Викопне вугілля, його марки і властивості

Викопне вугілля – бурі, кам’яні й антрацити – є продуктом метаморфізації рослинної маси, що у величезних кількостях накопичувалася в сприятливих місцях за часів минулих геологічних епох.

Викопне вугілля відрізняється одне від другого насамперед ступенем метаморфізації або ступенем зрілості. Найбільш метаморфізовані антрацити. Найменш зрілим є буре вугілля. Кам’яне вугілля посідає проміжне місце.

Окремі види викопного вугілля відрізняються один від другого і за зовнішніми ознаками і за теплотворною спроможністю, що залежить від вмісту в них вуглецю. Так, буре вугілля містить вуглецю до 75, кам’яне – до 90, а антрацити – до 96 %.

Буре вугілляявляє собою щільну або крихку землисту масу бурого, рідше майже чорного кольору, як правило, без блиску. Буре вугілля має малу твердість. Воно характеризується порівняно низькою теплотворною спроможністю. До вад цього вугілля також належить високий вміст у ньому золи (іноді до 40 %), велика вологість (до 60 %) і наявність сірки (1-2 %). При тривалому збереженні в штабелях буре вугілля окислюється, розсипаючись при цьому в порошок і виділяючи тепло, що веде до самозаймання; ця властивість ускладнює його збереження. Не витримує також буре вугілля і дальнього транспортування, що до того ж економічно маловигідно через низьку його теплоутворюючу спроможність (6-15 МДж/кг).

Буре вугілля, подібно іншим багатозольним і малоцінним видам палива (гірші гатунки кам’яного вугілля, сланці, торф, відходи деревини), вигідніше переробляти в газоподібне паливо.

Кам’яне вугіллябуває чорного, рідше бурувато-чорного кольору, блискуче або матове. Воно характеризується крихкістю.

Відомо багато різноманітних марок кам’яного вугілля, що відріз­няються одна від одної різноманітними властивостями. Одне вугілля при нагріванні без доступу повітря (до 950-1100ºС) спікається в пов­ний, твердий і пористий кокс – це коксівне вугілля.Інше вугілля слабко спікається, і його називають слабкококсівне. Так зване пісне вугілля, або напівантрацит, зовсім не спікається і замість коксу дає порошок. Одне вугілля спроможне виділяти велику кількість світильного газу – це газове вугілля. Інше пісне вугілля (короткополум’яне) виділяє газу дуже мало. Близьке до газового вугілля горить яскравим довгим полум’ям, а тому його називають довгополум’яним. Пісне вугілля горить коротким полум’ям, але дає більше тепла.

Одною із найважливіших властивостей багатьох гатунків кам’яного вугілля є спікаємість, тобто спроможність за відповідних умов перетворюватися на тривкий кокс, застосовуваний у металургійному виробництві для виплавки з залізної руди чавуну. Слід, проте, зазначити, що спікаємість не в усіх випадках є позитивною властивістю вугілля. Спікливе вугілля не може застосовуватися, наприклад, у газогенераторах і малопридатне для спалення в топках, де паливо розподіляється прошарками. Продукти, що виділяються при горінні спікливого вугілля, припиняють дію газогенераторної печі й утруднюють процес горіння в топці.

Різноманітні гатунки кам’яного вугілля різняться різноманітним ступенем метаморфізації. Найвищого ступеня метаморфізації досягло пісне, неспікливе вугілля, близьке до антрацитів. Довгополум’яне вугілля має найнижчий ступінь метаморфізації і через це є близьким до бурого вугілля.

Від ступеня метаморфізації залежить інша дуже важлива властивість кам’яного вугілля – вихід так називаних летючих речовин. Чим вище метаморфізація, тим менше вихід летючих речовин. І – навпаки. Вихід летючих речовин у кам’яного вугілля знаходиться в межах 6-50 % від маси вугілля.

За ступенем метаморфізму, з урахуванням виходу летючих та інших властивостей, викопне вугілля розділяється на марки і групи. Буре вугілля (умовне позначення Б) ділиться на три групи (1Б, 2Б, 3Б) залежно від метаморфізму, вологості й інших особливостей. Кількість марок кам’яного вугілля, їхнє найменування, показники якості в окремих вугільних басейнах різноманітні. У Донбасі видобувають 12 марок, основні з них такі: Д (довгополум’яне), Г (газове), ГЖ (газове жирне), Ж (жирне), К (коксівне), ОС (пісне спікливе), П (пісне) і А (антрацити). Вихід летючих у них знижується від 35 % у марці Д до 8 % у марці А. Антрацит не схильний до самозаймання і тому може тривалий час зберігатися в штабелях. Завдяки високій механічній тривкості антрацит під час перевезення не утворює дріб’язку. Вміст летючих речовин в антрациті складає менше 6 %. Для коксування поставляється найбільш дефіцитне і якісне вугілля марок К, КП, КС, КСН і Ж, частково Г, ГЖ, ГЖП й ПС. Вугілля, непридатне для коксування, використовують головним чином як котельне паливо переважно на електростанціях, теплоенергетикам постачають до 90 % незбагаченого вугілля із середньою зольністю понад 30 %, граничною до 45-53 %. Низька якість вугілля призводить до зниження виробітку і подорожчанню електроенергії. Енергетичне ву­гілля розподіляється на класи відповідно до розмірів шматків, мм: П (плитковий) – 100-200 (300); К (крупний) – 50-100; Г (горіх) – 25-50; М (мілкий) – 13-25; С (“семечко”) – 6-13. Після виділення цих гатунків залишається штиб (Ш) крупністю 0-6 мм. Нерозсортоване вугілля крупністю 0-200 (300) називається рядовим. Вугілля марки Д може застосовуватися також і для виробництва рідкого палива.

Велика розмаїтість кам’яного вугілля дозволяє в кожному випад­ку вживати найбільш підхожі гатунки, що більше відповідають вимогам виробництва.