Ciężar właściwy węgla kamiennego i jego cechy

Złoża węgla tworzą się we wnętrzu Ziemi. Proces ten zachodzi na skutek nagromadzenia szczątków roślinnych poddawanych rozkładowi i ciśnieniu skał. Najbardziej odpowiednim środowiskiem dla występowania tego surowca są bagienne tereny torfowe, powstałe przy przesunięciach płyt tektonicznych. Węgiel kamienny przechodzi istotne zmiany chemiczne w swojej strukturze: wzbogaca się w węgiel oraz traci wilgoć, tlen i substancje lotne. Domieszki mineralne węgla mają postać składników węglotwórczych i nowych formacji mineralnych. Przyjmują formę drobnej dyspersji, kryształków, cienkich przewarstwień, soczewek i konkrecji. W wyniku złożonych procesów powstaje twarda, palna skała o czarnej barwie.

Węgiel kamienny ma szereg cech fizycznych:

• jest twardy;
• jest gęsty;
• ma dobrą wytrzymałość mechaniczną;
• ma zdolność przekształcania składników żelifikowanych i lipoidowych podczas ogrzewania w masę plastyczną oraz tworzenia porowatego materiału koksowego.

Powyższe wartości opisują gęstość substancji węglowej lub materiału kawałkowego. Przy magazynowaniu, dostawie i obliczaniu przestrzeni ładunkowej ważniejsza jest gęstość nasypowa: przez puste przestrzenie między kawałkami 1 m³ węgla kamiennego zwykle waży mniej niż zwarty sześcian bez pustek. Węgiel kamienny nadaje się do zastosowania przemysłowego przy zawartości popiołu nie większej niż 30%.

Najważniejszym kryterium dla tego surowca jest ciepło spalania. Węgiel kamienny charakteryzuje się wysoką wartością opałową, ale wartość zależy od sortymentu, wilgotności i zawartości popiołu. Dla suchej masy bezpopiołowej zwykle podaje się około 30,5 - 36,8 MJ/kg; w stanie roboczym, przy obecności wilgoci i popiołu, rzeczywista wartość opałowa może być wyraźnie niższa. Skład węgla kamiennego zależy od miejsca powstania złoża i obejmuje szereg złożonych składników:

Zawartość wymienionych składników zmienia się w zależności od marki węgla kamiennego. Domieszki mineralne są niebezpieczne w procesie spalania, a niektóre związki mają szkodliwe właściwości rakotwórcze.

Sfera zastosowania węgla kamiennego

Węgiel kamienny jest szeroko stosowany w wielu obszarach produkcji:

• elektroenergetyka;
• ciężki przemysł metalurgiczny, w tym koks;
• przemysł chemiczny;
• produkcja materiałów konstrukcyjnych;
• uwodornianie, czyli otrzymywanie produktów aromatycznych;
• energetyka paliwowa, w tym paliwo syntetyczne, gazowe i ciekłe;
• produkcja nawozów wzbogaconych azotem;
• produkcja wosku i tworzyw sztucznych.

Obliczenia objętości i masy węgla kamiennego

Ze względu na szerokie zastosowanie tego surowca istnieje uzasadniona potrzeba znajomości masy objętościowej węgla kamiennego. Ciężar właściwy węgla kamiennego rozróżnia się w dwóch typach:

• ciężar właściwy węgla kamiennego o naturalnej zawartości popiołu;
• ciężar właściwy masy bezpopiołowej.

W celach przemysłowych, przy obliczaniu zapotrzebowania na składnik paliwowy, taki podział jest bardzo ważny.

Ciężar właściwy węgla kamiennego oblicza się według wzoru:

ciężar właściwy = masa cząstek stałych ⁄ objętość cząstek stałych

Ciężar właściwy może zmieniać się w zależności od rodzaju skały węglowej, zawartości popiołu i wilgotności materiału.