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Le mystère de l'humidité : pourquoi l'humidité du charbon est-elle si importante pour sa qualité ?
Avec la demande croissante d'énergie aujourd'hui, le charbon est un combustible important, et son évaluation de la qualité fait l'objet de plus en plus d'attention. L'humidité du charbon, qu'il s'agisse d'une analyse détaillée ou des facteurs clés affectant la qualité du charbon, est devenue de plus en plus un problème auquel l'industrie et le monde universitaire prêtent attention.
Les techniques d'analyse du charbon sont spécifiquement conçues pour mesurer les propriétés physiques et chimiques spécifiques du charbon. Ces méthodes sont principalement utilisées pour évaluer l'aptitude du charbon à la cokéfaction, à la production d'électricité ou à la fusion.
Propriétés chimiques du charbon
Le charbon est divisé en quatre types ou qualités principales : le lignite, le charbon bitumineux, l'anthracite et le graphite. Chaque type de charbon possède des paramètres physiques différents, qui sont principalement contrôlés par l'humidité, les matières volatiles et la teneur en carbone.
Humidité
L'humidité est une caractéristique importante du charbon, et tous les charbons contiennent de l'humidité lors de leur extraction. Les eaux souterraines et autres humidités externes sont appelées humidité supplémentaire et peuvent facilement s’évaporer. L’humidité contenue dans le charbon lui-même est appelée humidité intrinsèque et nécessite généralement une analyse quantitative.
L'humidité peut exister dans le charbon sous quatre formes : eau de surface, eau hygroscopique, eau décomposée et eau minérale.
L’analyse de l’humidité globale est généralement effectuée en comparant la perte de masse des échantillons non traités et analysés. Les scientifiques peuvent mesurer efficacement la teneur en humidité en chauffant des échantillons de charbon et en les séchant dans une atmosphère d'azote à 150 °C ou dans l'air entre 100 et 105 °C.
Substances volatiles
Les substances volatiles font référence aux composants du charbon libérés dans des conditions sans air et à des températures élevées, comprenant généralement des hydrocarbures à chaîne courte et longue, des hydrocarbures aromatiques et certains sulfures. L'importance de la mesure des substances volatiles réside dans sa capacité à évaluer le potentiel énergétique du charbon et son utilisation dans le charbon actif.
Frêne
Les cendres sont les résidus non combustibles laissés après la combustion du charbon et représentent la quantité totale de minéraux après la combustion. L'analyse de la teneur en cendres du charbon est relativement simple. Une fois le charbon complètement brûlé, la teneur en cendres produites est exprimée en pourcentage par rapport au poids d'origine, ce qui est également l'un des indicateurs importants de la qualité du charbon.
Carbone fixe
Le carbone fixe fait référence au carbone qui reste dans le charbon après avoir été entraîné par des substances volatiles. La teneur en carbone fixe est souvent utilisée pour estimer la quantité de matière produisant du coke à partir d'un échantillon de charbon et est mesurée en supprimant la masse volatile de la masse totale de l'échantillon de charbon.
Propriétés physiques et mécaniques
Densité relative
La densité relative du charbon dépend de la qualité du charbon et du degré d'impuretés minérales, et la connaissance de la densité de chaque charbon est nécessaire pour déterminer les propriétés des complexes et des mélanges. La densité est généralement mesurée par la perte de poids d'un échantillon dans l'eau.
Distribution granulométrique
La distribution granulométrique du charbon dépend de la qualité du charbon, ce qui affecte la fragilité du charbon, ainsi que des processus de manipulation, de concassage et de broyage qu'il subit. Ces informations doivent être connues avant l'exploitation minière afin d'utiliser le charbon à la taille appropriée dans les fours et les cokeurs.
Test de flottaison-tassement
Le test de flottation-décantation est une analyse des particules de charbon et des veines de charbon. Il utilise un liquide pour tremper les particules à haute teneur en cendres afin d'augmenter le prix de vente et la teneur énergétique du charbon. Ce test peut aider à déterminer la taille optimale des particules pour le lavage et la densité requise de la liqueur de lavage.
Test de combustion spécial
Énergie spécifique
L'énergie spécifique peut être déterminée par une bombe calorimétrique, qui mesure la production d'énergie de la combustion complète du charbon, en particulier du charbon utilisé pour la production de vapeur.
Test du point de fusion des cendres
Le comportement de fusion des cendres de charbon est un facteur clé dans la sélection du charbon, en particulier dans les applications de production d'énergie à vapeur. Un point de fusion trop élevé entraînera une agglomération de coke et de cendres dans le four, ce qui nécessitera un nettoyage régulier. La température de fusion est généralement testée en observant les changements de forme des cendres fondues dans un four à haute température.
Indice d'expansion libre
Le test de l'indice de dilatation libre est le test le plus simple pour évaluer l'adéquation du charbon à la production de coke. Après avoir été ajouté à un creuset standardisé pour la combustion, la forme de la section transversale du gâteau de coke obtenu est jugée en la comparant à la section transversale standard.
Classification des qualités du charbon
Les normes internationales classent le charbon par qualité. À mesure que la qualité augmente, la teneur en carbone du charbon augmente. Le système ASTM classe le charbon avec plus de 69 % de carbone fixe en fonction de la teneur en carbone et en matières volatiles.
La teneur en humidité du charbon affecte non seulement la production énergétique du charbon, mais également sa compétitivité sur le marché.
Face aux défis de la transition énergétique mondiale et de la protection de l'environnement, comment combiner la gestion de l'humidité du charbon avec les nouvelles technologies pour obtenir les meilleurs avantages environnementaux et économiques ?
