Ископаемые угли

По времени образования ископаемые угли (известные в общежитии под общим названием каменных углей) можно разделить на три рода; 1) более недавнего образования бурые угли или лигниты, принадлежащие к третичной формации, 2) собственно каменные угли, встречающиеся в каменноугольной формации и з) антрациты-угли наиболее древнего образования; все ископаемые угли богаты углеродом, количество которого в углях древнего образования больше, чем в углях позднейшего образования.

Бурые угли, весьма разнообразные по своему виду, представляют собою как бы переходное звено между торфом и каменным углем и в них еще свободно можно различать слои дерева, из которого они образовались. Химический состав бурых углей неодинаков, но в среднем можно принять, согласно анализам профессора Менделеева, что они состоят из 56,8% углерода, 4,2% водорода, 22% кислорода, 1% азота, 8% золы и 8% гигроскопической воды; при таком составе теплопроизводительная способность бурых углей = 5000 ед. т.

Угли эти бывают бурого, а иногда и черного, цвета, сложение имеют рыхлое и легко крошатся при перевозке; количество золы в них больше, нежели в других сортах углей и вообще бурые угли представляют собой топливо более низшего качества, нежели другие сорта ископаемых углей. В России бурые угли встречаются во многих местах.

Каменные угли - черного цвета, имеют однородное сложение, при чем слои в них почти не заметны. Каменные угли весьма разнообразны по своим свойствам и составу, и разновидности их не в одинаковой степени удобоприменимы, как топливо: удобопуименимость эта зависит от длины пламени при горении, от количества выделяющейся при этом сажи и от большей или меньшей спекаемости угля. Длина пламени влияет на размеры топочного пространства, так как для лучшего использования топлива, то есть для возможно большей полноты горения, необходимо, чтобы горение заканчивалось в пределах этого пространства и чтобы в дымообороты попадали перегоревшие уже продукты горения; поэтому для печей, у которых топочное пространство не может быть вообще велико, в виду небольших размеров самих печей, предпочтительны сорта угля с коротким пламенем, при длинном пламени горение в них всегда будет сопровождаться выделением большого количества сажи; в топках паровых и водогрейных котлов - устройство большого топочного пространства не представляет затруднений, почему здесь могут быть допущены и сорта угля с длинным пламенем, хотя, конечно, для упрощения ухода, и здесь предпочтительны так называемые бездымные угли, горящие с коротким пламенем и почти не выделяющие сажи. Далее спекаемость углей, то есть прилипание их во время горения друг к другу и к топочной решетке, затрудняет приток воздуха к отдельным частям топлива и, следовательно, ухудшает условия горения; для устранения этого недостатка приходится возможно чаще шуровать топочную решетку, то есть очищать прозоры ее от спекшихся частей угля, что, конечно, усложняет уход за топкою; это усложнение не имеет существенного значения при котельных топках, для ухода за которыми имеется специально назначенный для того истопник, для печей, которых желательна возможная простота ухода, предпочтительны неспекающиеся сорта каменного угля.

В зависимости от вышеуказанных свойств каменные угли можно разделить на три группы: сухие, жирные и тощие.

Сухой каменный уголь представляет собою плотную и твердую массу, загорается сравнительно легко, горит с длинным пламенем, выделяя при этом незначительное количество сажи и не спекаясь; средний химический состав сухих каменных углей-73,2% углерода, 4,8% водорода, 11% кислорода, 1% азота, 4% золы и 6% гигроскопической воды; теплопроизводительная способность их = 6900 ед. т.

Сухой каменный уголь может быть применим и для топок печей, хотя по количеству выделяемой теплоты уступает другим сортам каменного угля. В России он добывается, между прочим, в Донецком бассейне (Лисичанский уголь) и на Кавказе (Тквибульский уголь).

Жирный каменный уголь, разновидностей которого довольно много, имеет черный цвет с несколько блестящим изломом, на ощупь жирен, менее тверд и менее плотен, нежели сухой уголь, но загорается легче его, горит с длинным пламенем, выделяя при этом много сажи и довольно сильно спекаясь; по этим качествам он не особенно удобоприменим для топки печей, но, тем не менее, малоспекающиеся сорта жирного угля часто применяются для топки печей, главным образом потому, что они легко горят; преимущественно жирные угли применяются для кузнечного дела, а также для добывания светильного газа и кокса. Химический состав жирного угля может быть принят в среднем следующий: углерода 82%, водорода 5%, кислорода 6,5%, азота 1%, золы 3,5% и воды 2%; теплопроизводительная способность его -7800 ед. т.

При перевозке жирный уголь легко крошится и дает много мелочи; в России добывается, между прочим, в Донецком бассейне (напр., Голубовский уголь), из заграничных наиболее распространены Ньюкастльский и частью Валийский уголь.

