PRINCIPALELE PROPRIETATI FIZICE ALE CARBUNILOR

PRINCIPALELE PROPRIETATI FIZICE ALE CARBUNILOR

Carbunii au proprietati fizice vizibile cu ochiul liber (culoare, urma, luciu, spartura etc.) sau detectabile cu diverse instrumente (proprietati electrice, termice, magnetice etc). Aceste proprietati depind in cea mai mare parte de gradul de carbonificare al carbunilor si cunoastrea lor prezinta importanta atat pentru stabilirea domeniilor de utilizare, cat si pentru identificarea acumularilor de carbuni pe baza cercetarilor geofizice.

Una dintre proprietatile fizice propriu zise cele mai importante o constituie densitatea, proprietate care se ia in calculul cantitatii rezervelor de carbuni. Densitatea reala este raportul dintre masa carbunelui si volumul acestuia fara a tine seama de volumul porilor si fisurilor si se determina cu picnometrul. Densitatea aparenta este greutatea unitatii de volum asa cum se gaseste carbunele in zacamant si se determina cu cilindrul gradat si balanta analitica.

Compactarea reprezinta raportul dintre densitatea aparenta si densitatea reala, se exprima in procente si este minima la turbe 0,5 si maxima la antraciti, cu putin sub 1;

1. Proprietati optice

Culoarea carbunilor difera de la un tip de carbune la altul si chiar in cadrul aceluiasi tip. Astfel, turbele pot fi galbene, brune si, uneori, negre; lignitii incep de la culori galben murdare, trec prin galben-brun, brun si ajung la negru; huilele sunt in marea lor majoritate negre, iar antracitii au culori cenusii, cenusii metalice si neagra.

Dupa Teichmuller, in general, pe masura cresterii gradului de carbonificare carbunii devin din ce in ce mai inchisi la culoare, mai negri. Nu trebuie uitat nici faptul ca prin uscare (deshidratare) lignitii devin adesea cenusii-negri si semiluciosi, fara ca gradul lor de carbonificare sa creasca, ba, dimpotriva are loc o pierdere de cateva procente de C^mc.

Urma lasata prin frecarea carbunilor pe suprafata alb-mata a unui portelan constituie un element important in diagnoza carbunilor si de evaluare empirica a continutului in carbon, acesta fiind cu atat mai mare cu cat urma este mai neagra. Carbunii bruni lasa, in general, urma bruna, huilele urma neagra, iar la antraciti aceasta este neagra cu nuante de gri metalic. Unii carbuni bruni, cei cu luciu smolos au urma brun neagra, uneori greu de departajat de urma huilelor, caz in care, pentru decelare se utilizeaza tratarea prafului de carbune cu solutie de KOH; reactia pozitiva coloreaza solutia in brun, ceea ce indica prezenta acizilor humici liberi caracteristici carbunilor bruni. Daca solutia ramane limpede carbunele testat este o huila sau un antracit.

Luciul carbunilor depinde de compozitia petrografica si creste odata cu gradul de carbonificare; de asemenea, acesta mai depinde de cantitatea de cenusa, reducandu-se in functie de cresterea randamentului in substanta anorganica.

Din punct de vedere al luciului se deosebesc carbunii: mati (fara luciu), semimati, semilucioasi, cu luciu de smoala, luciosi, cu luciu metalic (antracitii).

Litotipii carbunilor superiori sunt componenti vizibili cu ochiul liber si au luciu diferit : carbunele lucios (vitrenul) este litotipul cu luciul cel mai puternic, sticlos; carbunele semilucios (clarenul) este semilucios; carbunele fibros (fuzenul) are luciu matasos, iar carbunele mat ( durenul) nu are luciu datorita cantintatii mari de materie anorganica.

