Антрацит, виды и применение.
Антрацит – твёрдый ископаемый уголь, уголь наиболее высокой степени углефикации (метаморфизма). Образуется под повышенным давлением и под действием повышенной температуры из каменного угля на глубинах порядка шести километров.
Образование и происхождение антрацита
Классификация антрацита. Классы, категории, типы и подтипы, марки, группы и подгруппы антрацита
Антрацит как топливо:
Антрацит (от лат. anthracites, из др.-греч. ἄνθραξ – «уголь; карбункул») – твёрдый ископаемый уголь, уголь наиболее высокой степени углефикации (метаморфизма). Образуется под повышенным давлением и под действием повышенной температуры из каменного угля на глубинах порядка шести километров. Является переходной формой от каменного угля к графиту.
Антрацит – уголь высокой стадии метаморфизма с выходом летучих веществ (на сухое беззольное состояние) менее 8% мас. Примечание – В Российской Федерации при классификации углей по ГОСТ 25543 к антрацитам относят угли с показателем отражения витринита более 2,2%.
Антрацит имеет самое высокое содержание углерода, наименьшее количество примесей и самую высокую удельную теплоту сгорания среди всех видов угля.
Антрацит имеет насыщенный черный или чёрно-серый цвет и металлический блеск.
Твёрдость по шкале Мооса 2-2,5. Обладает высокой плотностью органической массы – 1500-1700 кг/м3 и высокой электропроводностью.
Антрацит содержит 95 % углерода, 1-3% влаги (воды) и до 8 % летучих веществ.
Горит быстро, без дыма и пламени, с высокой теплоотдачей. Не спекается.
Высшая удельная теплота сгорания составляет 33-35 МДж/кг, низшая удельная теплота сгорания – 24-31 МДж/кг.
Антрацит может рассматриваться как переходная стадия между каменным углём и графитом.
Запасы антрацита составляют всего лишь три процента от общего объема мировых запасов угля.
Антрацит отличается от других видов топлива благодаря:
– высокой удельной теплоте сгорания (высшая удельная теплота сгорания – 33-35 МДж/кг);
– горению без дыма и пламени;
– плохому воспламенению;
– не спекаемости;
– низкому содержанию серы и влаги;
– высокому содержанию связанного углерода;
– высокой плотности.
Образование и происхождение антрацита:
Антрацит, как разновидность угля, представляет собой полезное ископаемое, твердую горючую осадочную породу, вид ископаемого топлива, образовавшийся из остатков древних растений (водорослей, древовидных папоротников, хвощей, плаунов, первых голосеменных растений) вследствие опускания их на большие глубины под землю, под высокими температурами и без доступа кислорода.
В далеком геологическом прошлом Земля была покрыта густыми лесами и растительностью, которые под действием естественных и геологических процессов оказались похороненными в толще недр, не успев разложиться или окислиться. По мере увеличения поверхностного слоя осадков остатки древних растений опускались всё ниже и ниже. При этом росло давление и росла температура. Доступ к кислороду был закрыт. Из-за высокого давления и повышенной температуры мертвая растительность постепенно преобразовывалась в торф – исходный продукт для образования угля. Данный процесс называется также торфообразование.
Затем торф при тех же внешних условиях (под влиянием повышенной температуры и давления) преобразовывался в бурый уголь (процесс называется диагенез угля).
После чего, бурый уголь в результате изменения химического состава, структуры и физических свойств под влиянием повышенной температуры и давления (т.е. при тех же внешних условиях) последовательно превращался в каменный уголь и антрацит. Процесс превращения бурого угля последовательно в каменный уголь и антрацит в результате изменения химического состава, структуры и физических свойств угля в недрах преимущественно под влиянием повышенной температуры и давления называется метаморфизм угля.
Весь процесс последовательного превращения отмерших растений в торф, бурый, каменный уголь и антрацит называется углеобразование, а степень изменения состава и свойств угля, достигнутая при углеобразовании и определяющая его положение в генетическом ряду: бурый уголь – каменный уголь – антрацит, называется стадия метаморфизма.
Под давлением наслоений осадков толщиной в один километр из 20-метрового слоя торфа получился пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает трёх километров, то такой же слой торфа превращался в пласт каменного угля толщиной в 2 метра. На большей глубине, порядка шести километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становился пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.
В результате движения земной коры угольные пласты испытывали складкообразование и поднятие вплоть до самой поверхности Земли. Благодаря чему стало возможным их извлечение из недр Земли, в том числе открытым способом.
