Марки каменного угля и их полная характеристика

Маркировка готовой продукции

Помимо видов угля по цвету, готовому ресурсу присваивают одну из маркировок согласно качеству:

• Категория А — продукт пиролизного процесса твердых пород с предельной массовой долей углерода порядка 90%. Количество минеральных веществ в таком продукте не превышает 2.5%. Это наиболее качественная марка.
• Категория Б — уголь, полученный при пиролизе мягкой и твердой древесины. Содержание углерода в итоговом продукте — 88%.
• Категория В — углежжение всех групп сырья приводит к появлению угольной смеси. Углерода в ней не больше 77%, а минеральных веществ до 4%. Для данной категории нормирование других параметров не предусматривается.

Добыча каменного угля

Каменный уголь в наше время добывается тремя основополагающими способами. Такими как:

• карьерный метод,
• добыча через штольни,
• метод добычи в шахтах.

Способ добычи через карьеры используется, когда пласты угля залегают на поверхности, примерно на ста метрах в глубину и выше.

Карьеры подразумевают простое разрытие земли или песочной ямы, из которой и ведётся добыча, обычно в таких случаях угольный пласт имеет достаточно большую толщину, что делает его добычу проще.

Штольни подразумевают под собой скважины, с большим углом наклона. По нему все добытые ископаемые доставляются наверх, при этом нет необходимости задействовать серьезную технику или вырывать котловину.

Обычно залежи в таких местах имеют небольшую толщину и зарыты не особенно глубоко. Поэтому метод добычи через штольни позволяет быстро производить добычу без особых затрат.

Добыча через шахты самый распространённый метод добычи ископаемых, вместе с тем самый продуктивный, но в то же время и опасный. Шахты пробуриваются на большую глубину, достигающую нескольких сотен метров. Однако на это требуется разрешение, подтверждающее обоснования для таких масштабных работ, доказательства наличия залежей.

Порой шахты могут достигать километра, а то и больше в глубину, и протягиваться на несколько километров в длину, образуя связанные между собой паутины коридоров под землёй. В 20 веке вокруг шахт со временем образовывались даже поселения и небольшие города, в которых жили шахтеры с семьями.

Именно из-за условий добычи, работа в шахтах считается очень трудной и опасной, ведь огромное количество раз шахты обрушивались, погребая под собой десятки, а то и сотни людей, работающих там.

Каменный уголь

Результатом следующего «шага» метаморфоз, происходящих при образовании угля, является каменный уголь. Этот вид угля образовывался на более глубоких уровнях, под большим давлением и при высокой температуре. Соответственно, его химический состав и физические характеристики уже существенно отличаются.

Химический состав каменного угля представляет собой смесь высокомолекулярных ароматических соединений с высоким содержанием углерода, летучих веществ и влаги. Также  в каменном угле содержатся некоторые минеральные примеси, которые после сжигания угля образуют золу. В зависимости от сорта каменного угля, содержание в нем углерода может варьироваться от 75% до 95%. За счет более низкого содержания влаги, чем в буром угле, каменный уголь имеет более высокую теплоту сгорания. Каменный уголь содержит до 32% летучих веществ, которые обеспечивают неплохое воспламенение.

Разновидности каменного угля

Основой промышленной классификации каменного угля в разных странах принимаются разные параметры состава и свойств угля. Так, в США каменный уголь классифицируется по критериям теплоты сгорания, содержания связанного углерода и относительного содержания летучих веществ. Япония классифицирует каменный уголь по так называемому топливному коэффициенту (по сути, по той же теплоте сгорания) и крепости получаемого кокса (или неспособности к коксованию).

Наша страна унаследовала классификацию, которая была выработана в СССР.  До 1954 года в Советском Союзе основой промышленной классификации каменных углей была так называемая Донецкая классификация. Ее называют «марочной». Одновременно она является генетической (так классифицируется каменный уголь ГОСТ 25543-88 по технологическим и генетическим параметрам), так как возложенные в ее основу метаморфозы свойств углей, отражают их изменения, которые обусловлены генетическим развитием органических веществ угля. Для промышленной маркировки каменного угля из разных бассейнов в СССР использовались утвержденные стандартизированные классификации.

