Stenkuls densitet, rumvægt og egenskaber

Kulforekomster dannes i jordens undergrund ved ophobning af planterester, som udsættes for nedbrydning og tryk fra bjergarter. Sumpede tørveområder, der blandt andet er opstået ved tektoniske bevægelser, er særligt gunstige for dannelsen. Stenkul gennemgår store kemiske ændringer: Det beriges med kulstof og mister fugt, ilt og flygtige bestanddele. De mineralske urenheder findes som fint fordelte partikler, krystaller, tynde lag, linser og konkretioner. De komplekse processer danner en fast, sort og brændbar bjergart.

Stenkul har flere fysiske kendetegn:

• Det er fast.
• Det er tæt.
• Det har mekanisk styrke.
• Gelificerede og lipoide bestanddele kan ved opvarmning blive plastiske og danne et porøst koksmateriale.

Værdierne ovenfor beskriver kulstoffets eller de massive stykkers densitet. Ved lager, levering og beregning af lastekapacitet er rumvægten vigtigere: På grund af hulrummene mellem stykkerne vejer 1 m³ stenkul normalt mindre end en massiv kubikmeter uden hulrum. Stenkul er egnet til industriel anvendelse ved et askeindhold på højst 30 %.

Brændværdien er et af de vigtigste kriterier for råstoffet. Stenkul afgiver meget varme, men værdien afhænger af kvalitet, fugt og askeindhold. For tør, askefri masse angives normalt cirka 30,5-36,8 MJ/kg. I brugstilstand med fugt og aske kan den faktiske brændværdi være mærkbart lavere. Sammensætningen afhænger af forekomstens dannelsessted og omfatter flere komplekse bestanddele:

Indholdet af bestanddelene varierer med stenkulskvaliteten. Mineralske urenheder kan være farlige ved forbrænding, og visse forbindelser har skadelige og kræftfremkaldende egenskaber.

Stenkuls anvendelse

Stenkul anvendes bredt inden for:

• elproduktion,
• tung metallurgi, især til koks,
• kemisk industri,
• fremstilling af konstruktionsmaterialer,
• hydrogenering til aromatiske produkter,
• brændstofteknik til syntetisk, gasformigt og flydende brændstof,
• produktion af kvælstofberiget gødning,
• fremstilling af voks og plast.

Beregning af stenkuls volumen og masse

På grund af den omfattende anvendelse er det nødvendigt at kende stenkuls rumvægt. Der skelnes mellem to densitetsværdier:

• densitet ved naturligt askeindhold,
• densitet for askefri masse.

Ved industriel beregning af brændselsbehovet er denne opdeling meget vigtig.

Stenkuls densitet kan beregnes med formlen:

densitet = de faste partiklers masse ⁄ de faste partiklers volumen

Værdien ændres med kulbjergarten, askeindholdet og materialets fugt.