Насыпная плотность материала определяется отношением массы материала к занимаемому им объему. Для угля, песка и цемента она выражается в кг/куб. м. Под насыпной плотностью подразумевается объем материала, который он занимает в неуплотненном состоянии. Черпнули ковшом экскаватора, насыпали – вот она, «насыпная» плотность.
Песок
Песок далеко не всегда бывает чистым, очень часто он бывает не промытым или промытым плохо, здесь остается только уповать на совесть поставщика, ну и не забывать самому контролировать качества песка хотя бы визуально: сколько мусора в песке и не видны ли не размытые комья глины. Ниже приведена насыпная плотность для чистого сухого песка.
Если песок влажный, то вес 1 куб. м этого материала можно смело увеличивать на 10-12%.
Насыпная плотность для чистого сухого песка:
- Песок карьерный: 1500 кг.
- Речной песок: 1600 кг.
- Песок кварцевый: 1700 кг.
Приблизительно проверить насыпную плотность песка можно следующим образом. Взвесьте пустое ведро, затем наполните ведро, песком насыпая его с некоторой высоты, песок в ведре не уплотняйте. Взвесьте ведро, затем разделите 1000 на литраж ведра и умножьте полученное число на вес песка без учета веса ведра.
Например, ведро 12 литров, пустое оно весит 1 кг, наполненное песком 19 кг. Делим 1000:12=83,33 (количество таких ведер в 1 куб. м по объему). 19-1=18 (вес песка в ведре). 18 х 83,33= 1499,9 кг данного песка занимает объем 1 куб. м.
Цемент
Насыпная плотность цемента разных марок (М200, М300, М400, М500) будет приблизительно одинаковая, при слеживании насыпная плотность значительно увеличивается, и происходит это довольно быстро. Для удобства взаиморасчетов принято считать, что 1 куб. м качественного цемента весит 1300 кг.
Хотя это не совсем так: свежопроизведенный цемент марки М500 имеет насыпную плотность 1100 кг/ куб. м, а слежавшийся (но вполне еще годный к употреблению) 1600 кг/куб. м.
Проверить насыпную плотность цемента можно по аналогии с песком.
Уголь
С углем все намного сложнее, так как насыпная плотность очень сильно зависит от размера фракций, а с углем это тяжко: размер от больших глыб до угольной пыли, также различные марки угля тоже весят по-разному. Вес угля одной и той же марки и одного класса размеров, но из разных угольных бассейнов, также может существенно различаться.
В Российской Федерации применяется следующая классификация угля. Поскольку здесь мы рассматриваем насыпную плотность, то температуру горения и прочие полезных характеристики я приводить не буду, приведу только название марок и классификацию по размеру кусков.
Бурый (Б), Длиннопламенный (Д), Газовый (Г), Жирный (Ж), Газовый жирный (ГЖ), Коксовый (К), Коксовый жирный (КЖ), Коксовый второй (К2), Слабоспекающийся (СС), Тощий (Т), Отощенно-спекающийся (ОС), Антрацит (А).
Классификация по размеру кусков:
- Более 100 мм – П (плита),
- 50-100 мм – К (крупный),
- 25-50 мм – О (орех),
- 13-25 мм – М (мелкий),
- 6-13 мм – С (семечка),
- 0-6 мм – Ш (штыб).
Без классов: Р (рядовой), 0-300 мм – карьерный, 0-200 мм – шахтный.
Название угля записывается так: на первом месте марка, на втором размер.
Чаще всего попадаются смешанные по крупности классы, например ДКОМ (длиннопламенный, крупный + орех + мелкий, т. е. от 13 до 100 мм).
