Основные свойства каменного угля

Каменный уголь — это осадочная порода, образующаяся в результате глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов). Его свойства определяют эффективность использования в энергетике, металлургии и химической промышленности. Ниже приведен подробный обзор основных физических и химических характеристик каменного угля. 1. Химический состав Состав угля варьируется в зависимости от степени его метаморфизма (возраста и условий формирования). Основными элементами являются:

• Углерод ( $C$): Главный горючий компонент. В каменном угле его содержание составляет от 75% до 95%. Чем выше процент углерода, тем выше теплота сгорания.
• Водород ( $H$): Второй по значимости горючий элемент (содержание 2–6%).
• Кислород ( $O$) и Азот ( $N$): Органические примеси, снижающие теплотворную способность.
• Сера ( $S$): Вредная примесь. При сгорании образует диоксид серы, вызывающий коррозию оборудования и загрязнение атмосферы. Желательно содержание серы менее 1%.

2. Технические характеристики Эти показатели определяют промышленную ценность марки угля:

• Влажность ( $W$): Снижает общую калорийность, так как часть энергии уходит на испарение воды. У каменного угля влажность обычно составляет 4–15%.
• Зольность ( $A$): Содержание негорючего остатка (минеральных примесей). Высокая зольность (свыше 20%) затрудняет использование угля в печах и требует затрат на утилизацию шлака.
• Выход летучих веществ ( $V$): Газообразные продукты, выделяющиеся при нагревании без доступа воздуха. У каменных углей этот показатель варьируется от 8% до 45%. Угли с высоким выходом летучих веществ легче воспламеняются.

3. Теплота сгорания (Калорийность) Это основной энергетический показатель, выражающий количество выделяемого тепла при сжигании 1 кг топлива.

4. Физические свойства Физические параметры важны для транспортировки и переработки:

• Плотность: Варьируется в пределах 1,2–1,5 г/см³.
• Механическая прочность: Способность угля сопротивляться дроблению при транспортировке.
• Отражательная способность: Оптический параметр, используемый в лабораториях для определения стадии углефикации (зрелости) угля.
• Цвет и блеск: Цвет обычно черный или темно-серый. Блеск может быть матовым, полуматовым или стеклянным (у более зрелых углей).

5. Спекаемость и Коксуемость Важнейшее свойство для металлургии.

• Спекаемость — это способность угля при нагревании в определенных условиях переходить в пластическое состояние и образовывать спекшийся нелетучий остаток.
• Коксуемость — способность образовывать качественный металлургический кокс, обладающий необходимой прочностью и пористостью.

Классификация по маркам В зависимости от сочетания вышеуказанных свойств, каменный уголь делят на марки:

1. Д (Длиннопламенный) — легко горит, подходит для отопления частных домов.
2. Г (Газовый) — используется для получения газа и химических продуктов.
3. К (Коксовый) — дефицитный уголь, основной компонент шихты для производства стали.
4. СС (Слабоспекающийся) и Т (Тощий) — используются в основном в большой энергетике (ТЭС).

Я могу составить таблицу сравнения характеристик конкретных марок угля или подготовить описание процесса коксования. Хотите, чтобы я сделал это?