynny gel.
W edług A. G i 11 e t a 1) węgiel ogrzewany zachowuje się, ja k skrzepły koloid, którego pewne składniki to p ią się przed innem i. Od 200°— 250° jest to galareta o reakcjach wewnę
trznych szybko przebiegających.
Powyżej 350° m ożna naw et bez pom ocy rozpuszczalników zew nętrznych doprowadzić węgiel do stopienia w strefie plastycznej.
W okresie plastycznym zachodzą szybkie mniej lub więcej egzoterm iczne reakcje wewnętrzne, które naw et bez podwyższenia tem p e ra tu ry zm ieniają węgiel stopiony w ciało stale, odtąd już bez własności topnienia. J e s t to dobrze znany przypadek topnienia przechodniego. N a podstaw ie nielicznych wiadomości, jakie posia
dam y dzisiaj o koloidach, m ożem y powiedzieć, że tworzenie się fazy ciekłej jest wynikiem dyssoejacji chemicznej. F aza ciekła jest u tw o
rzona z produktów nietrw ałych, które n a ty c h m iast łączą się ze sobą przez kondensację podobną do tej, jak a daje bakelity C, ciała nietopliwe i wogóle nierozpuszczalne.
ł) A. G i l i o t . L a T lieorie des Colloides e t la H ouille. Conference donnee a la Scction do Lifege.
A vril 1929.
(1931) J5 P R Z E M Y S Ł CHEM ICZNY 2(57
Jeżeli ogrzewanie (termoliza) odbyw a się w obecności rozczynników bardzo ak ty w n y ch , przebieg dyssocjacji zachodzi w tem pie p rzy śpieszonym, zaś repolim eryzacji zwolnionym.
N astępuje wówczas rozpad skondensowanych łańcuchów cząsteczkowych węgla. Obserwuje
m y to podczas ekstrakcji węgla w punkcie wrzenia benzolem pod ciśnieniem, cykloheksa
nem pod ciśnieniem w 350°. W tych wszystkich przypadkach m ożem y otrzym ać znaczne ilości substancyj rozpuszczonych.
Jeżeli rozkład węgla prowadzić będziemy w 450° bez rozczynników, ale pod ciśnieniem, wówczas p ro d u k ty rozkładów pierwszych porcyj działać będą n a pozostałą masę, jak rozczyn- niki. O trzym am y w tym przypadku także zwiększoną ilość ek straktu.
Nakoniec w obecności ciężkich frakcyj sm oły koksowej można w 300 — 350° otrzym ać całkow itą dyspersję węgla w ciągu 10 m inut ( S k o p n i k ) . T aki roztw ór koloidalny węgla oglądany pod mikroskopem, (powiększenie 600-krotne) jest jednorodną m asą, w której pływ ają gdzieniegdzie delikatne cząstki węgla, należące praw dopodobnie do fuzytu.
V. OGÓLNE W N IO S K I
W dotychczasowych pracach nad stanem koloidalnym węgla., 'k tó ry c h charakterystykę podano na wstępie, przyjęto za podstaw ę badań układ koloidalny węgieł-woda. Opierając się n a tem założeniu, stwierdzono, że węgiel jest gclem nieelastycznym , k tó ry oddając przy suszeniu wilgoć, zm niejsza swoją objętość tylko do pewnej granicy, w atm osferze p a ry wodnej nabiera zależnie od stopnia zwęglenia tylko tyle wody, ile potrzeba do wypełnienia k a pilarnych przestrzeni. Jak o kserogel daje się węgiel przepajać różnem i odczynnikam i orga- nicznem i ja k np. benzol, eter, alkohol, chino
lina, pirydyna.
Z badań szeregu autorów i moich wynika, że wśród ty ch odczynników pirydyna zajm uje całkiem w yjątkow e miejsce.
P rzy działaniu p irydyny n a węgieł zachodzi wiele zjawisk, które nie dadzą się objąć po
jęciem kserogelu. Prócz adsorbcji m am y tu ta j do czynienia z w nikającą w głąb ciała absorpcją połączoną z szeregiem powolnie zachodzących procesów chemicznych z pewnemi grupam i ciał,
zaw artem i w węglu.
U pewnych typów węgli gazowych i ga- zowo-płomiennych zachodzi przy zanurzeniu w pirydynie zjawisko wybitnego pęcznienia gelu.
