A kőszén fajlagos tömege és jellemzői
A széntelepek a Föld mélyében alakulnak ki. Ez a bomlásnak és a kőzetrétegek nyomásának kitett növényi maradványok felhalmozódása révén történik. A fosszilis anyag kialakulására legalkalmasabb környezet a tektonikus lemezek elmozdulásával létrejött, mocsaras tőzegvidék. A kőszén szerkezetében jelentős kémiai változások mennek végbe: szénben dúsul, miközben nedvességet, oxigént és illóanyagokat veszít. A szén ásványi szennyeződéseit a szénképző anyagok és az újonnan képződő ásványok alkotják. Finom diszperziók, kristályok, vékony közbetelepülések, lencsék és konkréciók formáját öltik. Az összetett folyamatok eredményeként fekete színű, szilárd éghető kőzet keletkezik.
A kőszén számos fizikai sajátossággal rendelkezik:
- szilárd;
- sűrű;
- mechanikailag erős;
- gélképző és lipoid összetevői melegítéskor képlékeny masszává alakulnak, és porózus kokszanyagot képeznek.
| Széntípus | Fajlagos tömeg (g/cm³) |
| Humuszos | 1,4 - 1,5 |
| Humitolit barnaszén | 1,6 - 1,8 |
| Antracit | 1,3 - 1,5 |
A fenti értékek a szénanyag vagy a darabos anyag sűrűségét írják le. Raktározásnál, szállításnál és a jármű rakterének számításánál fontosabb a halmazsűrűség: a darabok közötti hézagok miatt 1 m³ kőszén rendszerint kevesebbet nyom, mint egy hézagok nélküli tömör kocka. A kőszén akkor alkalmas ipari felhasználásra, ha hamutartalma nem haladja meg a 30%-ot.
| Anyag | 1 m³ tömege, kg |
| Osztályozatlan vagy darabos kőszén | 700 - 900 |
| Darabos antracit | 800 - 950 |
| Aprószén vagy szénpor | 550 - 750 |
| Nedves vagy tömörödött szén | 900 - 1200 |
E fosszilis energiahordozó legfontosabb mutatója az égéshő. A kőszén nagy hőleadású, a mutató azonban a fajtától, a nedvesség- és hamutartalomtól függ. Száraz, hamumentes tömegre általában mintegy 30,5–36,8 MJ/kg értéket adnak meg; felhasználási állapotban, nedvesség és hamu jelenlétében a tényleges égéshő észrevehetően kisebb lehet. A kőszén összetétele a telep kialakulási helyétől függ, és számos összetett alkotórészt tartalmaz:
| Anyag | Szén | Hidrogén | Oxigén | Kén | Nitrogén | Illóanyagok | Víz | Hamu |
| Tömegarány, % | 75 - 92 | 2,5 - 5,7 | 1,5 - 15 | 0,5 - 4 | 0,5 - 2 | 2 - 48 | 1 - 12 | 2 - 45 |
A fent említett összetevők aránya a kőszén fajtájától függően változik. Az ásványi szennyeződések az égés során veszélyesek, egyes vegyületek pedig káros rákkeltő tulajdonságokkal rendelkeznek.
A kőszén felhasználási területei
A kőszenet a termelés számos területén széles körben alkalmazzák:
- villamosenergia-termelés;
- nehézkohászat (koksz);
- vegyipar;
- szerkezeti anyagok gyártása;
- hidrogénezés (aromás termékek);
- tüzelőanyag-energetika (szintetikus, gáznemű és folyékony tüzelőanyag);
- nitrogénnel dúsított műtrágyák gyártása;
- viasz és műanyagok gyártása.
A kőszén térfogatának és tömegének számítása
A fosszilis energiahordozó széles körű felhasználása miatt indokolt ismerni a kőszén térfogati tömegét. A kőszén fajlagos tömegét két típusra osztják:
- természetes hamutartalmú kőszén fajlagos tömege;
- hamumentes tömeg fajlagos tömege.
Ipari célú tüzelőanyag-szükséglet számításakor ez a felosztás rendkívül fontos.
A kőszén fajlagos tömegének számítási képlete a következő:
Fajlagos tömeg = szilárd részecskék tömege ⁄ szilárd részecskék térfogata
A fajlagos tömeg a szénkőzet típusától, az anyag hamutartalmától és nedvességétől függően változik.
Gyakori kérdések
Mennyit nyom 1 m³ kőszén?
Raktározásnál és szállításnál 1 m³ osztályozatlan vagy darabos kőszén halmaztömege általában körülbelül 700–900 kg. A nedves vagy tömörödött szén tömege elérheti a 900–1200 kg/m³-t.
Miért nagyobb a szén fajlagos tömege a halmaztömegénél?
A fajlagos tömeg a szénanyag vagy a darabos anyag sűrűségét írja le, a halmaztömeg viszont figyelembe veszi a darabok közötti hézagokat. Ezért egy köbméter szén a jármű rakfelületén rendszerint könnyebb a hézagok nélküli tömör kockánál.
Mi befolyásolja a kőszén tömegét és minőségét?
A fő tényezők a szén fajtája, szemcsemérete, nedvességtartalma, hamutartalma, illóanyag-tartalma és a tárolás vagy szállítás közbeni tömörödés mértéke.