Удельный вес каменного угля и его особенности
Залежи угля формируются в недрах Земли. Происходит это за счёт накапливания растительных остатков, подвергающихся разложению и давлению горных пород. Наиболее пригодная среда для залегания ископаемого — болотистая торфяная местность, образовавшаяся при сдвигах тектонических плит. Каменный уголь претерпевает существенные химические изменения в своей структуре: обогащается углеродом и теряет влагу, кислород и летучие вещества. Минеральные примеси угля представлены углеобразователями и минеральными новообразованиями. Они принимают форму тонкой дисперсии, кристалликов, тонких прослоек, линз и конкреций. Вследствие сложных процессов образуется твердая горючая порода черного цвета.
Каменный уголь имеет ряд физических особенностей:
- твердый;
- плотный;
- механически прочный;
- способность гелифицированного и липоидного компонентов при нагревании превращаться в пластичную массу и образовывать пористый коксовый материал.
| Вид угля | Удельный вес (г/см³) |
| Гумусовый | 1,4 - 1,5 |
| Гулитолитовый бурый | 1,6 - 1,8 |
| Антрацит | 1,25 - 1,27 |
Согласно приведенным выше данным, вес 1 м³ каменного угля составляет от 1200 кг/м³ до 1500 кг/м³. Каменный уголь пригоден для промышленного использования при зольности не выше 30%.
Наиболее важным критерием для данного полезного ископаемого выступает теплота сгорания. Каменный уголь отличается высокой теплоотдачей: влажная беззольная масса выделяет порядка 23,8 МДж/кг, или 5700 ккал/кг. Состав каменного угля зависит от места образования залежей и имеет ряд сложных компонентов:
| Вещество | Углерод | Водород | Кислород | Сера | Азот | Летучие вещества | Вода | Зола |
| Массовая доля, % | 75 - 95 | 1,5 - 5,7 | 1,5 - 15 | 0,5 - 4 | >1,5 | 2 - 45 | 4 - 14 | 2 - 45 |
Содержание вышеупомянутых компонентов варьируется в зависимости от марки каменного угля. Минеральные примеси опасны в процессе сгорания, а некоторые соединения обладают вредными канцерогенными свойствами.
Сфера применения каменного угля
Каменный уголь широко применяется во многих сферах производства:
- электроэнергетика;
- тяжелая металлургическая промышленность (кокс);
- химическая промышленность;
- производство конструкционных материалов;
- гидрогенизация (ароматические продукты);
- топливная энергетика (синтетическое, газовое и жидкое топливо);
- производство удобрений, обогащённых азотом;
- изготовление воска и пластмасс.
Расчеты объёмов и массы каменного угля
Ввиду обширного использования полезного ископаемого существует обоснованная необходимость знать объёмный вес каменного угля. Удельный вес каменного угля различают на два типа:
- УВКУ с естественной зольностью;
- УВ беззольной массы.
В промышленных целях для расчета потребности в топливном компоненте такое деление чрезвычайно важно.
Удельный вес угля каменного имеет следующую формулу расчета:
УВКУ = вес твердых частиц ⁄ объем твердых частиц
Удельный вес имеет свойство меняться в зависимости от вида угольной породы. Расчеты его изменений приведены в таблице.
Частые вопросы
Можно ли использовать плотность каменного угля для точных расчетов?
Значения плотности и веса каменного угля в статье являются справочными. Они подходят для предварительной оценки, но для проектирования, строительства, производства и других ответственных расчетов данные нужно проверять по нормативной документации, паспортам материалов или результатам измерений.
Почему фактический вес каменного угля может отличаться от таблицы?
Фактический вес каменного угля зависит от состава, влажности, температуры, пористости, фракции, марки материала и условий измерения. Поэтому реальные значения могут отличаться от усредненных данных в таблице.
Как рассчитать массу каменного угля по плотности?
Для приблизительного расчета используют формулу: масса = плотность × объем. Если плотность каменного угля указана в кг/м³, а объем в м³, результат получится в килограммах.