Węgiel nasycony pirydyną, następnie ogrzany, zatrzym uje tylko nieznaczną część pirydyny, prawdopodobnie związaną chemi
cznie, później chłonie ponownie sukcesywnie nowe ilości pirydyn}.', większe niż uprzednio.
E k stra k t pirydynow y, uwolniony od piry
d y n y i wysuszony, poddany działaniu par pirydyny, chłonie po 10 dniach znaczne, do 100 % dochodzące, ilości pirydyny, tworząc początkowo elastyczną masę, która stopniowo przechodzi w gęsto-płynny roztwór. I w ty m stanie chłonie jeszcze pewne ilości pirydyny.
W ynikałoby stąd, że węgiel, a raczej jego część (p i y) rozpuszczalna w pirydynie za
chowuje się raczej jako gek elastyczny.
Koloid węgla z biegiem czasu, liczonego okresami geologicznemi, w różnych w arunkach fizycznych i tektonicznych, ulega znacznym odkształceniom. O ile przyjąć analogję do opi
sanych poprzednio zjawisk, to cząsteczki ko
loidalne staw ały się z biegiem czasu coraz trwalsze i mniej elastyczne, międzyprzestrzenie coraz niniejsze, o czem świadczy zresztą zmniej
szanie się zawartości wody hygroskopijnej u różnych typów węgli w m iarę stopnia zwęglania.
Ta nieodwracalna przem iana uzewnętrznia się zmniejszoną możnością peptyzacji i rozpu
szczania tych węgli, u tra tą zdolności pęcznie
nia gelu i chłonienia p a r pirydyny.
Mając możność oznaczania liczbowego chłonienia par pirydyny, możemy te stany przejścia węgla w koloid nieelastyczny dokład
nie oznaczyć.
Podziału i klasyfikacji węgla dokonywa się zarówno do celów praktycznych, jak też i teoretycznych poza analizą elem entarną n a j
częściej przez koksowanie w tygielkach średniej próby zmielonego węgla, określenie następnie ilości lotnych części i wyglądu otrzym anego koksu. Od czasu, gdy M. 0. S t o p e s w pro
wadziła klasyfikację węgla według m akrosko
powego wyglądu n a 4 odm iany petrograficzne:
w itry t, k lary t, d u ry t i fuzyt, różniące się m iędzy sobą zarówno własnościami fizycznemi, jak też i chemicznemi, okazało się, że badanie średniej próby nie daje dokładnej ch arakte
rystyki węgla, a tylko przeciętną własność
268 P R Z E M Y Ś L C H EM IC ZN Y 15 (1931)
składników petrograficznych, których skład ilościowy zmienia się bardzo często naw et w m ałym kaw ałku węgla
D la należytego poznania danego pokładu, należy wydzielić z węgla wszystkie składniki petrograficzne i scharakteryzow ać je na po d s ta w ę jakiejś właściwej cechy.
Prowadzone w Chemicznym Instytucie Badawczym badania n a d własnościam i fizy- ko-chemicznemi odm ian petrograficznych węgli różnych złóż węglowych, doprowadziły nas do wniosku, że c h a rak tery sty k a ta k a może mieć w artość tylko w ty m przypadku, o ile będzie porów naną z własnościami odm ian całej skali geologicznej węgli kam iennych od a n tra c y tu do najm łodszych węgli gazowo-płom iennych róż
nych złóż węglowych. Z przywiezionych zatem przez p. inż. R o g ę prób pokładów węglo
wych zachodniej E uropy w ybrano czyste w itryty, d u ry ty i fuzyty, które stanow ią bodaj pierwszą ta k obszerną i pełną skalę odm ian petrograficznych i d ają wartościowy m aterjał podstaw ow y do bad ań różnych cech fizyko-chem icznych węgli.
Okazało się, że liczby chlonienia p a r p iry d y n y w itrytów , otrzym ane bardzo prostym sposobem przez określenie przyrostu wagi węgla, przebywającego przez czas pewien w atm osferze p a ry p irydyny w określonej te m peraturze, stanow ią charakterystyczną cechę dającą podstaw ę do klasyfikacji węgla n a po
szczególne grupy.
