Kivihiilen ominaispaino ja ominaisuudet

Kivihiiliesiintymät muodostuvat maan uumenissa kasvien jäännösten kerääntyessä, hajotessa ja joutuessa kivilajien paineeseen. Fossiilin muodostumiselle otollisin ympäristö on tektonisten laattojen liikkeissä syntynyt suoperäinen turvemaa. Kivihiilen rakenne muuttuu kemiallisesti huomattavasti: se rikastuu hiilellä ja menettää kosteutta, happea ja haihtuvia aineita. Hiilen mineraaliset epäpuhtaudet koostuvat hiilenmuodostajista ja uusista mineraalimuodostumista. Ne esiintyvät hienona dispersiona, kiteinä, ohuina välikerroksina, linsseinä ja konkreetteina. Monimutkaisten prosessien tuloksena syntyy mustaa, kiinteää ja palavaa kivilajia.

Kivihiilellä on useita fysikaalisia ominaisuuksia:

• kiinteä;
• tiheä;
• mekaanisesti luja;
• geeliytyneiden ja lipidisten aineosien kyky muuttua kuumennettaessa plastiseksi massaksi ja muodostaa huokoista koksia.

Edellä olevat arvot kuvaavat hiiliaineksen tai palamateriaalin tiheyttä. Varastoinnissa, toimituksessa ja lavan laskennassa irtotiheys on tärkeämpi: palojen välisten tyhjien tilojen vuoksi 1 m³ kivihiiltä painaa tavallisesti vähemmän kuin tiivis kuutio ilman tyhjiä tiloja. Kivihiili soveltuu teollisuuskäyttöön, kun tuhkapitoisuus on enintään 30%.

Tämän mineraalivaran tärkein ominaisuus on lämpöarvo. Kivihiilen lämmöntuotto on suuri, mutta arvo riippuu laadusta, kosteudesta ja tuhkapitoisuudesta. Kuivalle tuhkattomalle massalle ilmoitetaan tavallisesti noin 30,5-36,8 MJ/kg. Käyttötilassa kosteuden ja tuhkan vuoksi todellinen lämpöarvo voi olla huomattavasti pienempi. Kivihiilen koostumus riippuu esiintymän muodostumispaikasta ja sisältää useita monimutkaisia aineosia:

Edellä mainittujen aineosien pitoisuudet vaihtelevat kivihiililaadun mukaan. Mineraaliset epäpuhtaudet ovat palamisessa vaarallisia, ja tietyillä yhdisteillä on haitallisia syöpää aiheuttavia ominaisuuksia.

Kivihiilen käyttökohteet

Kivihiiltä käytetään laajasti monilla tuotannonaloilla:

• sähköntuotannossa;
• raskaassa metallurgiassa koksina;
• kemianteollisuudessa;
• rakennemateriaalien tuotannossa;
• hydrauksessa aromaattisiksi tuotteiksi;
• polttoaine-energiassa synteettisenä, kaasumaisena ja nestemäisenä polttoaineena;
• typpirikastettujen lannoitteiden valmistuksessa;
• vahan ja muovien valmistuksessa.

Kivihiilen tilavuuden ja massan laskenta

Mineraalivaran laajan käytön vuoksi kivihiilen tilavuuspaino on perusteltua tuntea. Kivihiilen ominaispaino jaetaan kahteen tyyppiin:

• luonnollisen tuhkapitoisuuden kivihiilen ominaispaino;
• tuhkattoman massan ominaispaino.

Teollisuudessa jako on erittäin tärkeä polttoainetarpeen laskennassa.

Kivihiilen ominaispaino lasketaan seuraavalla kaavalla:

OKO = kiinteiden hiukkasten paino ⁄ kiinteiden hiukkasten tilavuus

Ominaispaino muuttuu hiililajin, tuhkapitoisuuden ja materiaalin kosteuden mukaan.