Съдържание на въглерод и водород
Основи на ъгъла
Образуването на въглища е постепенното превръщане на мъртви растения в изкопаеми въглища. Процесът на образуване на въглища е протичал с различна интензивност в определени геоложки периоди от историята на Земята в големи територии и локални райони на всички континенти, където са се развили благоприятни условия (камбрий - палеозой, мезозой, камбрий - 400 - 60 милиона години). Влажният горещ климат благоприятстваше бързия растеж на буйна растителност. Натрупана растителност, наводнена от древни морета и реки, покрита с тиня и пясък. В резултат на биохимични реакции без достъп до аеробни бактерии (без достъп до въздух), растителната биомаса постепенно се превръща в изкопаеми въглища - кафяви, твърди, антрацитни. В резултат на геоложка дейност - потъване и повдигане на морското дъно, което се случи няколко пъти - се образуваха много отделни пластове от въглища, разделени от слоеве отпадъчни скали.
Технически анализ на въглища
Всички видове твърди изкопаеми горива съчетават два компонента: органична материя и минерален компонент, който преди се е считал за баласт, но сега все повече се счита за източник на ценни минерални суровини, по-специално редки и микроелементи. За оценка на възможностите и начините за преработка на изкопаемите горива се използва технически анализ, за да се определят насоките за използването им като енергийни и химически суровини. Техническият анализ се отнася до определяне на показателите, предвидени в техническите изисквания за качество на въглищата. Техническият анализ обикновено комбинира методи, предназначени за определяне на съдържанието на пепел, съдържание на влага, сяра и фосфор, летливи вещества, калоричност, капацитет на слепване и някои други характеристики във въглищата и нефтените шистикачествени и технологични свойства. Не винаги се извършва пълен технически анализ, често е достатъчно да се извърши съкратен технически анализ, състоящ се в определяне на влага, съдържание на пепел и летливи вещества.
Влажност
Съдържание на пепел
Летливи вещества
Летливи вещества - пари и газообразни продукти, отделени по време на разлагането на органичната материя на твърдо изкопаемо гориво при нагряване при стандартни условия. Добивът на летливи вещества се обозначава със символа V (volativ), добивът от аналитична проба е Va, на сухо вещество Vd, сухо и безпепелно Vdaf. Тази характеристика е важна за оценка на термичната стабилност на структурите, които изграждат органичната маса на въглищата. Отделянето на летливи вещества по време на калциниране послужи като основа за една от класификациите на класовете въглища.
| марка | Обозначаване на марката на групата | Добив на летливи вещества Vdaf,% | Дебелина на пластмасовия слой Y,% | |
| дългопламък | д | над 37 | ||
| Газ | Ж | G6 G7 | над 37 | 17 - 25 |
| газова мазнина | GJ | - | над 31 -37 | 17 - 25 |
| Мазни | И | 1ZH26 2ZH26 | над 33 | 26 и повече |
| коксова мазнина | QOL | KZh14 KZh6 | 25 - 31 | 6 - 25 |
| Кока Кола | ДА СЕ | К13 К10 | 17 - 25 | 13 - 25 |
| кока втора | К2 | - | 17 - 25 | 6 - 9 |
| Късо синтеровано | операционна система | - | по-малко от 17 | 6 - 9 |
| Слабо изпечени | СС | 1CC 2CC | 25 - 35 | |
| кльощав | T | - | по-малко от 17 | |
| Антрацит | А | - | по-малко от 10 |
Калоричност
Топлината на изгаряне е основният енергиен показател на въглищата. Определя се експериментално чрез изгаряне на проба от въглища в калориметрична бомба или чрез изчисление с помощта на данни от елементен анализ. Има разлика между по-високата калоричност на въглищата Qs като количеството топлина, отделена по време на пълното изгаряне на единица маса въглища в калориметрична бомба в кислородна среда и по-ниската специфична калоричност Qi като по-високата калоричност минус топлината на изпаряване на водата, освободена и образувана от въглища по време на горенето. По-високата калоричност често се определя за безпепелното състояние на въглищата Q s af, а по-ниската за работното състояние Qir. DI. Менделеев предлага формула за изчисляване на горната калоричност според елементния анализ (kcal/kg): Брутната калоричност на основните твърди горива:
| Торф | 5500-5700 kcal/kg | 23-24 MJ/kg |
| Кафяви въглища | 6100-7700 kcal/kg | 26-32 MJ/kg |
| Въглища | 7700-8800 kcal/kg | 32-37 MJ/kg |
| Антрацит | 8000-8500 kcal/kg | 34-36 MJ/kg |
Синтероване
Една от най-важните, ако не и най-важната посока на използване на въглищата е преработката им в металургичен кокс - твърд продукт от високотемпературно (>900C) разлагане на въглища без достъп на въздух, който има определени свойства. Не всички въглища могат да се синтероват; при нагряване без достъп на въздух да премине в пластично състояние, последвано от образуване на свързан нелетлив остатък. Ако този слепен остатък отговориизисквания към металургичния кокс, тогава те говорят за капацитета на коксуване на въглищата. Така коксуването е синтероване, но първото понятие е по-тясно. Въглищата от класове G, Zh, K, OS се синтероват, но металургичният кокс може да се получи само от въглища от клас K или от смес от въглища, която се доближава до тях по свойства.