По характеру нелетучего остатка (иногда дополнительно к учету спекаемости и величины теплоты сгорания) и усредненной величине выхода летучих веществ каменный уголь делится на 10 марок:

• длиннопламенные (Д);
• газовые (Г);
• газовожирные (ГЖ);
• жирные (Ж);
• коксовые жирные (КЖ);
• коксовые (К);
• коксовые вторые (К2);
• слабоспекающие (СС);
• отощенные спекающиеся (ОС);
• тощие (Т).

Содержание углерода последовательно увеличивается от 76% до 92% от марки Д до марки Т. Одновременно уменьшается выход летучих веществ до 7-12%. В каждой из марок выделяется несколько технологических групп (кроме марок Д и Г).

Области применения каменного угля

Каменный уголь является очень востребованным сырьем, поэтому поставка каменного угля осуществляется многими компаниями практически непрерывно.

Каменный уголь находит самое разнообразное применение. Его используют в качестве технологического, энерготехнологического и энергетического сырья. При производстве кокса и полукокса побочными продуктами переработки каменного угля являются многие химические продукты (фенолы, нафталин, лак и пр.). На их основе получают пластмассы, синтетические волокна, лаки, краски, удобрения  и многие другие важные и ценные продукты.

Одно из самых перспективных направлений использования каменных углей – это сжижение (гидрогенизация) для получения жидких топлив. Результатом переработки каменного угля также являются активированные угли, искусственные графиты и другие продукты. При переработке каменного угля в больших масштабах получают важные химические элементы: молибден, цинк, ванадий, свинец.

Существуют самые разные схемы неэнергетического применения каменного угля на основе химической, термохимической и других видов переработки с целью его полного комплексного использования. Более подробно эта тема раскрыта в соответствующей статье.

Какой уголь лучше использовать для отопления?

В составе этого вида топлива множество элементов, которые влияют на энергетические свойства. Самым чистым и ценным считается топливо, содержащее максимальное количество углерода. Чем ниже процент этого вещества, тем ниже теплота сгорания и выше число примесей и влажности. При выборе угля учитывают следующие характеристики:

• Теплота сгорания. Показатель отражает, какой объем тепла выдаст определенный объем горючего за единицу времени. Измеряется в МДж/кг или Ккал/кг, в этом случае называется калорийностью.
• Зольность. Измеряется в процентах, показывает количество негорючих примесей. Чем ниже этот показатель, тем больше тепла от топлива. У высокосортных марок ее уровень находится в пределах 25%, у низкосортных углей — превышает 40%. Чем выше зольность, тем чаще придется убирать шлак и золу.
• Влажность. Если поверхностная влага легко устраняется просушиванием и проветриванием, то внутренняя испаряется только при горении. Чем выше показатель внутренней влажности, тем больше тепловой энергии потребуется на ее высушивание и меньше пойдет на обогрев.

Маркировка

Первая буква показывает сорт, вторая — величину фракции. Всего существует 17 марок. Основные сорта твердого топлива маркируются: антрациты — «А», длиннопламенный — «Д», слабоспекающийся — «СС».

Уголь классифицируется по размеру кусков:

Например, топливо маркировано АШ — антрацит штыб, ДС и ДПК — длиннопламенный «семечка» и плитный с кусками 50—100 мм.

Виды угля и его характеристики: каменный, бурый, антрацит, брикетированный прессованный

Как топливо используются три вида: бурый, каменный и антрацит. Первый дает меньше всего тепла, по этой причине его не используется в быту.

Каменный уголь выделяет большое количество тепла (до 7000 Ккал/кг), имеет влажность до 15%, дает немного золы (до 16%), поэтому чаще других используется для топки котлов.

Фото 2. Каменный уголь в руках. Представляет из себя небольшие камешки черного цвета.

В свою очередь делится на подвиды:

• Длиннопламенные — получили название за способность гореть с длинным пламенем как древесина. Марка ДПК подходит для большинства котлов, ДО, ДС — для автоматизированных.
• Слабоспекающиеся — горят без дыма и пламени, расходуется экономно за счет большой продолжительности горения. Используются реже из-за более низкого КПД и сложности розжига.
• Тощие — недорогие сорта относятся к короткопламенным, чаще применяются в промышленности в чугунных печах. Тощие угли трудно разжечь, они дают до 45% золы, но много тепла, поэтому в быту их применяют в котлах с хорошей тягой.

