زغال سنگ و خاکستر
آنتراسیت
آنتراسیت سخت و بسیار شکننده، متراکم، سیاه براق و همگن بدون هیچ گونه لایه ای است. برخلاف زغالهای رده پایین، درصد بالایی از کربن ثابت و درصد کمی از مواد فرار دارد. آنتراسیت ها شامل انواع سوخت های دیر سوز هستند که در یک انتها به گرافیت و در طرف دیگر به زغال سنگ قیری ادغام می شوند. آنها سختترین زغالسنگهای موجود در بازار هستند که تقریباً تماماً از کربن ثابت تشکیل شدهاند و مواد فرار کمی در آنها عمدتاً به صورت متان، CH4 وجود دارد . آنتراسیت معمولاً قبل از سوزاندن در استوکرها به اندازههای کوچک درجهبندی میشود: متا آنتراسیتها به آرامی میسوزند که نیاز به اختلاط با زغالهای دیگر دارند، در حالی که «نیمه آنتراسیتها» که مواد فرار بیشتری دارند، با سهولت نسبی سوزانده میشوند. شلیک مناسب بیشتر آنتراسیت ها دارای ارزش حرارتی کمتری نسبت به زغال سنگ های قیری با درجه بالاتر هستند. آنتراسیت عمدتاً برای گرم کردن خانه ها و در تولید گاز استفاده می شود.
برخی از نیمه آنتراسیت ها متراکم هستند، اما نرم تر از آنتراسیت هستند. این درجه خاکستری براق و ساختاری تا حدودی دانه ای دارد. دانه ها تمایل به شکستن در حمل و ایجاد سستی درشت و ماسه مانند دارند.
سایر نیمه آنتراسیت ها خاکستری تیره و به طور مشخص دانه ای هستند. دانه ها به راحتی در جابجایی شکسته می شوند و سستی درشت ایجاد می کنند. ساختار دانهای توسط ترکهای عمودی کوچک در لایههای افقی زغال سنگ نسبتاً خالص ایجاد شده است که توسط بخشهای بسیار نازک از هم جدا شدهاند. ترک ها نتیجه فشار شدید رو به پایین و انقباض زغال سنگ خالص به دلیل کاهش دما هستند.
انواع سوخت جامد برای تولید انرژی
2.2.2.5 آنتراسیت
آنتراسیت یک زغال سنگ با رتبه بالا است که نشان دهنده زغالی است که در معرض بالاترین درجه دگرگونی قرار گرفته است. آنتراسیت سیاه براق، سخت و شکننده است ( شکل 2.8 را ببینید ) و دارای بالاترین محتوای کربن ثابت (تقریباً 86-98٪) است. به دلیل فرار کم آنماده (2-12%)، فرآیند احتراق آنتراسیت کند است. اکثر آنتراسیت ها دارای رطوبت کم (حدود 3-6٪) هستند و ارزش حرارتی آنها 34.890 KJ/Kg است. آنتراسیت با شعله داغ و تمیز میسوزد و حاوی مقدار کمی گوگرد و مواد فرار است. با توجه به این ویژگی ها، آنتراسیت گاهی اوقات در مصارف خانگی یا سایر مصارف صنعتی تخصصی که به سوخت های بدون دود نیاز دارند، استفاده می شود ( کتاب شرکت Babcock & Wilox، ویرایش 41، 2005 ).
استفاده از زغال سنگ در صنایع سیمان و بتن
18.4.3.1 آنتراسیت
آنتراسیت بالاترین رتبه زغال سنگ است. این سنگ سیاه، براق، سخت است و شکننده نیست. این ماده فرار کم است و این امر سوزاندن آن را در کوره های دوار دشوار می کند. آنتراسیت نیز نسبتا کمیاب است. اما نقاطی در دنیا وجود دارد که کارخانه های سیمان در نزدیکی ذخایر آنتراسیت قرار دارند و بنابراین استفاده از این سوخت مقرون به صرفه می شود.
برای استفاده موفقیتآمیز آنتراسیت در کورههای دوار، لازم است اقدامات احتیاطی خاصی مانند آسیاب کردن زغالسنگ پودر شده (سوخت) تا ظرافت زغالسنگ بالا انجام شود و طراحی نوک مشعل ویژه و زمان ماند بالا در کلسینر برای احتراق کامل ضروری است. ماهیت تابشی نسوزهای کوره دوار وتخت کلینکر می تواند به احتراق کمک کند تقریباً به همان روشی که قوس های تابشی در دیگ ها انجام می دهند.