Классификация антрацита. Классы, категории, типы и подтипы, марки, группы и подгруппы антрацита:
Антрациты в зависимости от генетических особенностей делят на:
– классы – по среднему показателю отражения витринита Ro,r в соответствии с Таблицей 1;
– категории – по содержанию фюзенизированных компонентов на чистый уголь ΣOK в соответствии с Таблицей 2;
– типы – в зависимости от технологических особенностей по объемному выходу летучих веществ на сухое беззольное состояние Vνdaf в соответствии с Таблицей 3;
– подтипы – в зависимости от технологических особенностей по анизотропии отражения AR витринита в соответствии с Таблицей 4;
Таблица 1
Подразделение антрацитов на классы
| Класс | Средний показатель отражения витринита Ro,r, % | Класс | Средний показатель отражения витринита Ro,r, % |
| 02 | От 0,20 до 0,29 включ. | 27 | От 2,70 до 2,79 включ. |
| 03 | От 0,30 до 0,39 включ. | 28 | От 2,80 до 2,89 включ. |
| 04 | От 0,40 до 0,49 включ. | 29 | От 2,90 до 2,99 включ. |
| 05 | От 0,50 до 0,59 включ. | 30 | От 3,00 до 3,09 включ. |
| 06 | От 0,60 до 0,69 включ. | 31 | От 3,10 до 3,19 включ. |
| 07 | От 0,70 до 0,79 включ. | 32 | От 3,20 до 3,29 включ. |
| 08 | От 0,80 до 0,89 включ. | 33 | От 3,30 до 3,39 включ. |
| 09 | От 0,90 до 0,99 включ. | 34 | От 3,40 до 3,49 включ. |
| 10 | От 1,00 до 1,09 включ. | 35 | От 3,50 до 3,59 включ. |
| 11 | От 1,10 до 1,19 включ. | 36 | От 3,60 до 3,69 включ. |
| 12 | От 1,20 до 1,29 включ. | 37 | От 3,70 до 3,79 включ. |
| 13 | От 1,30 до 1,39 включ. | 38 | От 3,80 до 3,89 включ. |
| 14 | От 1,40 до 1,49 включ. | 39 | От 3,90 до 3,99 включ. |
| 15 | От 1,50 до 1,59 включ. | 40 | От 4,00 до 4,09 включ. |
| 16 | От 1,60 до 1,69 включ. | 41 | От 4,10 до 4,19 включ. |
| 17 | От 1,70 до 1,79 включ. | 42 | От 4,20 до 4,29 включ. |
| 18 | От 1,80 до 1,89 включ. | 43 | От 4,30 до 4,39 включ. |
| 19 | От 1,90 до 1,99 включ. | 44 | От 4,40 до 4,49 включ. |
| 20 | От 2,00 до 2,09 включ. | 45 | От 4,50 до 4,59 включ. |
| 21 | От 2,10 до 2,19 включ. | 46 | От 4,60 до 4,69 включ. |
| 22 | От 2,20 до 2,29 включ. | 47 | От 4,70 до 4,79 включ. |
| 23 | От 2,30 до 2,39 включ. | 48 | От 4,80 до 4,89 включ. |
| 24 | От 2,40 до 2,49 включ. | 49 | От 4,90 до 4,99 включ. |
| 25 | От 2,50 до 2,59 включ. | 50 | От 5,00 и более |
| 26 | От 2,60 до 2,69 включ. |
Таблица 2
Подразделение антрацитов на категории
| Категория | Сумма фюзинизированных компонентов ΣOK, % |
| 0 | Менее 10 |
| 1 | От 10 до 19 включ. |
| 2 | От 20 до 29 включ. |
| 3 | От 30 до 39 включ. |
| 4 | От 40 до 49 включ. |
| 5 | От 50 до 59 включ. |
| 6 | От 60 до 69 включ. |
| 7 | Более 69 |
Таблица 3
Подразделение антрацитов на типы
| Тип | Объемный выход летучих веществ Vνdaf, см/г |
| 20 | Более 200 |
| 15 | Св. 150 до 200 включ. |
| 10 | От 100 до 150 включ. |
| 05 | Менее 100 |
Таблица 4
Подразделение антрацитов на подтипы
| Подтип | Анизотропия отражения витринита AR, % |
| 20 | Менее 30 |
| 30 | От 30 до 40 включ. |
| 40 | Св. 40 до 50 включ. |
| 50 | Св. 50 до 60 включ. |
| 60 | Св. 60 до 70 включ. |
| 70 | Более 70 |
Антрациты в зависимости от их технологических свойств и генетических характеристик объединяют в марки, технологические группы и подгруппы в соответствии с Таблицей 11. В Таблице 11 приведен полный перечень классов, категорий, типов и подтипов, входящих в каждую марку, группу или подгруппу. Это позволяет однозначно определить марку, группу или подгруппу практически для любого вида угля.
Таблица 5
Марки, группы и подгруппы антрацитов
| Марка | Группа | Подгруппа | Класс | Категория | Тип | Подтип | Приме- чание |
|||
| Наимено- вание |
Обоз- начение |
Наимено- вание |
Обоз- начение |
Наименование | Обозна- чение |
|||||
| Антрацит | А | Первый антрацит | 1А | Первый антрацит витринитовый | 1АВ | 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30,31, 32, 33, 34, 35 | 0, 1, 2, 3 | 20 | 60 и ниже | Классы 22-25 при менее 8% |
| Первый антрацит фюзинитовый | 1АФ | 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 | 4 и выше | 10 и выше | 60 и ниже | |||||
| Второй антрацит | 2А | Второй антрацит витринитовый | 2АВ | 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 | 0, 1, 2, 3 | 10 и выше | 40 и выше | Подтип для углей контак- тового метамор- физма 20 и выше |
||
| Второй антрацит фюзинитовый | 2АФ | 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 | 4 и выше | 10 и выше | 40 и выше | |||||
| Третий антрацит | 3А | Третий антрацит витринитовый | 3АВ | 45 и выше | 0, 1, 2, 3 | 15 и ниже | 50 и выше | |||
| Третий антрацит фюзинитовый | 3АФ | 45 и выше | 4 и выше | 15 и ниже | 50 и выше | |||||
Применение антрацита:
– технологическое: для производства генераторного газа (водяного газа) в генераторах стационарного типа, для производства углеродистого наполнителя (термоантрацита) для электродных изделий и литейного кокса;
– энергетическое: пылевидное сжигание в стационарных котельных установках, слоевое сжигание в стационарных котельных установках и кипящем слое, сжигание в топках судов и паровозов, как топливо для коммунальных и бытовых нужд;
– в производстве строительных материалов, например, извести;
– для агломерации руд.
Источник:
ГОСТ 25543-2013 “Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам” (с Поправками).