Антрациты имеют самые высокие качественные показатели среди всех углей для домашних котлов: теплотворность до 8200 Ккал/кг, влажность 1—3%, зольность до 9%. Почти не выделяют летучих веществ (до 9%), горят коротким ровным пламенем, с минимальным образованием дыма и зольных остатков. За счет высших показателей продолжительности горения считаются самыми экономичными видами углей. Подходят для специализированных котлов с объемной топкой, рассчитанной на высокие температуры и хорошей тягой.

Угольные брикеты — бюджетный вид топлива. Изготавливаются из отходов угледобывающей промышленности: мелких угольных фракций, крошки и пыли методом прессования с добавлением связующих компонентов. К преимуществам относят: невысокую зольность и влажность, хорошие теплотворные свойства при условии, что брикеты получены из высокосортного угля. Прессованное топливо хорошо разгорается при помощи дров, долго горит (в среднем 6—8 ч.), дает мало дыма, сажи и шлаков.

Фото 3. Прессованный уголь в продолговатых брикетах. Подобным топливом хорошо топить котлы.

Как правильно посчитать насыпную плотность песка, угля, цемента – Ремонт и строительство

Насыпная плотность материала определяется отношением массы материала к занимаемому им объему. Для угля, песка и цемента она выражается в кг/куб. м. Под насыпной плотностью подразумевается объем материала, который он занимает в неуплотненном состоянии. Черпнули ковшом экскаватора, насыпали – вот она, «насыпная» плотность.

Песок

Песок далеко не всегда бывает чистым, очень часто он бывает не промытым или промытым плохо, здесь остается только уповать на совесть поставщика, ну и не забывать самому контролировать качества песка хотя бы визуально: сколько мусора в песке и не видны ли не размытые комья глины. Ниже приведена насыпная плотность для чистого сухого песка.

Если песок влажный, то вес 1 куб. м этого материала можно смело увеличивать на 10-12%.

Насыпная плотность для чистого сухого песка:

• Песок карьерный: 1500 кг.
• Речной песок: 1600 кг.
• Песок кварцевый: 1700 кг.

Приблизительно проверить насыпную плотность песка можно следующим образом.

Взвесьте пустое ведро, затем наполните ведро, песком насыпая его с некоторой высоты, песок в ведре не уплотняйте.

Взвесьте ведро, затем разделите 1000 на литраж ведра и умножьте полученное число на вес песка без учета веса ведра.

Например, ведро 12 литров, пустое оно весит 1 кг, наполненное песком 19 кг. Делим 1000:12=83,33 (количество таких ведер в 1 куб. м по объему). 19-1=18 (вес песка в ведре). 18 х 83,33= 1499,9 кг данного песка занимает объем 1 куб. м.

Цемент

Насыпная плотность цемента разных марок (М200, М300, М400, М500) будет приблизительно одинаковая, при слеживании насыпная плотность значительно увеличивается, и происходит это довольно быстро. Для удобства взаиморасчетов принято считать, что 1 куб. м качественного цемента весит 1300 кг.

Хотя это не совсем так: свежопроизведенный цемент марки М500 имеет насыпную плотность 1100 кг/ куб. м, а слежавшийся (но вполне еще годный к употреблению) 1600 кг/куб. м.

Проверить насыпную плотность цемента можно по аналогии с песком.

Уголь

С углем все намного сложнее, так как насыпная плотность очень сильно зависит от размера фракций, а с углем это тяжко: размер от больших глыб до угольной пыли, также различные марки угля тоже весят по-разному. Вес угля одной и той же марки и одного класса размеров, но из разных угольных бассейнов, также может существенно различаться.

В Российской Федерации применяется следующая классификация угля. Поскольку здесь мы рассматриваем насыпную плотность, то температуру горения и прочие полезных характеристики я приводить не буду, приведу только название марок и классификацию по размеру кусков.

