CLASIFICAREA CARBUNILOR

CLASIFICAREA CARBUNILOR

Dupa cum am vazut proprietatile fizice, chimice, tehnice si tehnologice ale carbunilor difera de la un tip genetic la altul si chiar in interiorul aceluiasi tip de carbune, fapt ce isi are originea in marea diversitate a caracteristicilor structurale si chimice a MVP, dar si in diversitatea conditiilor de mediu in care acesta s-a acumulat si a numerosilor factori genetici ce au actionat in fazele biochimca si geochimica ale carbonificari. Acesata complexitate determina diversitatea criteriilor de clasificare si daca la aceasta adaugam si domeniile de utilizare este evident ca o clasificare a carbunilor general valabila nu poate fi usor de realizat. Cu toate acestea, necesitatile practice au determinat aparitia unor clasificari bazate pe o serie de criterii sau complexe de criterii, clasificari elaborate de diversi autori sau de comisii nationale si internationale de clasificare a carbunilor.

1. Clasificarea genetica

Initiata in anul 1906 de H. Potonič, clasificarea genetica are in vedere natura materialului parental (vegetal si/sau animal) si procesele de transformare (turbificare, carbonificare a materiei vegetale bogate in lignina si celuloza sau sapropelizare- bituminizare a substantelor bogate in lipide).

1. Carbunii humici au rezultat din carbonificarea substantelor vegetale bogate in lignina si celuloza, care, sub influenta bacteriilor prevalent anaerobe si a apei, s-au transformat in acizi humici (de unde si numele de carbuni humici) si apoi, prin cresterea gradului de carbonificare, in produsi de neoformatie: humine etc. Aici sunt incadrati turba, lignitii, carbunii bruni, carbunii bruni huilosi, huilele, huilele antracitoase si antracitii.

2. Liptobiolitii reprezinta carbuni formati din partile mai fine, dar mai rezistente ale plantelor (cutine, exine, spori, rasini etc.) si se caracterizeaza printr-un continut mai mare in hidrogen si materii volatile, motiv pentru care, prin distilare dau multe gudroane.

3. Sapropelitii sunt formati pe baza plantelor prevalent acvatice si din plancton animal si vegetal, toate acumulate subacvatic, in medii puternic reducatoare. Tipuri: cannel-coal, boghead, carbuni bituminosi = sisturi bituminoase etc.

2. Clasificare internationala

Comisia Economica Europeana, organism al ONU, a avut in vedere o clasificare pe baza considerentelor economice, astfel incat fiecare tip de carbune este definit prin trei cifre cu urmatoarele semnificatii:

1- clasa carbunilor stabilita dupa continutul in materii volatile (V^mc) si puterea calorifica (Q^mc);

2- grupa carbunilor dupa puterea de aglutinare (indice de umflare libera in creuzet si indice Roga);

3- subgrupa carbunelui dupa capacitatea de cocsificare, indicele dilatometric Audibert-Arnu si indicele Gray-King.

Intre cei care au remarcat deficientele acestei clasificari s-a remarcat cercetatorul francez Boris Alpern (1982), care a propus o clasificare pe baza a trei parametri principali: rangul, tipul si faciesul carbunilor (fig.10).

Rangul (gradul de carbonificare) este redat prin valoarea reflectantei vitrinitului (Rm_vi)si din acest punct de vedere se disting trei grupe de carbuni:

1. carbuni de rang inferior (ligniti, carbune brun) R= 0,5-0,6

2. carbuni de rang mediu (huile R=0,6-2%, huile antracitoase R= 2-2,5 %);

3. carbuni de rang superior (antraciti) R= peste 2,5 %.

Tipul petrografic al carbunilor indica mediul de provenienta al carbunilor: telmatic, cu predominarea padurilor producatoare de vitrinit pana la mediul lacustru, lagunar cu predominarea algelor, sporilor si polenului din care s-au format sapropelitii bogati in macerale liptinitice. Tipul petrografic se stabileste pe baza continutului procentual in macerale: huminitice (V_i), inertinitice (I) si liptinitice (L).

