Trọng lượng riêng của than đá và những đặc điểm chính
Các vỉa than hình thành trong lòng đất do tàn tích thực vật tích tụ, phân hủy và chịu áp lực của các lớp đá. Môi trường thuận lợi nhất cho sự hình thành khoáng sản này là vùng đầm lầy than bùn xuất hiện do sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo. Than đá trải qua những biến đổi hóa học đáng kể trong cấu trúc: giàu cacbon hơn, đồng thời mất dần độ ẩm, oxy và các chất dễ bay hơi. Tạp chất khoáng trong than gồm những khoáng chất tham gia quá trình tạo than và các khoáng chất hình thành mới. Chúng tồn tại dưới dạng hạt phân tán mịn, tinh thể nhỏ, lớp mỏng, thấu kính và kết hạch. Kết quả của các quá trình phức tạp này là một loại đá rắn, dễ cháy, có màu đen.
Than đá có một số đặc điểm vật lý:
- rắn;
- đặc chắc;
- có độ bền cơ học;
- các thành phần gel hóa và lipoid có khả năng chuyển thành khối dẻo khi gia nhiệt và tạo ra vật liệu cốc xốp.
| Loại than | Trọng lượng riêng (g/cm³) |
| Than humic | 1,4–1,5 |
| Than nâu humolit | 1,6–1,8 |
| Than antraxit | 1,3–1,5 |
Các giá trị trên mô tả khối lượng riêng của vật chất than hoặc vật liệu dạng cục. Đối với kho bãi, vận chuyển và tính dung tích thùng xe, khối lượng thể tích xốp quan trọng hơn: do có khoảng trống giữa các cục, 1 m³ than đá thường nhẹ hơn một khối đặc không có khoảng rỗng. Than đá phù hợp cho mục đích công nghiệp khi hàm lượng tro không quá 30%.
| Vật liệu | Khối lượng 1 m³, kg |
| Than đá nguyên khai hoặc than cục | 700–900 |
| Than antraxit cục | 800–950 |
| Than vụn hoặc bụi than | 550–750 |
| Than ẩm hoặc bị nén | 900–1200 |
Nhiệt trị là tiêu chí quan trọng nhất của loại khoáng sản này. Than đá tỏa nhiệt cao, nhưng chỉ số cụ thể phụ thuộc vào mác, độ ẩm và hàm lượng tro. Đối với khối lượng khô không tro, giá trị thường được nêu vào khoảng 30,5–36,8 MJ/kg; trong trạng thái sử dụng thực tế có chứa nước và tro, nhiệt trị có thể thấp hơn đáng kể. Thành phần than đá phụ thuộc vào nơi hình thành vỉa và gồm nhiều cấu phần phức tạp:
| Chất | Cacbon | Hydro | Oxy | Lưu huỳnh | Nitơ | Chất bốc | Nước | Tro |
| Tỷ lệ khối lượng, % | 75–92 | 2,5–5,7 | 1,5–15 | 0,5–4 | 0,5–2 | 2–48 | 1–12 | 2–45 |
Hàm lượng các thành phần nêu trên thay đổi tùy theo mác than đá. Tạp chất khoáng có thể gây nguy hiểm trong quá trình đốt, còn một số hợp chất có đặc tính gây ung thư có hại.
Phạm vi sử dụng than đá
Than đá được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất:
- sản xuất điện;
- công nghiệp luyện kim nặng (than cốc);
- công nghiệp hóa chất;
- sản xuất vật liệu kết cấu;
- hydro hóa để thu các sản phẩm thơm;
- năng lượng nhiên liệu, gồm nhiên liệu tổng hợp, khí và lỏng;
- sản xuất phân bón giàu nitơ;
- sản xuất sáp và chất dẻo.
Tính thể tích và khối lượng than đá
Do khoáng sản này được sử dụng rất rộng rãi, việc biết khối lượng thể tích của than đá là cần thiết. Trọng lượng riêng của than đá được chia thành hai loại:
- trọng lượng riêng của than có hàm lượng tro tự nhiên;
- trọng lượng riêng của khối lượng không tro.
Trong công nghiệp, cách phân chia này đặc biệt quan trọng khi tính nhu cầu thành phần nhiên liệu.
Trọng lượng riêng của than đá được tính theo công thức sau:
Trọng lượng riêng của than = khối lượng hạt rắn ⁄ thể tích hạt rắn
Trọng lượng riêng thay đổi tùy theo loại than, hàm lượng tro và độ ẩm của vật liệu.
Câu hỏi thường gặp
1 m³ than đá nặng bao nhiêu?
Khi tính kho bãi và vận chuyển, khối lượng thể tích xốp của 1 m³ than đá nguyên khai hoặc than cục thường khoảng 700–900 kg. Than ẩm hoặc bị nén có thể nặng tới 900–1200 kg/m³.
Vì sao trọng lượng riêng của than cao hơn khối lượng thể tích xốp?
Trọng lượng riêng mô tả khối lượng riêng của vật chất than hoặc vật liệu dạng cục, còn khối lượng thể tích xốp tính cả khoảng trống giữa các cục. Vì vậy, một mét khối than trong thùng xe thường nhẹ hơn một khối đặc không có khoảng rỗng.
Những yếu tố nào ảnh hưởng đến khối lượng và chất lượng than đá?
Các yếu tố chính là mác than, cỡ hạt, độ ẩm, hàm lượng tro, hàm lượng chất bốc và mức độ đầm nén khi bảo quản hoặc vận chuyển.