Charakterystyka i zastosowania węgla bitumicznego

Asfalt i podbitumicznywęgiel stanowi ponad 90 procent całego węgla zużywanego w Stanach Zjednoczonych. Podczas spalania węgiel wytwarza wysoki, biały płomień. Węgiel bitumiczny jest tak zwany, ponieważ zawiera substancję smolistą zwaną bitumem. Istnieją dwa rodzaje węgla bitumicznego: termiczny i metalurgiczny.

Coa termicznal: czasami nazywany parowaniem węgiel, jest stosowany do elektrowni wytwarzających parę wodną do zastosowań elektrycznych i przemysłowych. Pociągi, które jeżdżą na parze, czasami zasilane są „węglem kamiennym”, przydomkiem węgla kamiennego.

Węgiel metalurgiczny: czasami nazywany węglem koksowym, jest wykorzystywany w procesie wytwarzania koksu niezbędnego do produkcji żelaza i stali. Koks jest skałą skoncentrowanego węgla powstającą podczas ogrzewania węgla bitumicznego do ekstremalnie wysokich temperatur bez powietrza. Ten proces topienia węgla przy braku tlenu w celu usunięcia zanieczyszczeń nazywa się pirolizą.

Węgiel bitumiczny zawiera wilgoć do około 17%. Około 0,5 do 2 procent masy węgla bitumicznego stanowi azot. Jego stała zawartość węgla wynosi do około 85 procent, a zawartość popiołu do 12% wagowych.

Węgiel bitumiczny można dalej podzielić na kategorie według zawartości substancji lotnych; zawiera wysoko lotne A, B i C, średnio lotne i mało lotne. Substancja lotna obejmuje każdy materiał, który jest uwalniany z węgla w wysokich temperaturach. W przypadku węgla substancje lotne mogą obejmować siarkę i węglowodory.

Węgiel bitumiczny zapewnia wydobycie około 10 500 do 15 000 BTU na funt.

Węgiel bitumiczny jest obfity. Ponad połowa wszystkich dostępnych zasobów węgla jest bitumiczna.

W Stanach Zjednoczonych węgiel bitumiczny można znaleźć w Illinois, Kentucky, Zachodniej Wirginii, Arkansas (hrabstwa Johnson, Sebastian, Logan, Franklin, Pope i Scott) oraz w lokalizacjach na wschód od rzeki Missisipi.

Węgiel bitumiczny łatwo się pali i może wytworzyć nadmierny dym i sadzę - cząstki stałe - jeśli zostanie spalony w niewłaściwy sposób. Wysoka zawartość siarki przyczynia się do kwaśnych deszczy.

Węgiel bitumiczny zawiera piryt mineralny, który służy jako gospodarz dla zanieczyszczeń, takich jak arsen i rtęć. Spalanie węgla uwalnia śladowe zanieczyszczenia mineralne do powietrza jako zanieczyszczenie. Podczas spalania około 95 procent zawartości siarki w węglu bitumicznym ulega utlenianiu i uwalnianiu w postaci gazowych tlenków siarki.

Niebezpieczne emisje ze spalania węgla bitumicznego obejmują pyły zawieszone (PM), tlenki siarki (SOx), tlenki azotu (NOx), metale śladowe, takie jak ołów (Pb) i rtęć (Hg), węglowodory w fazie pary, takie jak metan, alkany, alkeny i benzeny, oraz polichlorowane dibenzo-p-dioksyny i polichlorowane dibenzofurany, powszechnie znane jako dioksyny i furans. Podczas spalania węgiel bitumiczny uwalnia również niebezpieczne gazy, takie jak chlorowodór (HCl), fluorowodór (HF) i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA).

Niecałkowite spalanie prowadzi do wyższych poziomów WWA, które są rakotwórcze. Spalanie węgla kamiennego w wyższych temperaturach zmniejsza go emisje tlenku węgla. Dlatego duże jednostki spalania i dobrze utrzymane generalnie mają mniejszą emisję zanieczyszczeń. Węgiel bitumiczny ma właściwości żużlowe i aglomeracyjne.

Spalanie węgla bitumicznego uwalnia do powietrza więcej zanieczyszczeń niż spalanie węgla podbitumicznego, ale ze względu na większą zawartość ciepła do produkcji energii elektrycznej potrzeba mniej paliwa. Jako takie, węgle bitumiczne i subbitumiczne wytwarzają w przybliżeniu taką samą ilość zanieczyszczeń na kilowat wytworzonej energii elektrycznej.

Na początku XX wieku wydobycie węgla kamiennego było wyjątkowo niebezpiecznym zajęciem, które pochłaniało średnio 1700 osób wydobywających węgiel rocznie. W tym samym okresie około 2500 pracowników rocznie zostało trwale niepełnosprawnych w wyniku wypadków w kopalni węgla.

Małe cząsteczki odpadowego węgla bitumicznego, które pozostały po przygotowaniu węgla handlowego, nazywane są „drobnym węglem”. Grzywny są lekkie, zakurzone i trudne w obsłudze, i tradycyjnie były przechowywane w wodzie w zawiesinach, aby zapobiec ich dmuchaniu z dala.

Opracowano nowe technologie w celu odzyskania grzywien. Jedno podejście wykorzystuje wirówkę do oddzielania cząstek węgla od wody w zawiesinie. Inne podejścia wiążą drobny pył z brykietami o niskiej zawartości wilgoci, dzięki czemu nadają się do wykorzystania jako paliwo.

Zaszeregowanie: Węgiel bitumiczny zajmuje drugie miejsce pod względem ciepła i zawartości węgla w porównaniu z innymi rodzajami węgla, zgodnie z ASTM D388 - 05 Standardowa klasyfikacja węgli według rangi.