Faciesul carbunilor reflecta continutul in cenusa al combustibilului analizat pe carbunele brut sau sistul bituminos. Pentru carbuni cenusa in procente este marcata pe ordonata in stanga graficului (fig.10) si in functie de continut distingem:

0 - 10 % - carbune curat

10 - 30 % - carbune slab argilos

30 - 50 % - carbune argilos

50 - 80 % - argila humica

In ceea ce priveste sisturile bituminoase si sapropelitii, tot pe ordonata dar in profunzimea imaginii graficului (deci paralel cu continutul in cenusa) este prezentat continutul in ulei de sist la tona de combustibil care creste de la 0 la 250 l ulei de sist pe tona de combustibil pana la corespondentul de 50 % pentru carbuni si incepand de aici in jos depasesc 250 l/t pana la corespondentul 10% cenusa a graficului. Dupa cum se poate vedea din grafic, liptobiolitii cu pana la 50 l/t ulei de sist nu sunt economici, sapropelitii (boghead si cannel coal) au intre 50 - 250 l/t, similar cu sisturile bituminoase, dar acestea din urma au cenusa multa, intre 50 si 90 %, la partea superioara, cu peste 90 % cenusa se plaseaza rocile sursa.

Fig. 10 - Schema tridimensionala a clasificarii carbunilor dupa B.Alpern (1982)

Faciesul, denumit de Alpern si faciesul carbunos-sistos are in vedere aspectul dat de continutul in cenusa. Acest facies nu este tot una cu faciesul carbunos, cu caracter genetic, descris de Teichmuller si Thomson (1958). Avand in vedere prioritatea urmeaza ca faciesul (aspectul) pe care il utilizeaza Alpern sa fie inteles ca facies al carbunilor (sensul de aspect al carbunilor) si nicidecum ca facies carbunos care are conotatii genetice (vezi si Petrescu et al., 1986 in legatura cu faciesul carbunos).

In afara celor trei parametri analizati mai sus, Alpern (1987) mai utilizeaza si randamentul de spalare a carbunilor, ceea ce prezinta importanta pentru diferite utilizari.

In acelasi an in care Alpern (1987) revizuia clasificarea sa imbunatatind-o, Comitetul Carbunelui de pe langa CEE a prezentat versiunea finala pentru Sistemul comercial codificat de clasificare a carbunilor preparati, sistem care cuprinde toate tipurile de carbuni si se bazeaza pe un cod de 8 cifre care corespund la sase parametri astfel:

1. - reflectanta medie a vitrinitului (Rm_vi) exprimata in doua cifre;

2. - indicele de umflare libera in creuzet cu o cifra;

3. - continutul in volatile al carbunelui V^mc, cu doua cifre;

4. - caracteristicile reflectogramei cu o cifra;

5. - continutul in inertinit ( I % ) volumetrice cu o cifra;

6. - puterea calorifica superioara Q^mc cu o cifra (exprimata in MJ/kg).

*

Cu incepere din anul 1992 este in vigoare o clasificare internationala cu trei clase principale: Ligniti = carbuni de rang inferior, Carbuni bituminosi = carbuni de rang mediu si Antraciti = carbuni de rang superior. Ficare dintre acestea cuprinde mai multe tipuri (fig.11).

Lignitii cu tipurile: A - subbituminosi, B - metaligniti si C - ortoligniti (cu gradul cel mai scazut de carbonificare, motiv pentru care include carbunii bruni pamantosi si turbele.

Carbunii bituminosi corespund, in linii generale, stadiilor carbune brun cu luciu smolos si huilelor, cu exceptia celor antracitoase si au tipurile: A - per -, B - meta-, C - ortho- si D - parabituminosi

Antracitii cu tipurile: A - meta -, B - ortho- si C - paraantraciti.