انرژی های تجدید ناپذیر
15.3.3.1 آنتراسیت
آنتراسیت حاوی 86٪ تا 97٪ کربن است و به طور کلی دارای بالاترین ارزش حرارتی در بین تمام رتبه های زغال سنگ است. آنتراسیت کمتر از 1٪ از زغال سنگ استخراج شده در ایالات متحده در سال 2018 را تشکیل می داد. تمام معادن آنتراسیت در ایالات متحده در شمال شرقی پنسیلوانیا هستند. آنتراسیت عمدتاً در صنعت فلزات استفاده می شود.
فناوری نیروگاه های سوخت فسیلی
1.4.1 آنتراسیت
آنتراسیت (“زغالمانند”) یک نوع سخت و بسیار کم از انواع فشردهی فرار زغال سنگ است که درخشندگی بالایی دارد. دارای بیشترین میزان کربن (بین 92.1% تا 98%)، کمترین ناخالصی و بالاترین میزان کالری در بین انواع زغال سنگ است که شامل زغال سنگ قیر و زغال سنگ نیز می شود. به دلیل عدم وجود مواد فرار، فقط در دیگ های مخصوص قابل سوزاندن است.
آنتراسیت سابقه استفاده در کوره های بلند برای ذوب آهن دارد. با این حال، فاقد فضای منافذ کک متالورژیکی است، که در نهایت جایگزین آنتراسیت شد.
زغال سنگ و خاکستر
21.3.1 انواع زغال سنگ
آنتراسیت
آنتراسیت سخت و بسیار شکننده، متراکم، سیاه براق و همگن بدون هیچ گونه لایه ای است. برخلاف زغالهای رده پایین، درصد بالایی از کربن ثابت و درصد کمی از مواد فرار دارد. آنتراسیت ها شامل انواع سوخت های دیر سوز هستند که در یک انتها به گرافیت و در طرف دیگر به زغال سنگ قیری ادغام می شوند. آنها سختترین زغالسنگهای موجود در بازار هستند که تقریباً تماماً از کربن ثابت تشکیل شدهاند و مواد فرار کمی در آنها عمدتاً به صورت متان، CH4 وجود دارد . آنتراسیت معمولاً قبل از سوزاندن در استوکرها به اندازههای کوچک درجهبندی میشود: متا آنتراسیتها به آرامی میسوزند که نیاز به اختلاط با زغالهای دیگر دارند، در حالی که «نیمه آنتراسیتها» که مواد فرار بیشتری دارند، با سهولت نسبی سوزانده میشوند. شلیک مناسب بیشتر آنتراسیت ها دارای ارزش حرارتی کمتری نسبت به زغال سنگ های قیری با درجه بالاتر هستند. آنتراسیت عمدتاً برای گرم کردن خانه ها و در تولید گاز استفاده می شود.
برخی از نیمه آنتراسیت ها متراکم هستند، اما نرم تر از آنتراسیت هستند. این درجه خاکستری براق و ساختاری تا حدودی دانه ای دارد. دانه ها تمایل به شکستن در حمل و ایجاد سستی درشت و ماسه مانند دارند.
سایر نیمه آنتراسیت ها خاکستری تیره و به طور مشخص دانه ای هستند. دانه ها به راحتی در جابجایی شکسته می شوند و سستی درشت ایجاد می کنند. ساختار دانهای توسط ترکهای عمودی کوچک در لایههای افقی زغال سنگ نسبتاً خالص ایجاد شده است که توسط بخشهای بسیار نازک از هم جدا شدهاند. ترک ها نتیجه فشار شدید رو به پایین و انقباض زغال سنگ خالص به دلیل کاهش دما هستند.
قیری
زغال سنگ های قیری نام خود را از این واقعیت گرفته اند که هنگام گرم شدن، اغلب به یک توده چسبنده و چسبنده تبدیل می شوند. محتوای کربن آنها کمتر از آنتراسیت است ، اما مواد فرار بیشتری دارند. ویژگی مواد فرار آنها پیچیده تر از آنتراسیت ها است و ارزش حرارتی آنها بالاتر است. آنها به راحتی می سوزند، به خصوص به صورت پودر شده، و محتوای فرار بالای آنها آنها را برای تولید گاز مناسب می کند. ماهیت اتصال آنها آنها را قادر می سازد تا در ساخت کک استفاده شوند، در حالی که نیتروژن موجود در آنها در پردازش آمونیاک استفاده می شود.