Елементарен анализ на TGI
Както вече беше споменато, органичната маса на всички видове TGI се състои от C, H, O, S и N. Общото им количество надвишава 99 тегл.%, изчислено върху органичното вещество на всякакви въглища и торф.
Съдържание на въглерод и водород
Съдържание на азот
Съдържанието на азот във въглищата е ниско, обикновено не надвишава 1%, понякога достига 3-4%.
Съдържание на сяра
Резерви
Най-големите запаси от въглища се намират в четири страни по света. В САЩ - 27% от световните запаси, в България - 17%, в Китай - 13% и Индия - 10%.
Първите десет страни, произвели най-много въглища през 2005 г. (последните налични сравнителни данни - производството в повечето страни се е увеличило през 2006 г. Например в САЩ то възлиза на 1100 милиона тона), са: Китай (2226 милиона тона), САЩ (951 милиона тона, приблизително 18,9% от световното производство), Индия (398 милиона тона), Австралия (301 милиона тона), Южна Африка (240 милиона тона), България (2 22 Mt, 5,1%), Индонезия (140 Mt), Полша (98 Mt), Казахстан (79 Mt, 1,5%) и Колумбия (61 Mt).
Десетте най-големи вносители на въглища са както следва: Австралия, Индонезия, България, Южна Африка, Китай, Колумбия, САЩ, Канада и Полша. Първите пет износители на въглища включват Япония, Южна Корея, Тайван, Обединеното кралство и Германия.
Най-големите потребители на въглища сега са държавите от Азиатско-тихоокеанския регион, които представляватпрез 2005 г. той представлява 63% от използваните въглища. На второ място е Северна Америка (18%), на трето е Европа (7%), а на четвърто са страните от бившия СССР (6%). През 1985 г. ситуацията е коренно различна. Тогава Европа е консумирала 18% от въглищата в света, СССР - 17%, Северна Америка - 22%, а Азиатско-тихоокеанският регион - 38%.
Приблизително 13% от добитите каменни въглища се използват от металургични и стоманодобивни компании. Енергия
Въглищата покриват 25% от енергийните нужди на човечеството. На първо място - нефт (повече от 34%), на трето - газ (почти 21%).
През 2005 г. светът е произвел 7,4% повече въглища, отколкото през 2004 г., и 78% повече, отколкото през 1980 г. През последните години въглищата се използват много по-активно от другите енергийни източници. Например между 2001 г. и 2004 г. светът е използвал 3,9% повече ядрена енергия, 5,9% повече нефт, 7,6% повече водна енергия, 9,1% повече природен газ и 25,3% повече въглища. Най-голямата печалба беше осигурена от Китай и в по-малка степен от САЩ. Предполага се, че през следващите десетилетия потреблението на въглища само ще нараства.
Електроцентралите, работещи с въглища, произвеждат 40% от световното електричество (първо място). На второ и трето място са съответно газът (почти 20%) и ядрената енергия (малко под 16%). Производството на енергия от въглища е особено развито в Полша и Южна Африка, където 90% от електроенергията се произвежда чрез изгаряне на въглища. Потребностите на Австралия от електроенергия се покриват от въглища със 79%, Китай – със 78%, Израел – със 75%, Казахстан – със 70%, Индия – с 69%, Мароко – с 68%, Чехия – с 61%, Гърция – с 59%, САЩ – с 50%, Германия – с 49%.
Въглищни находища
Находища на въглища са открити в почти всички страни по света, но депозити, които имат търговскапотенциал, се намират само в 70 държави и се разработват в 50. При сегашните темповена въгледобива, проучените запаси от въглища могат да бъдат изчерпани в рамките на 155 години. За сравнение петролът може да издържи 41 години, газът - 65 години.
България разполага с различни видове въглища - кафяви, каменни, антрацитни ипо запаси заема едно от челните места в света. Общите геоложки запаси на въглища възлизат на 6421 млрд. т, от които стандартни 5334 млрд. т. Повече от 2/3 от общите запаси са въглища. Технологичното гориво - коксовните въглища - е 1/10 от общото количество каменни въглища.
Разпределението на въглищата в страната е изключителнонеравномерно.95% от запасите са визточните райони, от които повече от 60% са в Сибир. Основната част от общите геоложки запаси на въглища е съсредоточена в басейните на Тунгуска и Лена. По отношение на промишлените запаси от въглища се разграничават Канско-Ачинския и Кузнецкия басейни.
Въгледобив в България
По добив на въглища България е на пето място в света (след Китай, САЩ, Индия и Австралия), 3/4 от добитите въглища се използват за производство на енергия и топлина, 1/4 - в металургията и химическата промишленост. Малка част се изнася, основно за Япония и Република Корея.