Tinand seama de termenii utilizati, se observa ca aceasta clasificare este inspirata dupa cea existenta in SUA, in care intalnim carbuni subbituminosi si carbuni bituminosi, primii corespunzand, in linii generale, carbunilor bruni luciosi, iar ultimii corespund huilelor din Europa. Sa remarcam faptul ca sintagma carbuni bituminosi de aici se refera la carbuni humici (huile) si nu la carbunii bituminosi din clasificarea genetica a lui H.Potonie, prezentata mai sus. Din acest motiv este de preferat sa utilizam pentru categoria genetica sintagma "sisturi bituminoase", care, de altfel, reflecta mult mai bine realitatea.

La realizarea clasificarii internationale in vigoare Comisia Internationala pentru Clasificarea Carbunilor a avut in vedere urmatorii parametri: randamentul in volatile, reflectanta medie, continutul in Cmc, continutul in Wt, randamentul in hidrogen si puterea calorifica.

3. Clasificarea industriala

In decursul timpului au fost elaborate mai multe clasificari industriale bazate pe diverse caracteristici ale carbunilor. Astfel, clasificarea propusa de Regnault pornea la constatarea, fireasca, ca la carbuni cu compozitii asemanatoare si proprietatile lor erau similare. In Belgia, Gruner-Bousquet a prezentat o clasificare bazata pe continutul in C,

Atentie: acest tabel se inlocuieste cu cel dat la curs si se insista asupra comparatiei intre calasificarea romaneasca si cea data de CEE

H, V, natura cocsului si puterea calorifica. Multe clasifcari au avut in vedere si alti parametri tehnologici. La congresul de la Toronto (1913) carbunii au fost impartiti in patru clase cu mai multe tipuri:

- clasa A - antraciti si semiantraciti

- clasa B- huile antracitoase, huile bituminoase si carbuni bituminosi

- clasa C - cannel coal

- clasa D carbune brun si lignit.

In Rusia, Jemciujnikov a separat grupe, clase, tipuri si subtipuri de carbuni, clasele avand la baza cele trei mari directii de utilizare ale carbunilor:

- energetica.

- chimico-tehnologica (extractie, distilare etc).

- metalurgica (de cocs sau adaus)

4. Clasificarea carbunilor dupa rang

Cea mai recenta clasificare de acest fel a fost elaborata de ASTM (American Society for Testing and Materials) si are in vedere clase si grupe de carbuni deosebite intre ele pe baza urmatorilor parametri: continutul in carbon (Cmc), continutul in Vmc si puterea calorifica (vezi tabelul 13).

Tabelul 13 - Clasificarea elaborata de ASTM

*) BTU = Brtish Thermal Unitis 1 BTU/livra; 1 BTU = 0,253 cal. 1 livra = 453,6 gr.

5. Clasificarea carbunilor din Romania

O prima clasificare acarbunilor din Romania a fost realizata de N. Danaila in anul 1912, clasificare bazata pe compozitia chimica elementala si puterea calorifica. In prezent, clasificarea se bazeaza pe urmatoarele criterii (tabelul 14): gradul de carbonificare al materiei volatile; umiditatea higroscopica, continutul in materii volatile, puterea calorifica, continutul in acizi humici si compozitia chimica elementala.

In linii generale, exista o corespondenta destul de buna intre clasificarea din Romania si cea internationala, cu mentiunea ca, termenii carbune subbituminos si carbune bituminos corespund, primul carbunelui brun mat si cel de al doilea huilelor din clasificarea romaneasca. De asemenea, in Romania clasa antracitilor nu cunoaste separarea in grupe, dar in clasificarea internationala acestia cuprind si huilele antracitoase (HA) care in Romania sunt atasate clasei huilelor.

Tabelul 14. Clasificarea carbunilor din Romania