Węgiel: klasyfikacja, rodzaje, gatunki, charakterystyka, właściwości spalania, miejsca wydobycia, zastosowanie i znaczenie dla gospodarki

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-17 19:04

Węgiel jest bardzo różnorodnym i wieloaspektowym związkiem. Ze względu na swoją specyfikę formowania się we wnętrzu ziemi może mieć bardzo różne cechy. Dlatego zwyczajowo klasyfikuje się węgiel. Jak to się dzieje, opisano w tym artykule.

Węgiel kopalny wydobywany jest głównie z głębi ziemi, ale czasami, w wyniku aktywności sejsmicznej, pokłady węgla wydobywają się na powierzchnię, gdzie możliwe jest wydobycie. Ale skąd pochodzi węgiel w skorupie ziemskiej? Powstawanie węgla to bardzo długi i złożony proces wywodzący się ze zwykłych elektrowni. Kiedy rośliny umierają, przy braku tlenu i dużej wilgotności, powstaje z nich torf. Przez miliony lat torf ten osadza się w ziemi, gdzie pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia powoli zamienia się w węgiel. Proces ten nazywa się koalifikacją.

Węgiel kopalny może być znaleziony przez człowieka na różnych etapach uwęglenia, więc istnieje wiele rodzajów tego surowca. W sumie istnieje kilka rodzajów klasyfikacji węgla: według składu, wedługcechy pochodzenia, wielkość, wilgotność, obecność zanieczyszczeń, a także wiele innych cech. Przyjrzyjmy się bliżej niektórym z nich.

Klasyfikacja węgla według wielkości kawałków

Aby wydobyć węgiel spod ziemi, należy go rozdrobnić i dostarczyć na powierzchnię. Powstałe kawałki mogą mieć różne rozmiary, co jest dość ważne dla dalszego użytkowania. Z tego powodu istnieje norma państwowa (GOST R 51586-2000), która określa klasyfikację węgla według wielkości kawałków. Rozmiary te są czasami określane jako gatunki węgla, aby nie mylić z gatunkami, które zostaną omówione później.

Nazwa klasy (skrót)	Rozmiar w mm
Płyta (P)	Od 100
Duże (K)	50-100
Nakrętka (O)	25-50
Mały (M)	13-25
Nasiona (C)	6-13
Sztyb (Sz)	Do 6

Jeżeli węgiel nie jest jeszcze posortowany i ma w swoim składzie kawałki zupełnie różnych rozmiarów, to taki węgiel nazywamy zwykłym (P).

Istnieją również gatunki mieszane, to znaczy mieszanki węgli o różnych rozmiarach w określonych granicach. Ale procent węgla każdej klasy w tym przypadku nie jest regulowany. Mieszanka może składać się np. z 95% nasion i 5% odmiany, w takim przypadku odmiana będzie nazywananasiona z grudką.

Nazwa klasy (skrót)	Rozmiar w mm
Duże z płytą (PC)	Od 50
Orzech z dużym (KO)	25-100
Mały orzech (OM)	13-50
Małe nasiona (MS)	6-25
Nasiona z kamieniem (SS)	Do 13
Małe z nasionami i pstrągiem (MSH)	Do 25
Orzech z małymi nasionami i frytkami (OMSSh)	Do 50

Klasyfikacja węgla według klas

Jak już wspomniano, węgiel może różnić się składem. Niezwykle trudno jest wyizolować konkretne związki w składzie węgla, dlatego do scharakteryzowania węgla wykorzystuje się tylko niektóre cechy: stężenie substancji lotnych, wilgotność, zawartość węgla, wartość opałowa itp.

Zazwyczaj wszystkie te cechy są ze sobą połączone. Im wyższa zawartość węgla w węglu i im mniejsza ilość substancji lotnych, tym więcej ciepła może dostarczyć paliwo. Zgodnie z tymi cechami węgiel dzieli się na gatunki.

Węgiel brunatny (B)

To najmłodszy, a zatem najmniej użyteczny gatunek węgla. Wygląda jak brązowa masa kamienna. Czasami ma nawet drzewiastą strukturę. Moc grzewcza to tylko 22 MJ/kg. Powodem tego jest niskizawartość węgla, duża ilość wilgoci, substancji lotnych i zanieczyszczeń mineralnych. Wszystko to nie zapewnia efektywnego spalania.

Ten węgiel powstaje bezpośrednio z torfu i leży na płytkiej głębokości (od 10 do 200 metrów). W Rosji wydobywany jest ze złoża Soltonskoye, w zagłębiach węglowych Tunguska i Kansk-Achinsk.

Węgiel długopłomieniowy (L)

Zazwyczaj ma szaro-czarny kolor. Płonie długim, dymiącym płomieniem, od którego pochodzi jego nazwa. Zawiera 70-80% węgla, co czyni go paliwem nieco lepszej jakości niż węgiel brunatny. Ma na to również wpływ mniej wilgoci i zanieczyszczeń. Ale to nie jest zaleta węgla długopłomieniowego. Paliwo to może spalać się bez nadmuchu, co ułatwia jego stosowanie w piecach i kotłach. Ten rodzaj węgla jest bardzo powszechny. Jego wydobycie odbywa się w Minusińsku, Kuzniecku, Doniecku i wielu innych basenach.

