Teneur et propriétés chimiques
Le charbon est divisé en plusieurs rangs pour aider les acheteurs tels que les services d’électricité à évaluer le pouvoir calorifique et la teneur en matières volatiles de chaque unité de charbon qu’ils achètent. Les systèmes de classification les plus couramment utilisés sont ceux basés sur des analyses qui peuvent être effectuées relativement facilement en laboratoire — par exemple, déterminer le pourcentage de matières volatiles perdues lors du chauffage à environ 950 ° C (environ 1 750 ° F) ou la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion du charbon dans des conditions standard (voir également utilisation du charbon). ASTM International (anciennement l’American Society for Testing and Materials) attribue des rangs aux charbons en fonction de leur teneur en carbone fixe, de leur teneur en matières volatiles et de leur pouvoir calorifique. En plus des principaux rangs (lignite, subbitumineux, bitumineux et anthracite), chaque rang peut être divisé en groupes de charbon tels que le charbon bitumineux hautement volatil. Ces catégories diffèrent légèrement d’un pays à l’autre; cependant, les rangs sont souvent comparables en ce qui concerne l’humidité, la teneur en matières volatiles et la valeur calorifique. D’autres désignations, telles que le charbon à coke et le charbon à vapeur, ont été appliquées aux charbons, et elles ont également tendance à différer d’un pays à l’autre.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Pratiquement tous les systèmes de classification utilisent le pourcentage de matières volatiles présentes pour distinguer les rangs de charbon. Dans la classification ASTM, les bitumineux A hautement volatils (et les rangs supérieurs) sont classés en fonction de leur teneur en matières volatiles. Les charbons de rang inférieur sont classés principalement en fonction de leurs valeurs de chaleur, en raison de leurs larges plages de teneur en matières volatiles (y compris l’humidité). Le caractère agglomérant d’un charbon se réfère à sa capacité à se ramollir et à gonfler lorsqu’il est chauffé et à former des masses ressemblant à du cok qui sont utilisées dans la fabrication de l’acier. Les charbons les plus appropriés pour l’agglomération sont dans le rang bitumineux.
Les analyses de charbon peuvent être présentées sous la forme d’analyses » immédiates » et « ultimes », dont les conditions analytiques sont prescrites par des organisations telles que l’ASTM. Une analyse proximale typique comprend l’humidité, les cendres, les matières volatiles et les teneurs fixes en carbone. (Le carbone fixe est le matériau, autre que la cendre, qui ne se vaporise pas lorsqu’il est chauffé en l’absence d’air. Il est généralement déterminé en soustrayant la somme des trois premières valeurs — humidité, cendres et matières volatiles — en pourcentage en poids de 100%.) Il est important pour des raisons économiques de connaître la teneur en humidité et en cendres d’un charbon car elles ne contribuent pas à la valeur calorifique d’un charbon. Dans la plupart des cas, les cendres deviennent un résidu indésirable et une source de pollution, mais à certaines fins (par exemple, l’utilisation comme source chimique ou pour la liquéfaction du charbon), la présence de matière minérale peut être souhaitable. La plus grande partie de la valeur thermique d’un charbon provient de sa matière volatile, à l’exclusion de l’humidité, et de sa teneur en carbone fixe. Pour la plupart des charbons, il est nécessaire de mesurer la quantité réelle de chaleur dégagée lors de la combustion (exprimée en mégajoules par kilogramme ou en unités thermiques britanniques par livre).
Les analyses ultimes sont utilisées pour déterminer les teneurs en carbone, hydrogène, soufre, azote, cendres, oxygène et humidité d’un charbon. Pour des applications spécifiques, d’autres analyses chimiques peuvent être utilisées. Il peut s’agir par example d’identifier les formes de soufre présentes. Le soufre peut se présenter sous forme de minéraux sulfurés (pyrite et marcassite), de minéraux sulfatés (gypse) ou de soufre lié organiquement. Dans d’autres cas, les analyses peuvent impliquer la détermination des oligo-éléments présents (p. ex., mercure, chlore), qui peuvent influencer l’aptitude d’un charbon à un usage particulier ou aider à établir des méthodes de réduction de la pollution de l’environnement, etc.