Питома вага кам’яного вугілля та його особливості
Поклади вугілля формуються в надрах Землі. Відбувається це за рахунок накопичення рослинних залишків, що піддаються розкладанню та тиску гірських порід. Найбільш придатне середовище для залягання корисної копалини — болотиста торф’яна місцевість, що утворилася під час зсувів тектонічних плит. Кам’яне вугілля зазнає суттєвих хімічних змін у своїй структурі: збагачується вуглецем і втрачає вологу, кисень та леткі речовини. Мінеральні домішки вугілля представлені вуглеутворювачами та мінеральними новоутвореннями. Вони набувають форми тонкої дисперсії, кристаликів, тонких прошарків, лінз і конкрецій. Унаслідок складних процесів утворюється тверда горюча порода чорного кольору.
Кам’яне вугілля має низку фізичних особливостей:
- тверде;
- щільне;
- механічно міцне;
- здатність геліфікованого та ліпоїдного компонентів під час нагрівання перетворюватися на пластичну масу й утворювати пористий коксовий матеріал.
| Вид вугілля | Питома вага (г/см³) |
| Гумусове | 1,4 - 1,5 |
| Гулітолітове буре | 1,6 - 1,8 |
| Антрацит | 1,25 - 1,27 |
Згідно з наведеними вище даними, вага 1 м³ кам’яного вугілля становить від 1200 кг/м³ до 1500 кг/м³. Кам’яне вугілля придатне для промислового використання за зольності не вище 30%.
Найважливішим критерієм для цієї корисної копалини є теплота згоряння. Кам’яне вугілля відрізняється високою тепловіддачею: волога беззольна маса виділяє близько 23,8 МДж/кг, або 5700 ккал/кг. Склад кам’яного вугілля залежить від місця утворення покладів і має низку складних компонентів:
| Речовина | Вуглець | Водень | Кисень | Сірка | Азот | Леткі речовини | Вода | Зола |
| Масова частка, % | 75 - 95 | 1,5 - 5,7 | 1,5 - 15 | 0,5 - 4 | >1,5 | 2 - 45 | 4 - 14 | 2 - 45 |
Вміст вищезгаданих компонентів варіюється залежно від марки кам’яного вугілля. Мінеральні домішки небезпечні в процесі згоряння, а деякі сполуки мають шкідливі канцерогенні властивості.
Сфера застосування кам’яного вугілля
Кам’яне вугілля широко застосовується в багатьох сферах виробництва:
- електроенергетика;
- важка металургійна промисловість (кокс);
- хімічна промисловість;
- виробництво конструкційних матеріалів;
- гідрогенізація (ароматичні продукти);
- паливна енергетика (синтетичне, газове та рідке паливо);
- виробництво добрив, збагачених азотом;
- виготовлення воску та пластмас.
Розрахунки об’ємів і маси кам’яного вугілля
З огляду на широке використання корисної копалини існує обґрунтована необхідність знати об’ємну вагу кам’яного вугілля. Питому вагу кам’яного вугілля розрізняють двох типів:
- ПВКВ із природною зольністю;
- ПВ беззольної маси.
У промислових цілях для розрахунку потреби в паливному компоненті такий поділ надзвичайно важливий.
Питома вага кам’яного вугілля має таку формулу розрахунку:
ПВКВ = вага твердих частинок ⁄ об’єм твердих частинок
Питома вага має властивість змінюватися залежно від виду вугільної породи. Розрахунки її змін наведені в таблиці.
Поширені запитання
Чи можна використовувати щільність кам’яного вугілля для точних розрахунків?
Значення щільності та ваги кам’яного вугілля у статті є довідковими. Вони підходять для попередньої оцінки, але для проєктування, будівництва, виробництва та інших відповідальних розрахунків дані потрібно перевіряти за нормативною документацією, паспортами матеріалів або результатами вимірювань.
Чому фактична вага кам’яного вугілля може відрізнятися від таблиці?
Фактична вага кам’яного вугілля залежить від складу, вологості, температури, пористості, фракції, марки матеріалу та умов вимірювання. Тому реальні значення можуть відрізнятися від усереднених даних у таблиці.
Як розрахувати масу кам’яного вугілля за щільністю?
Для приблизного розрахунку використовують формулу: маса = щільність × об’єм. Якщо щільність кам’яного вугілля указана в кг/м³, а об’єм у м³, результат буде в кілограмах.