Марки угля:

Бурый (Б), Длиннопламенный (Д), Газовый (Г), Жирный (Ж), Газовый жирный (ГЖ), Коксовый (К), Коксовый жирный (КЖ), Коксовый второй (К2), Слабоспекающийся (СС), Тощий (Т), Отощенно-спекающийся (ОС), Антрацит (А).

Классификация по размеру кусков:

• Более 100 мм – П (плита),
• 50-100 мм – К (крупный),
• 25-50 мм – О (орех),
• 13-25 мм – М (мелкий),
• 6-13 мм – С (семечка),
• 0-6 мм – Ш (штыб).

Без классов: Р (рядовой), 0-300 мм – карьерный, 0-200 мм – шахтный.

Название угля записывается так: на первом месте марка, на втором размер.

Чаще всего попадаются смешанные по крупности классы, например ДКОМ (длиннопламенный, крупный + орех + мелкий, т. е. от 13 до 100 мм).

Данные, которые я приведу, довольно усредненные – так, чтобы иметь понятие, в общем, так как на данный момент уголь продают в большинстве случаев на вес, а не объем.

Проверить насыпную плотность, которую узнали от продавца, можно также по аналогии с песком, но тару лучше взять побольше, чтобы уменьшить погрешность. Погрешность результатов будет заметно больше, чем у сыпучих материалов. Для определения плотности угля существует целый ГОСТ(54246-2010), но он используется для промышленных объемов угля.

Виды угля

Основная статья: Маркировка угля

Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля — битумные массы и в меньшей степени (не промышленные запасы) из органических остатков растительного происхождения. В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают четыре его типа: бурые угли (лигниты), каменные угли, антрациты и графиты. В западных странах имеет место несколько иная классификация — лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно.

По происхождению угли делятся на гумусовые (из остатков высших растений: древесины, листьев, стеблей и т. д. ) и сапропелитовые угли (из остатков низших растений, главным образом водорослей).

Антрацит

Основная статья: Антрацит

Антрацит

Антрацит — самый глубоко прогревавшийся при своём возникновении из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации, переходная форма от каменного угля к графиту. Характеризуется большой плотностью и блеском. Содержит 95 % углерода. Применяется как твёрдое высококалорийное топливо (теплотворность 6800—8350 ккал/кг). Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняется. Образуется из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров.

Каменный уголь

Основная статья: Каменный уголь

Каменный уголь

Каменный уголь — горная порода, представляющая собой продукт глубокого метаморфизма битумных масс, изливавшихся на поверхность планеты Земля вследствие глобальных тектонических катаклизмов в различные геологические эпохи развития планеты. Наибольший метаморфизм наблюдается вблизи образованных горных массивов, на большей глубине залегания под действием высоких температур, давления и отсутствия кислорода. По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями. Содержит до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняется. Образуется из бурого угля на глубинах порядка трёх километров.

Бурый уголь

Основная статья: Бурый уголь

Бурый уголь

Лигнит

Бурый уголь — твёрдый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65—70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырьё. Содержит много воды (43 %), и поэтому имеет низкую теплоту сгорания. Кроме того, содержит большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка одного километра.

Прочие

По составу и происхождению различают прочие разновидности углей:

альгинит, альгогелит, альгоколлинит, аттросеминит, богхед, витрен, витринит, гагат, гелит, гелитит, гелитолит, гумит, гумолит, десмит, дюрен, дюрит, интертинит, кальгинит, кардиф, касьянит, каустобиолит, кеннель, кларен, коллинит, коллоальгинит, коллоальголит, коллосеминит, коллофюзинит, кольм, ксилен, ксилинит, ксилоаттрит, ксиловитрен, ксилодесмит, кульм, кутинит, лейптинит, лигнит, лигнитит, липоид, липоидолит, липоидотит, липтобиолит, литотип, лопинит, метаантрацит, микринит, микстогумитит, микстогумолит, микстонит, паренхит, полуантрацит, резинит, сапрогумолит, сапроколлит, сапропелит, семиантрацит, семивитринит, семиколлинит, семинит, семителинит, семифюзен, семифюзинит, склеротинит, споринит, спорополинит, суберинит, тальгинит, телинит, телломоальгинит, телоколлинит, телосименит, телофюзинит, ультрадюрен, ультракларен, феллинит, фитерал, фюзен, фюзенит, фюзенолит, фюзинит, фюзит, фюзитит, черемхит, экзинит, электроуголь, юмит и другие.

