Уголь представляет собой горючую осадочную породу, которая состоит преимущественно из углерода с содержанием минеральных примесей (силикаты, карбонаты, сульфиды и т.д.) [11] и других химических элементов (водород, кислород, азот и др.). Ископаемый уголь может быть экономически выгодно использован или в качестве энергетического топлива, или в качестве одного из видов технологического сырья.
В зависимости от значений показателя отражения витринита, теплоты сгорания (на влажное беззольное состояние) и выхода летучих веществ (на сухое беззольное состояние) выделяют три вида угля [12]:
- бурый уголь;
- каменный уголь;
- антрацит.
Данные виды угля различаются и по степени метаморфизма. Бурый уголь характеризуется низкой стадией метаморфизма, низким содержанием углерода и низкой теплотой сгорания. Каменный уголь характеризуется средней стадией метаморфизма, средним содержанием углерода и более высокой теплотой сгорания. Максимальной стадией метаморфизма и содержанием углерода отличается антрацит. В зависимости от ряда параметров угли подразделяют на технологические марки (см. таблицу 1).
Таблица 1 - Технологические марки угля
Вид угля | Наименование марки | Обозначение марки |
Бурый | Бурый | Б |
Каменный | Длиннопламенный | Д |
Длиннопламенный газовый | ДГ | |
Газовый | Г | |
Газовый жирный отощенный | ГЖО | |
Газовый жирный | ГЖ | |
Жирный | Ж | |
Коксовый жирный | КЖ | |
Коксовый | К | |
Коксовый отощенный | КО | |
Коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный | КСН | |
Коксовый слабоспекающийся | КС | |
Отощенный спекающийся | ОС | |
Тощий спекающийся | ТС | |
Слабоспекающийся | СС | |
Тощий | Т | |
Антрацит | Антрацит | А |
Для слоевого коксования могут применяться угли следующих марок: К, КЖ, Ж, ГЖ, ОС, Г, КС, КСН, ДГ, ТС, СС. В качестве энергетического топлива широко используются угли марок Д, ДГ, Г, СС, Т, Б, А.
Для различных углехимических процессов могут использоваться угли различных марок: угли марки Г подходят для газификации, марки Б - для выделения гуминовых веществ, марок Д, ДГ, Г, ГЖ - для производства синтетического жидкого топлива, марки А - для производства карбида кремния и карбида алюминия [11]. Антрацит (марка А) может также применяться в определенных технологических процессах металлургических предприятий и для производства электродов.
В зависимости от размеров кусков, получаемых при добыче, каменный уголь делится на ряд классов (см. таблицу 2).
Таблица 2 - Классы крупности угля [13]
Класс крупности | Размер кусков, мм | |
П | Плитный | 100-200 (300) |
К | Крупный | 50-100 |
О | Орех | 25-50 |
М | Мелкий | 13-25 |
С | Семечко | 6-13 |
Ш | Штыб | 0-6 |
Р | Рядовой | 0-200 (300) |
Одной из важнейших характеристик угля как энергетического топлива является удельная теплота сгорания (измеряется в джоулях на килограмм). Значение данного показателя изменяется в широких пределах и зависит как от свойств и состава органической массы, так и от зольности и влажности углей. Различают высшую и низшую удельную теплоту сгорания [11]: первый показатель включает теплоту, выделяющуюся при конденсации образующихся в продуктах сгорания водяных паров.
Качество коксующихся углей зависит от множества показателей. Определение важнейших показателей для них осложняется тем, что угольная шихта для коксования формируется из углей различных марок, которые по-разному влияют на характеристики шихты. В качестве главного свойства коксующихся углей рассматривают их спекаемость, т.е. способность переходить в пластическое состояние. Для оценки спекаемости существует много различных методов, подавляющее большинство которых основано на определении различных параметров пластической массы (свободное вспучивание, пластометрический метод, дилатометрия по методу Адибера - Арну, метод Рога, метод Грей - Кинга и др.). В рамках одного из методов - пластометрического - рассматриваются такие показатели, как толщина пластического слоя, величина пластометрической усадки, виды пластометрической кривой [11].
При оценке содержания вредных минеральных примесей обычно рассчитывают содержание серы и зольность. Распространенным параметром также является влажность угля.