Тощий каменный уголь весьма плотен, в изломе матовый, трудно загорается, горит с коротким синеватым пламенем и почти не выделяет сажи и не спекается; для топки печей и котлов может быть предпочитаем всем остальным углям. Средний химический состав его: углерода 87%. водорода 4%, кислорода 2,75%, азота 1%, золы 4% и воды 1,25%; теплопроизводительная способность его=800о ед. т.

Тощий каменный уголь встречается в Донецком бассейне (Юзовский и Богодуховский уголь); из заграничных - Кардифский уголь, очень распространенный в Петербурге.

Заканчивая описание собственно каменных углей, следует однако заметить, что вполне резкой границы между встречающимися сухими, жирными и тощими углями установить нельзя и существует еще ряд разновидностей их, представляющих собою переходные между ними ступени.

Антрацит представляет собою ископаемый уголь наиболее древнего происхождения; он совершенно черного цвета с металлическим блеском, очень тверд, зажигается с большим трудом, горит коротким красноватым пламенем. не выделяя сажи и совершенно не спекаясь. Для хорошего горения антрацита требуется поддержание очень высокой температуры, почему он горит хорошо только в толстом слое; теплопроводность антрацита очень мала, вследствие чего куски его согреваются при горении не равномерно во всех своих частях, растрескиваясь и распадаясь при этом на мелоч; по этим свойствам антрацит не удобен для топки печей и котлов и применяется преимущественно при фабричных производствах, где требуется развитие высокой температуры. Химический состав антрацита: углерода 88%, водорода, 1,8%, кислорода 1,4%, азота 0,8%, золы 4,5%, и воды 3,5%, теплопроизводительная способность его 7500 ед. т.

В России антрацит встречается в Донецком бассейне (Грушевский антрацит).

При распознавании углей следует иметь в виду, что указанные при описании разных сортов ископаемых углей наружные признаки их не дают еще полной возможности ясно различать их на практике, в виду существования чрезвычайно большого количества разновидностей их, близко схожих между собою, но, в тоже время, принадлежащих к различным группам углей; принадлежность углей к той или иной группе может быть определена весьма просто по строению кокса, получающегося при сухой перегонке угля. Для этой цели измельченный в порошок образец угля, предварительно высушенного при 100-120° С., помещают в тигель и подвергают быстрому прокаливанию, при чем летучие части улетучиваются, а в остатке получается вещество, известное под названием кокса. По виду кокса можно судить, к какой группе углей принадлежал испытуемый образец: кокс бурого угля получается в виде порошка, кокс сухого угля остается в виде слегка спекшихся, легко рассыпающихся, кусочков, общий объем которых не больше объема взятого образца; кокс жирного угля получается в виде сильно вздувшейся губкообразной массы и наконец кокс тощего угля и антрацита представляет собою такой же порошок, какой был взят для испытания; для отличия же тощего угля и антрацита от бурого угля остается еще указать, что последний состоит преимущественно из соединений, растворяющихся в щелочах, тогда как антрацит и тощий уголь не растворяются в них.

Главною составною частью всех ископаемых углей является углерод, с увеличением которого увеличивается и теплопроизводительная способность их; водород, количество которого в углях вообще не велико, оказывает на теплопроизводительную способность их лишь слабое влияние; кроме вышеуказанных составных частей в некоторых сортах ископаемых углей встречается еще примесь серы в виде сернистого колчедана. которая увеличивает несколько теплоироизводительную способность угля, но получающаяся при этом в продуктах горения сернистая кислота действует чрезвычайно разрушительно на железные части приборов, выходящие в дымообороты, почему угли, в которых встречается сера, неудобоприменимы, в особенности при топках котлов.

Ископаемые угли следует применять по возможности скоро после их добычи, так как при долговременном хранении на воздух они понемногу окисляются за счет кислорода воздуха, при чем теплопроизводительная способность их уменьшается.

Ископаемые угли продаются по весу; средний вес разных сортов их показан в таблице № 2.

Сравнивая ископаемые угли с деревом и торфом, мы видим, что теплопроизводительная способность их выше, нежели для дерева и торфа, равно как и пирометрическая способность; но с другой стороны ископаемые угли загораются труднее и горят не так свободно, как дерево, требуя в то же время постоянного надзора за топкою и равномерного притока воздуха; поэтому для топки печей, уход за которыми желательно упростить, дерево более удобоприменимо, но для топки паровых и водогрейных котлов, при наличности особого истопника, следящего все время за топкой, ископаемые угли предпочитаются дереву, как имеющие большую теплопроизводительную способность.