Что такое древесный уголь и для чего он используется

Древесный уголь используется людьми уже много тысяч лет назад: его находили при раскопках в поселениях пещерных людей. Вряд ли они изготавливали его сами, скорее собирали на пожарах или сохраняли остатки костров, но, видимо, знали о его свойствах и умели пользоваться.

Древесный уголь — высококалорийное топливо

Сегодня в нашей стране этот вид топлива используется большей частью для приготовления пищи: его используют в мангалах и барбекюшницах, подкладывают в костры. Иногда используют для каминов: горит он долго, выделяет много тепла (7800 ККл/кг), а дыма и копоти почти не образуется. Оставшаяся зола является отличным удобрением и используется для удобрения лесных угодий или сельскохозяйственных полей. Зола древесного угля применяется также для производства удобрений.

В промышленности древесный уголь используют для выплавки чугуна. Для производства тонны сплава требуется всего 0,5 тонны этого топлива. При этом чугун получает повышенную стойкость к коррозии и прочность. Как флюс используют каменный уголь при выплавке латуни, бронзы, меди, марганца, цинка и никеля. Из него изготавливают твердую смазку для машиностроения, используют для шлифовки в приборостроении и полиграфии и т.д. Из древесного угля изготавливают фильтры разного назначения.

Сегодня древесный уголь начинают рассматривать как альтернативу традиционному топливу: в отличие от каменного угля, нефти и газа он относится к возобновляемым материалам. Причем современные технологии позволяют получать древесный уголь даже из отходов промышленности: из опилок, трухи, кустарников и т.п. Из такого измельченного сырья формируют брикеты, которые дают в 1,5 раза больше тепла, чем обычный древесный уголь. При этом тепло выделяется более продолжительный промежуток времени и жар получается равномерный.

Типы

• Обычный уголь производится из торфа, угля, дерева, кокосовой скорлупы или нефти.
• Сахарный уголь получают путем карбонизации сахара и является особенно чистым. Он очищается путем кипячения с кислотами, чтобы удалить любые минеральные вещества, и затем долгое время сжигается в потоке хлора, чтобы удалить последние следы водорода.
• Активированный уголь похож на обычный уголь, но сделан специально для медицинского использования. Чтобы производить активированный уголь, производители нагревают обычный уголь в присутствии газа, который заставляет древесный уголь образовывать много внутренних пространств или «пор». Эти поры помогают активированным угольным ловушкам.
• Кусковой древесный уголь — это традиционный древесный уголь, изготовленный непосредственно из древесины лиственных пород. Обычно он производит гораздо меньше золы, чем брикеты.
• Японский древесный уголь имел пирролиновую кислоту, которая удалялась во время производства древесного угля; поэтому при сжигании он почти не производит запаха или дыма.
• Подушки в форме брикетов изготавливаются путем прессования древесного угля, как правило, сделаны из опилок и других древесных отходов, со связующим веществом (обычно крахмал) и другими добавками. Брикеты могут также включать бурый уголь (источник тепла), минеральный углерод (источник тепла), тетраборат натрия, нитрат натрия (средство для воспламенения), известняк (средство для отбеливания золы), необработанные опилки (средство для воспламенения) и другие добавки.
• Древесный уголь из древесных опилок изготавливается путем прессования опилок без связующих веществ или добавок. Его предпочитают использовать на Ближнем Востоке, Тайване, в Корее, Греции и др. Он используется в основном для приготовления барбекю, так как не дает запаха, дыма, небольшого количества пепла, имеет высокую температуры горения и продолжительность горения более 4 часов.
• Экструдированный древесный уголь производится путем прессования необработанной измельченной древесины или карбонизированной древесины в бревна без использования связующего вещества. Тепло и давление процесса экструдирования удерживают уголь вместе. Если экструзия производится из необработанного древесного материала, экструдированные бревна впоследствии обугливаются.