J a k w ynika z moich badań, w itry t nadaje się z wielu przyczyn jako odpowiedniejszy od innych odm ian, podstaw ow y m aterjał do ch arak tery sty k i danego pokładu, m ianowicie:
1) znajduje się we w szystkich ty p ach węgli od gazowo-płom iennych do a n tra c y tu włącznie,
2) jest najczystszym m aterjałem węglo
wym, zawiera bowiem najm niejszą ilość wo
dy i popiołu,
3) dla swej dużej kruchości, łupliwości i błyszczącego w yglądu daje się łatw o odróżnić i wydzielić wystanie możliwie czystym .
D u ry ty , wydzielone z poszczególnych węgli, d a ją wprawdzie także charakterystyczne liczby chlonienia dla poszczególnych typów węgli, odm iana t a bywa jednak najczęściej prze- rośnięta drobnem i w arstw am i w itry tu i co najw ażniejsze, trudno ją wydzielić m akrosko
powo z pokładów starszych od węgla tłustego.
W ty ch bowiem węglach d u ry t przybiera w y
gląd błyszczący.
F u zy ty , o w ybitnej stru k tu rze drzewnej, jakkolwiek w ystępują praw ie w każdym pokła
dzie, posiadają bardzo rozw iniętą powierzchnię tak , że zjawisko adsorbcji gra tu ta j główną' rolę, o czem świadczy szybki przebieg początko
wy chlonienia p a r pirydyny.
Bardzo praktyczne zastosowanie zn aj
d ują liczby chlonienia p a r p irydyny przy ekstrakcji. Oba procesy, oparte n a koloidalnym charakterze węgli, stoją ze sobą wścisłym związku tak , że na podstaw ie ilości pochło
niętej piry d y n y m ożem y w krótkim czasie i bez skom plikowanych operacyj, związanych z ekstrakcją, określić ilość substaneyj danego węgla rozpuszczalnych w pirydynie, szybkość rozpuszczania, oraz znaleźć najlepsze w arunki ekstrakcji. Zwiększenie ilości e k stra k tu w p i
rydynie m ożna uzyskać przez działanie depo- lim eryzacyjne tem p eratu ry , względnie różnych odczynników chemicznych np. fenolu.
Wreszcie liczba chlonienia daje nam m oż
ność zbadania i scharakteryzow ania bez spe
cjalnej a p a ra tu ry ( F o x w e 11, L a y n g - H a t h o r n e) jeszcze jednej własności, wy
nikłej z koloidalnego ch arakteru węgla, tw o
rzenia się przejściowej ciekłej fazy z produktów nietrw ałych, które n atychm iast, n ask u tek kon
densacji, tw orzą p ro d u k t stały, odtąd już nie- topliw y. J e s t to ta k zw any s ta n plastyczny węgla. Poznanie jego przebiegu m a ogromne znaczenie zarówno dla procesu koksowania, ja k też i brykietowymi a bez użycia lepiszcza.
V I. S T R E S Z C Z E N I E .
1) Zbadano zdolność chlonienia p a r p i
ry d y n y przez rozm aite węgle typow ych złóż europejskich.
2) W ydzielono odm iany petrograficzne węgli, pochodzących z poszczególnych złóż i zbadano zdolność chlonienia p a r p irydyny przez te odm iany.
3) W ykazano, że własność chłonienia p a r piry d y n y przez węgle jest w pierw szym rzędzie zależna od ich stopnia zwęglenia. W łasność ta najsilniej w ystępuje w węglu b ru natnym
i w młodszych węglach kam iennych, zmniejsza się szybko w m iarę przejścia do a n tra c y tu , co wskazuje n a zm ianę koloidalnej n a tu ry ma-
terjalu wyjściowego w m iarę postępującego procesu zwęglania.
4) Stwierdzono, że istnieje ścisła zależ
ność m iędzy Avłasnością chłonienia p a r p iry d y n y przez d a n y węgiel, a stopniem jego spoli- m eryzowania, w yrażonym według 1 11 i n g- w o r t h a stosunkiem G/H w węglu. Węgle o stosunku O /H wyższym od 20 chłoną już tylko bardzo nieznaczne ilości p a r pirydyny.
