Физические свойства углей

Наиболее важными физическими свойствами углей являются: плотность органической массы угля и минеральных примесей; механическая прочность; термическая и термохимическая стойкость; диэлектрическая проницаемость; способность к поглощению влаги.

Физические свойства углей зависят от их молекулярной структуры. Главнейшие физические свойства углей проходят через максимум (или минимум), отвечающий некоторой средней стадии метаморфизма угля.

Плотность органической массы углей находится в прямой зависимости от их метаморфизма и изменяется в пределах 1,2 -1,6 г/см³ у гумусовых и 1,1 - 1,2 г/см³ у сапропелевых углей. Плотность минеральных примесей колеблется в широких пределах: от 1,8 - 2,2 (глина) до 4,8 - 5,2 г/см³ (серный колчедан). Наиболее распространенные примеси в углях (кроме глины и серного колчедана) имеют следующую плотность: глинистые сланцы 2,0 - 2,6 г/см³, песчаник 2,2 - 2,6 г/см³; кварц 2,5 - 2,7 г/см³.

Механическая прочность углей зависит от состава их органической массы и минеральных примесей. Высокой механической прочностью отличаются дюреновые каменные угли, имеющие пластичную органическую массу, содержащую цементирующие минеральные примеси. К очень прочным углям относятся антрациты. Слабая механическая прочность у землистых бурых углей.

Термическая стойкость (свойство углей не разрушаться при нагревании) уменьшается с увеличением содержания в угле гигроскопической влаги. Последняя при быстром нагревании испаряется, способствуя разрушению угля. Такое же действие оказывают летучие вещества и минеральные примеси с коэффициентом теплового расширения, отличным от коэффициента расширения органической массы угля.

Термохимическая стойкость (способность сопротивляться химическому разложению) при нагревании возрастает у углей с увеличением степени метаморфизма.

Диэлектрическая проницаемость углей находится в прямой зависимости от строения и метаморфизма угля. Она проходит через минимум для углей некоторой средней степени метаморфизма. Увеличение электропроводности у малометаморфизованных бурых углей объясняется повышенным содержанием в их макромолекулах полярных групп (OH, COOH, NO₂). В сильнометаморфизованных углях - антрацитах увеличение электропроводности можно объяснить особенностями строения их кристаллической решетки, приближающейся к кристаллической решетке графита, в которой связи между атомами углерода разных плоскостей могут быть отнесены к связям металлического характера. Диэлектрическая проницаемость углей изменяется с изменением температуры, причем это свойство очень сильно выражено у углей с высоким содержанием углерода (91 - 96%). Такие угли обладают свойствами истинных полупроводников.

Способность углей к поглощению влаги из окружающей среды различна. Она наиболее выражена у бурых углей.