Gaz Węgiel (G)

Bardzo podobny do poprzedniej marki, ale różni się niską wilgotnością i wysoką szybkością spalania. Ze względu na to ostatnie jest często stosowany jako paliwo w kotłowniach. Węgiel ten jest powszechny w zagłębiach Doniecku, Kuzniecku, Kizelowskim i kilku innych zagłębiach węglowych. Występuje również w złożach wyspy Sachalin.

Tłusty węgiel drzewny (W)

To już dość wysokiej jakości węgiel. Pomimo tego, że świeci mocniej niż dwie poprzednie marki, ma wysoką kaloryczność (35 MJ/kg). Wadą jest wysoka zawartość substancji lotnychsubstancje, które komplikują kontrolę procesu spalania, dlatego ta marka węgla jest rzadko wykorzystywana jako paliwo. Główne obszary jego zastosowania to produkcja materiałów budowlanych, węgli aktywnych i innych użytecznych substancji, a także w przemyśle koksowniczym. Taki węgiel jest wydobywany w złożach Osinovskoye, Baidaevskoye, Leninskoye i Tom-Usinkskoye.

Koks Węgiel (C)

Jest to bardzo cenny rodzaj węgla ze względu na jego niską powszechność. Jak sama nazwa wskazuje, gatunek ten wytwarza bardzo wysokiej jakości koks węglowy. Taki węgiel powstaje na dostatecznie dużej głębokości (5500 m), gdzie panuje duże ciśnienie. Kolor takiego węgla jest szary ze szklistym połyskiem. Posiada bardzo jednolitą strukturę i minimalną liczbę porów. Zawartość substancji lotnych jest umiarkowana (22-27%), a węgiel sięga już 88-90%, co pozytywnie wpływa na wymianę ciepła, chociaż taki węgiel jest rzadko wykorzystywany jako paliwo. Węgiel koksowniczy jest wydobywany w Kuźnieckim Zagłębiu Węglowym, w regionach Anzhersky, Tom-Usinsky, Prokopyevsko-Kiselevskiy i innych.

Chudy węgiel spiekany (OS)

Ta marka węgla nie różni się zbytnio od węgla koksowego: zawartość węgla i zanieczyszczeń nieorganicznych jest w przybliżeniu na tym samym poziomie. Jego główną zaletą jest wysoka kaloryczność. Wynosi 36 MJ/kg, więc bywa wykorzystywana jako paliwo w elektrowniach. Ale jego głównym zastosowaniem jest przemysł koksowniczy. To prawda, że węgiel ten jest mało koksowany, więc musi być używany w mieszance zinne rodzaje węgla. Taka mieszanka kilku gatunków nazywana jest wsadem węglowym. Wydobycie chudego węgla odbywa się głównie w Kuzbasie, w regionie Kemerowo oraz w południowojakuckskim zagłębiu węglowym.

Chudy węgiel (T)

Ta marka węgla otrzymała tak zabawną nazwę ze względu na stosunkowo cienkie warstwy, którymi leży w skale. Wynika to z dużej głębokości (6600 m) i wysokiego ciśnienia. W przeciwieństwie do poprzednich dwóch rodzajów, chudy węgiel nie ma zdolności spiekania i prawie niemożliwe jest wyprodukowanie z niego koksu.

Ale ma bardzo wysoką wartość opałową do 40 MJ/kg. Prowadzi to do jego wykorzystania jako paliwa, a także w metalurgii, gdzie w piecach do topienia metali wymagane są ekstremalnie wysokie temperatury. Głównymi obszarami produkcji chudego węgla są regiony Araliczewski, Bajdajewski i Kemerowo.

Antracyt (A)

To najwyższej jakości węgiel pod względem wartości opałowej. Zawartość węgla w nim może osiągnąć 98%. Tylko grafit ma więcej. Z wyglądu antracyt bardzo różni się od innych marek. Ma ciemnoczarny kolor z wyraźnym metalicznym połyskiem. Posiada również wysoką stabilność termiczną i przewodność elektryczną. Temperatura spalania antracytu jest dość wysoka, dlatego nie może być stosowany jako paliwo we wszystkich typach pieców. Ponadto jest stosowany w metalurgii, do produkcji filtrów, elektrod, węglika wapnia, proszku mikrofonowego. Węgiel ten nie spieka się, więc nie znalazł zastosowania w koksowaniu, choć nawet bez tego procesu możezastąpić koks w niektórych procesach.

Inne rodzaje klasyfikacji

Poza klasami przedstawionymi powyżej istnieje wiele klas pośrednich, takich jak tłuszcz koksowy (KZh), spiekanie gazowe (GS), gaz o długim płomieniu (DG).

Ponadto węgiel każdej marki może mieć różne rozmiary kawałków. W tym przypadku litera oznaczająca odmianę umieszczana jest po literze oznaczającej markę. Na przykład antracyt-orzech (AO), pogrubiona płyta (ZHP), nasiona koksu (KS).

Istnieje również klasyfikacja węgla według pochodzenia. Cały węgiel, jak już wspomniano, powstaje z roślin przez miliony lat. Ale rośliny mogą mieć inny charakter. Tak więc węgle dzielą się na humusowe (z drewna, liści, łodyg) i sapropelit (z pozostałości roślin niższych, np. alg).