5) B adając chłonienie p a r p irydyny przez odm iany petrograficzne w itryty, d u ry ty i fu zy ty węgli z poszczególnych złóż, od a n tra cytu do węgli gazowo - płomiennych, stw ier
dzono :
a) że liczby chłonienia p a r p irydyny wi- try tó w mogą stanowić now ą cechę cha
rakterystyczną, pozwalającą n a odróż
nienie typów węgli o różnym wieku geo
logicznym, względnie różnym stopniu spolim eryzowania. D la badanych w itry- tów liczby te oznaczone w 15° p rzedsta
w iają się następująco :dla an tra cy tu 8,5, dla węgli chudych antracytow ych 5—5,4, dla węgli chudych i tłustych 3—4, dla węgli gazowych spiekających od 24— 44, niespiekających 50— 67, dla węgli gazowo-płomiennych 70—77.
b) liczby chłonienia p a r piry d y n y dury- tów d ają wprawdzie także w yraźny po
dział węgli n a grupy, d u ry t nie nadaje się jednak do charakterystyki węgla, ponieważ trudno je s t wydzielić tę odm ianę z węgli chudych, a n tra c y to wych i an tra cy tu .
Liczby chłonienia dla d u ry tu z po
szczególnych grup węgli wynoszą w 15°:
d u ry t z węgla tłustego około 4, ,, ,, gazowego około 40, ,, ,, gazowo-płomiennego 50, c) liczby chłonienia fuzytów do celu cha
rak te ry sty k i węgli znaczenia nie m ają, z przyczyny dużej adsorpcji powierzch
niowej, zacienmiającej zjawisko chlo- nienia.
6) Stwierdzono, że zdolność chłonienia jest ce
chą, charakteryzującą odm iany petrograficzne, wydzielone z węgli młodszych gazowych i g a zowo-płomiennych. W itry t chłonie p ary p iry d y n y najintensyw niej, z kolei idzie duryt, najm niejsze liczby chłonienia wykazuje fuzyt.
( i o a i ) 15 P R Z E M Y S Ł
U odmian petrograficznych węgli starszych tej prawidłowości niem a.
7) W ykazano, że istnieje ścisła- zależność m iędzy ilością ek strak tu pirydynowego, o trzy m aną z węgla, a ilością piiy d y n y pochłoniętej przez ten węgiel, oraz szybkością przebiegu tych obydwu procesów. Liczba chłonienia daje nam zatem możność określenia z góry ilości ek straktu, oraz znalezienia najlepszych warunków ekstrakcji.
8) Zbadano zdolność chłonienia p a r p iry d y n y przez pozostałości poekstrakcyjne po pirydynie, czyli t. zw. substancje «, przyczem stwierdzono, że substancje n. chłoną znacznie większe ilości par pirydyny, aniżeli węgle przed ekstrakcją.
9) Zbadano zdolność chłonienia przez e k stra k ty pirydynow e t. zw. substancje [3 i y, a więc części ek strak tu pirydynowego rozpu
szczalne i nierozpuszczalne w chloroformie, przyczem stwierdzono, że substancje p okazują najw iększą szybkość i intensywność chłonienia, substancje y znacznie niższą. Zjawiska te przebiegają dla 4 typów węgla prawie jed n a
kowa.
10) Stwierdzono, że ogrzanie węgla do tem p eratu r wyższych, w atm osferze gazu obo
jętnego, wpływa w ybitnie na zwiększenie ilości pochłoniętej p irydyny przez ten węgiel w tem p.
norm alnej.
Przebieg szybkości chłonienia dla węgla antracytow ego, tłustego i gazowego niespieka- jącego, ogrzanych uprzednio w atmosferze azotu do odpowiednich wyższych tem p. jest identyczny z przebiegiem stanu plastycznego ty ch węgli, oznaczonego według m etody F o x w e 11 a, zarówno co do m aksym um pla
styczności, które wypada w granicach tem pe
ra tu ry , odpowiadających wzmożonej chłon
ności p ar pirydyny, jakoteż co do in te n sywności i końcowego stadjum zjawiska dla trzech różnych typów węgli badanych.
Własność chłonienia oznaczona liczbowro, może zatem służyć do prostego i dokładnego zbadania stanu, w którym koloid węgla prze
chodzi w przejściowy półpłynny gel.
W zakończeniu pragnę wyrazić Panu Profe
sorowi Dr. W. Ś w i ę t o s ł a w s k i e m u serdeczne podziękowanie za inicjatyw ę podję
cia niniejszej pracy, oraz za cenne rad y i w ska
zówki, których mi udzielił.
CHEMICZNY 260
