3. КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕЙ

3. Классификация УГЛЕЙ

Уголь – это горючая осадочная порода растительного происхождения, состоящая в основном из углерода и ряда других химических элементов. По степени углефикации выделяют три вида угля: бурый, каменный и антрацит. Состав угля зависит от возраста и условий углефикации: самый молодой – бурый уголь, затем идет каменный уголь, старше всех антрацит.

Бурый уголь – дешевое топливо и содержит много воды (39%), имеет низкую теплоту сгорания, в нем много быстро улетучивающихся газов (до 50%). При горении дымит, дает много золы и влаги. Различают мягкие и плотные разновидности бурых углей.

Мягкий бурый уголь — землистый, листоватый, реже массивный и плотный. Может быть матовый и полуматовый, палевого, бурого, коричневого цвета. Его влажность изменяется в пределах 40-60%, содержание углерода в органическом веществе 63-73%.

Плотный бурый уголь — однородный или полосчатый, штриховатый полуматовый и матовый, полублестящий и блестящий коричневого или черного с коричневым оттенком цвета. В куске уголь часто имеет характерный раковистый, занозистый иногда ровный излом. По сравнению с каменным бурый уголь содержит в органическом веществе меньше углерода, больше кислорода, высокий выход летучих веществ. Содержание влаги 19 - 44,5%.

Каменный уголь – более качественное топливо. Каменный уголь содержат всего 5-6% влаги, имеет высокую теплоту сгорания и хорошо загорается. Недостатки каменного угля – он образует больше золы.

Из всех углей наибольшее значение имеет каменный уголь. Он встречается в виде различных разновидностей.

Бурые		Б
Каменные	Длиннопламенные	Д
	Газовые	Г
	Жирные	Ж
	Коксовые	К
	Отощенно-спекающиеся	ОС
	Слабоспекающиеся	СС
	Тощие	Т
Антрациты		А

         Выделяют также промежуточные марки каменного угля: ДГ (длиннопламенно-газовые), ГЖ (газовые жирные), КЖ (коксовые жирные), ПА (полуантрациты).

Коксующиеся марки угля (Г, Ж, К, ОС) в теплоэнергетике практически не используются, так как они являются сырьем для коксохимической промышленности.

По классу крупности (размеру фракции) сортовой каменный уголь подразделяется на:

П	Плитный	более 100 мм
К	Крупный	50-100 мм
О	Орех	26-50 мм
М	Мелкий	13-25 мм
С	Семечко	6-13 мм
Ш	Штыб	менее 6 мм
Р	Рядовой	не ограниченный размерами

 

Кроме сортового угля в продаже присутствуют совмещенные фракции и отсевы (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ). Размер угля определяют исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанных в названии марки угля. Например, фракция ОМ (М – 13-25, О – 25-50) составляет 13-50 мм.

Подавляющая масса каменных углей относится к полосчатым. Они состоят из ряда тонких слоев, образующих в изломе полосы разного цвета и строения. Часть каменного угля блестящая, которая образовалась в результате затвердевания жидкой системы называется витреном (витрит). Витрит обуславливает спекаемость угля. Часть углей, которая представляет собой темно-бурое вещество без блеска – матовый уголь или дюрен (дурит). Дюрен также благоприятствует спеканию углей. Третья часть углей, которая сохранила анатомическую структуру растения и часто встречается в виде веток и кусков дерева, обугленных до состояния древесного угля - ее называют волокнистым углем или фюзеном (фузит). Фюзен содержит больше золы, так как его поры наполнены минеральными веществами. Существует также четвертая часть, близкая к витрену, но менее блестящая – кларен (кларит).

Антрацит — плотный уголь серовато-черного или черно-серого цвета с металловидным блеском, раковистым изломом. Характеризуется высокой плотностью (1,42-1,8 г/см ), низким удельным электросопротивлением (10-3-10 Ом-м), высокой микротвердостью (300-1470 у.е.). Антрацит имеет низкий выход летучих веществ (1,5 - 9,0%), вследствие чего его пламя сравнительно бездымное. Он содержит мало влаги, в элементном составе наблюдается пониженное содержание кислорода и водорода.

Соединения, образующие органическую массу угля, представляют собой высокомолекулярные структуры различного состава. Бурые угли в значительной степени содержат соединения алифатического ряда.

Каменные угли состоят главным образом из конденсированных ароматических структур, связанных в крупные молекулы. Доля «ароматических» атомов углерода в углях увеличивается от 80% у каменных углей до 100% у антрацита.

Элементарное звено угля соответствует формуле С₂₈Н₁₈О₂, в основе которой лежит скелет пиропирена. В каменном угле наблюдается внутренняя однородность, отражающая свойства определенного химического соединения.

Каменный уголь содержит от 75 до 97% углерода, включая антрацит, не окрашивает подобно бурому углю раствора едкой щелочи в бурый цвет, не дает с азотной кислотой бурого окрашивания и не оставляет бурой черты на фарфоровой пластинке. Каменный уголь характеризуется малой влажностью (3…8%), пониженным содержанием летучих веществ (45% до 2%), малым содержанием водорода (2…5%) и кислорода.

Благодаря высокой степени метаморфизма в каменных углях наблюдается повышенное содержание углерода и пониженное – кислорода. Высокое содержание углерода в сочетании с малой влагоемкостью делают каменные угли более высококалорийными в сравнении с другими видами топлива.

Ценным свойством каменных углей является их спекаемость – способность при нагревании без доступа воздуха давать спекшийся, разной механической прочности кокс.

Каменные угли низкой степени метаморфизма, граничащие с бурыми, а также угли более высокой степени метаморфизма, прилегающие к антрацитам, не спекаются. Степень метаморфизма каменных углей определяется выходом летучих веществ. Чем меньше летучих веществ дает уголь, тем выше степень его метаморфизма. Выход летучих веществ в пересчете на горючую массу у каменных углей колеблется от 7-8 до 48-50%. Выход летучих и спекаемость – основные показатели качества углей.