زغالسنگهای قیری با فرار کم، سیاه مایل به خاکستری و ساختار دانهای مشخصی دارند. دانه به راحتی می شکند و دست زدن به زغال سنگ را به سستی کاهش می دهد. هر توده ای که باقی می ماند توسط جداکننده های نازک در کنار هم نگه داشته می شود. از آنجایی که دانه ها از زغال سنگ نسبتاً خالص تشکیل شده اند، شلی معمولاً از نظر محتوای خاکستر کمتر از توده ها است.
زغالسنگهای قیری با فرار متوسط، انتقال از زغالسنگ با فرار زیاد به زغالسنگ کم فرار هستند و به این ترتیب ویژگیهای هر دو را دارند. بسیاری از آنها ساختار دانه ای دارند، نرم هستند و به راحتی خرد می شوند. برخی از آنها همگن با نشانه های بسیار ضعیف دانه ها یا لایه ها هستند. برخی دیگر ساختار آرامی متمایزتر دارند، سخت هستند و به خوبی قابل حمل هستند.
زغالسنگهای قیری نوع A با فرار زیاد، عمدتاً همگن هستند و نشانی از دانهها ندارند، اما برخی از آنها لایههای متمایزی را نشان میدهند. آنها سخت هستند و با شکستگی کمی ایستاده اند. محتوای رطوبت، خاکستر و گوگرد کم و ارزش حرارتی بالا است.
زغالسنگهای قیری با فرار بالا، نوع B ساختار آرامی دارند. لایه های نازک زغال سنگ سیاه و براق با لایه های کسل کننده و زغالی مانند جایگزین می شوند. آنها سخت هستند و به خوبی تحمل می کنند. شکستگی عموماً در زوایای قائم و موازی با لایهها اتفاق میافتد، به طوری که تودهها معمولاً شکل مکعبی دارند.
زغالسنگهای با فرار بالا، نوع C، ساختار آرام و متمایز دارند، سخت هستند و به خوبی قابل حمل هستند. آنها عموماً دارای رطوبت، خاکستر و گوگرد بالایی هستند و زغال سنگ آزاد سوز محسوب می شوند.
زیر قیری
این زغال ها سیاه مایل به قهوه ای یا سیاه هستند. اکثر آنها با سطوح صاف و بدون نشان دادن لایه ها همگن هستند. آنها رطوبت بالایی دارند، به اندازه 15 تا 30 درصد، اگرچه خشک به نظر می رسند. هنگامی که در معرض هوا قرار می گیرند، بخشی از رطوبت خود را از دست می دهند و با صدایی قابل شنیدن ترک می خورند. با قرار گرفتن طولانی مدت در هوا، آنها متلاشی می شوند. آنها زغال سنگ آزاد سوز و کاملا غیر کک هستند.
زغال سنگ
لیننیت ها قهوه ای هستند و ساختار آرامی دارند که در آن بقایای الیاف چوبی ممکن است کاملاً آشکار باشد. کلمه lignite از کلمه لاتین lignum به معنای چوب گرفته شده است. منشا آنها بیشتر از گیاهان غنی از رزین است، بنابراین دارای مواد فرار بالایی هستند. زغال سنگ که تازه استخراج شده است، سخت است، اگرچه سخت نیست، و برای شکستن توده های بزرگ به ضربه ای سنگین با چکش نیاز دارد. اما با قرار گرفتن در معرض هوا، به سرعت رطوبت خود را از دست می دهد و متلاشی می شود. حتی زمانی که کاملا خشک به نظر می رسد، میزان رطوبت ممکن است تا 30 درصد باشد. به دلیل رطوبت بالا و ارزش حرارتی کم، حمل و نقل زغال سنگ قهوه ای در فواصل طولانی مقرون به صرفه نیست.
زغال سنگ تلفیقی نشده (B در جدول 21.2 ) همچنین به عنوان زغال سنگ قهوه ای شناخته می شود. زغالسنگهای قهوهای معمولاً نزدیک به سطح یافت میشوند، حاوی بیش از 45 درصد رطوبت هستند و به آسانی با استخراج نواری به دست میآیند.
