الوزن النوعي للفحم الحجري وخصائصه
تتكون رواسب الفحم في باطن الأرض من تراكم بقايا نباتية تحللت وتعرضت لضغط الصخور. وتلائمها البيئات الخثية المستنقعية المتكونة مع تحركات الصفائح. ويخضع الفحم لتغيرات كيميائية: يزداد الكربون وتقل الرطوبة والأكسجين والمتطايرات. وتوجد الشوائب المعدنية كتشتت دقيق وبلورات وطبقات وعدسات وعُقد. وينتج صخر أسود صلب قابل للاحتراق.
خصائصه:
- صلب؛
- كثيف؛
- متين ميكانيكيًا؛
- تتحول مكوناته الهلامية والدهنية عند التسخين إلى كتلة لدنة وتكوّن فحم كوك مساميًا.
| النوع | الوزن النوعي (غ/سم³) |
| دبالي | 1,4 - 1,5 |
| فحم بني غوليتي | 1,6 - 1,8 |
| أنثراسيت | 1,3 - 1,5 |
تصف القيم كثافة المادة أو القطع. أما التخزين والنقل فيحتاجان الكثافة الظاهرية، إذ تجعل الفراغات 1 م³ من الفحم أخف من مكعب كثيف. ويصلح صناعيًا عند محتوى رماد لا يزيد على 30%.
| المادة | وزن 1 م³، كغ |
| فحم عادي أو مقطوع | 700 - 900 |
| أنثراسيت مقطوع | 800 - 950 |
| ناعمة أو غبار الفحم | 550 - 750 |
| فحم رطب أو مدموك | 900 - 1200 |
أهم معيار حرارة الاحتراق. وهي عالية لكنها تعتمد على الدرجة والرطوبة والرماد. وتبلغ للكتلة الجافة الخالية من الرماد 30,5 - 36,8 ميغاجول/كغ، وتكون فعليًا أقل مع الماء والرماد. ويعتمد التركيب على موضع الرواسب:
| المادة | الكربون | الهيدروجين | الأكسجين | الكبريت | النيتروجين | المتطايرات | الماء | الرماد |
| النسبة الكتلية، % | 75 - 92 | 2,5 - 5,7 | 1,5 - 15 | 0,5 - 4 | 0,5 - 2 | 2 - 48 | 1 - 12 | 2 - 45 |
تختلف المكونات بحسب الدرجة. والشوائب المعدنية خطرة عند الاحتراق، وبعض المركبات مسرطن ضار.
الاستخدامات
- الطاقة الكهربائية؛
- علم المعادن الثقيل (الكوك)؛
- الصناعة الكيميائية؛
- المواد الإنشائية؛
- الهدرجة (منتجات عطرية)؛
- الطاقة الوقودية (وقود اصطناعي وغازي وسائل)؛
- أسمدة غنية بالنيتروجين؛
- الشمع والبلاستيك.
حساب الحجم والكتلة
يستلزم الاستخدام الواسع معرفة الوزن الحجمي. وينقسم الوزن النوعي إلى:
- مع محتوى الرماد الطبيعي؛
- للكتلة الخالية من الرماد.
وهذا التقسيم مهم صناعيًا لحساب الوقود.
الوزن النوعي = وزن الجسيمات الصلبة ⁄ حجم الجسيمات الصلبة
ويتغير بحسب نوع الفحم والرماد والرطوبة.
الأسئلة الشائعة
كم يزن 1 م³ من الفحم الحجري؟
يبلغ الوزن الظاهري للفحم العادي أو المقطوع نحو 700-900 كغ/م³، وقد يزن الرطب أو المدموك 900-1200 كغ/م³.
لماذا الوزن النوعي أعلى من الظاهري؟
يصف النوعي كثافة مادة الفحم أو القطع، بينما يحسب الظاهري الفراغات بينها. ولذلك يكون متر الفحم في الصندوق أخف من متر كثيف بلا فراغات.
ما المؤثرات في الوزن والجودة؟
أهمها الدرجة والتدرج والرطوبة ومحتوى الرماد والمواد المتطايرة ودرجة الدمك في التخزين أو النقل.