In afara acestor proprietati optice detectabile cu ochiul liber, carbunii au o serie de proprietati care permit identificarea lor prin studii microscopice:

Reflectanta reprezinta capacitatea de reflexie a unei suprafete slefuite si lustruite a carbunelui, se determina cu ajutorul microfotometrului Berek, se noteaza cu (R), pentru determinarea ei se utilizeaza numai maceralul vitrinit si depinde direct de rangul carbunilor (R_med la lignit = 0,35 si ajunge la 2,5-11 la antraciti);

Transparenta in sectiuni analizate prin lumina transmisa pe vitrinit (rosu deschis-rosu inchis) la carbuni bruni si huile si opaca la antraciti;

Fluorescenta, reprezinta proprietatea unor macerale, in special a celor exinitice (liptinitice) de a emite un spectru luminos cand sunt supuse unei surse de lumina cu raze ultraviolete (lampa de cuart);

Anizotropia optica apare numai la carbunii superiori, in special la antraciti, datorita metamorfozarii carbunilor remarcata prin aparitia unei retele cristaline. De fapt, trebuie avut in vedere faptul ca din antracit, prin accentuarea metamorfismului se obtine grafit.

2. Proprietati mecanice

Spartura apare in carbuni ca urmare a sfaramarii, iar forma suprafetei dupa care s-au rupt bucatile de carbune, adica spartura, difera de la un tip de carbune la altul. Spartura este pamantoasa la unii ligniti (alti ligniti au spartura concoidala, mai ales cand sunt uscati), ori se desprind in placi si foite fine, fiind foiosi; huilele au spartura colturoasa sau concoidala, iar la antraciti aceasta este angulara sau prismatica.

*

* *

Alte proprietati mecanice ale carbunilor sunt:

Duritatea carbunilor variaza intre 1, pentru ligniti si 3, pentru antraciti;

Fragilitatea sau rezistenta la compresiune este influentata de compozitia petrografica si continutul in cenusa;

Macinabilitatea (indice de macinabilitate) arata comportamentul carbunilor la macinare, operatie ce aduce carbunele in stare de praf cu granule de 1 mm^*) si este dependenta de compozitia petrografica si continutul in cenusa si,

Despicarea reprezinta proprietatea de desfacere dupa anumite suprafete (plan de stratificatie sau sisteme de fisuri).

electrica si produce uzura prematura a morilor.

3. Proprietati electrice ale carbunilor

Doua dintre proprietatile electrice prezinta importanta in cercetarea carbunilor: permiabilitatea dielectrica si rezistivitatea electrica.

Permiabilitatea dielectrica reprezinta coeficientul de proportionalitate intre inductia electrica si orientarea campului magnetic-electric. In general, permiabilitatea dielectrica a carbunilor este mai mare decat patratul indicelui de reflectie. Odata cu cresterea rangului

Rezistivitatea electrica a carbunilor este direct proportionala cu continutul in volatile (V) si gradul de oxidare si invers proportional cu umiditatea (W) si continutul in cenusa (A). Iata cateva valori:

carbuni bruni 9 - 2 x 10²

huile 1 - 2 x 10⁵

antraciti 1 - 2 x 10²

*) Indicele de macinabilitate este important pentru carbunii utilizati in termocentrale, unde praful de carbune este foarte fin macinat si depinde de alcatuirea petrografica si de continutul in cenusa. Litotipul xilit se macina greu cu mare consum de energie

Aceasta proprietate deosebeste carbunii de majoritatea rocilor inconjuratoare si ajuta la carotajul geofizic pentru exploatarea carbunilor.

Proprietati magnetice

O proprietate importanta a carbunilor o constituie si susceptibilitatea magnetica care depinde de rang, si este determinata de prezenta substantelor aromatice, capabile sa concentreze elementele cu caracter feromagnetic. Susceptibilitatea magnetica negativa a carbunilor, similara multor roci sedimentare, ii deosebeste de corpurile paramagnetice, ceea ce, in unele situatii, permite utilizarea acestui parametru in prospectiunea magnetica a zacamintelor de carbuni.

5. Proprietati termice

Dintre proprietatile termice, coeficientul de dilatare termica este parametrul cu cele mai evidente limite de variabilitate si are valori invers proportionale cu cresterea rangului carbunilor. Alti doi parametri, conductibilitatea termica si caldura specifica nu prezinta variatii semnificative de la un tip la altul de carbune.