جدول 21.2 . طبقه بندی زغال سنگ بر اساس رتبه
| سلول خالی | محدودیت کربن ثابت، % (خشک، بدون مواد معدنی) | حدود مواد فرار، % (خشک، بدون مواد معدنی) | محدودیت های ارزش کالری، Btu/lb (مرطوب، b بر اساس مواد معدنی بدون ماده) | سلول خالی | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| کلاس و گروه | مساوی یا بزرگتر از | کمتر از | مساوی یا بزرگتر از | کمتر از | مساوی یا بزرگتر از | کمتر از | شخصیت انباشته |
| I. آنتراسیت | |||||||
| 1. متا آنتراسیت | 98 | … | … | 2 | … | … | غیر آگلومره کننده |
| 2. آنتراسیت | 92 | 98 | 2 | 8 | … | … | |
| 3. Semianthracite ج | 86 | 92 | 8 | 14 | … | … | |
| II. قیری | |||||||
| 1. زغال سنگ قیری با فرار کم | 78 | 86 | 14 | 22 | … | … | |
| 2. زغال سنگ قیری با فرار متوسط | 69 | 78 | 22 | 31 | … | … | |
| 3. بسیار فرار | معمولا | ||||||
| یک زغال قیری | … | 69 | 31 | … | 14000 د | … | تجمع e |
| 4. بسیار فرار | |||||||
| B زغال سنگ قیر | … | … | … | … | 13000 د | 14000 | |
| 5. بسیار فرار | |||||||
| C زغال سنگ قیر | … | … | … | … | 11500 | 13000 | |
| 10500 | 11500 | انباشته شدن | |||||
| III. زیر قیری | |||||||
| 1. زیر قیر | |||||||
| یک زغال سنگ | … | … | … | … | 10500 | 11500 | |
| 2. زیر قیر | |||||||
| ب زغال سنگ | … | … | … | … | 9500 | 10500 | غیر آگلومره کننده |
| 3. زیر قیر | |||||||
| C زغال سنگ | … | … | … | … | 8300 | 9500 | |
| IV. Lignitic | |||||||
| ۱-لیگنیت A | … | … | … | … | 6300 | 8300 | |
| 2-لیگنیت B | … | … | … | … | … | 6300 | |
a این طبقهبندی شامل چند زغال سنگ، عمدتاً گونههای بدون نوار، که دارای خواص فیزیکی و شیمیایی غیرعادی هستند و در محدوده کربن ثابت یا ارزش حرارتی ردیفهای قیری و زیرقیری بسیار فرار قرار دارند، نمیشود. همه این زغالها یا حاوی کمتر از 48 درصد کربن ثابت خشک و بدون مواد معدنی هستند یا بیش از 15500 Btu مرطوب و بدون مواد معدنی در هر پوند دارند.
b مرطوب به زغال سنگی اطلاق می شود که حاوی رطوبت ذاتی طبیعی خود است اما شامل آب قابل رویت در سطح زغال سنگ نمی شود.
ج در صورت تجمع، در گروه کم فرار از کلاس قیر طبقه بندی کنید.
d زغالهای دارای کربن ثابت 69 درصد یا بیشتر بر مبنای خشک و بدون مواد معدنی، بدون توجه به ارزش حرارتی، باید بر اساس کربن ثابت طبقهبندی شوند.
مشخص شده است که ممکن است انواع غیر آگلومره در این گروه های کلاس قیر وجود داشته باشد، و استثناهای قابل توجهی در گروه قیر C با فرار بالا وجود دارد.
منابع زغال سنگ، تشکیل
3.1.1.5 آنتراسیت
با مواد فرار بسیار کم، گوگرد و رطوبت، آنتراسیت با شعله گرم و تمیز و بدون دود یا دوده می سوزد. پایدار در انبار، می توان آن را بدون تشکیل گرد و غبار اداره کرد. سختترین و متراکمترین زغالسنگ، آنتراسیت سیاه جت است و درخشندگی بالایی دارد.
اگرچه بخشی از طبقهبندی استاندارد ASTM نیست، اما برخی از زغالها با 25 تا 50 درصد خاکستر وزنی به صورت خشک، «زغالسنگ ناخالص» نامیده میشوند. ماده معدنی در طی رسوب گذاری، عمدتاً به صورت خاک رس یا به صورت مواد معدنی آواری ریزدانه (زغال سنگ) یا بعداً توسط کانی سازی ثانویه (زغال سنگ معدنی شده) وارد می شود. سایر ذخایری که مواد معدنی در آنها غالب است، مانند شیل نفتی، شیل کربن دار زغالی و شیل قیری نیز به عنوان زغال سنگ طبقه بندی نمی شوند.