Данные, которые я приведу, довольно усредненные – так, чтобы иметь понятие, в общем, так как на данный момент уголь продают в большинстве случаев на вес, а не объем.
| Марка угля | Удельный вес 1 куб. м
(Вес 1 куб. м материала, если предположить, что это монолитный кусок объемом 1 куб. м) |
Насыпной вес некоторых ходовых видов (по крупности) угля |
| Бурый (Б) | 1250-1500 кг/куб. м | БКО 680-720 кг/куб. м |
| Длиннопламенный (Д) | 1280-1350 кг/куб. м | ДПК около 800 кг/куб. м, ДКОМ около 700 кг/куб. м |
| Жирный (Ж) | 1250-1300 кг/куб. м | ГЖО около 800 кг/куб. м |
| Газовый (Г) | 1280-1330 кг/куб. м | ГЖО около 800 кг/куб. м |
| Тощие (Т) | 1310-1390 кг/куб. м | ТР 1250-1300 кг/куб. м |
| Антрацит (А) | 1000-1150 кг/куб. м | АС около 800 кг/куб. м |
Проверить насыпную плотность, которую узнали от продавца, можно также по аналогии с песком, но тару лучше взять побольше, чтобы уменьшить погрешность. Погрешность результатов будет заметно больше, чем у сыпучих материалов. Для определения плотности угля существует целый ГОСТ(54246-2010), но он используется для промышленных объемов угля.
Сколько весит 1 куб угля, вес 1 м3 блоков. Количество килограмм в 1 кубическом метре, количество тонн в 1 кубометре, кг в 1 м3. Объемная плотность угля удельный вес.
Что мы хотим узнать сегодня узнать? Сколько весит 1 куб угля, вес 1 м3 угля? Нет проблем, можно узнать количество килограмм или количество тонн сразу, масса (вес одного кубометра, вес одного куба, вес одного кубического метра, вес 1 м3) указаны в таблице 1. Если кому-то интересно, можно пробежать глазами небольшой текст ниже, прочесть некоторые пояснения. Как измеряется нужное нам количество вещества, материала, жидкости или газа? За исключением тех случаев, когда можно свести расчет нужного количества к подсчету товара, изделий, элементов в штуках (поштучный подсчет), нам проще всего определить нужное количество исходя из объема и веса (массы). В бытовом отношении самой привычной единицей измерения объема для нас является 1 литр. Однако, количество литров, пригодное для бытовых расчетов, не всегда применимый способ определения объема для хозяйственной деятельности. Кроме того, литры в нашей стране так и не стали общепринятой "производственной" и торговой единицей измерения объема. Один кубический метр или в сокращенном варианте - один куб, оказался достаточно удобной и популярной для практического использования единицей объема. Практически все вещества, жидкости, материалы и даже газы мы привыкли измерять в кубометрах. Это действительно удобно. Ведь их стоимость, цены, расценки, нормы расхода, тарифы, договора на поставку почти всегда привязаны к кубическим метрам (кубам), гораздо реже к литрам. Не менее важным для практической деятельности оказывается знание не только объема, но и веса (массы) вещества занимающего этот объем: в данном случае речь идет о том сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический, 1 м3). Знание массы и объема, дают нам довольно полное представление о количестве. Посетители сайта, спрашивая сколько весит 1 куб, часто указывают конкретные единицы массы, в которых им хотелось бы узнать ответ на вопрос. Как мы заметили, чаще всего хотят узнать вес 1 куба (1 кубометра, 1 кубического метра, 1 м3) в килограммах (кг) или в тоннах (тн). По сути, нужны кг/м3 или тн/м3. Это тесно связанные единицы определяющие количество. В принципе возможен довольно простой самостоятельный пересчет веса (массы) из тонн в килограммы и обратно: из килограммов в тонны. Однако, как показала практика, для большинства посетителей сайта более удобным вариантом было бы сразу узнать сколько килограмм весит 1 куб (1 м3) угля или сколько тонн весит 1 куб (1 м3) угля , без пересчета килограмм в тонны или обратно - количества тонн в килограммы на один метр кубический (один кубометр, один куб, один м3). Поэтому, в таблице 1 мы указали сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический) в килограммах (кг) и в тоннах (тн). Выбирайте тот столбик таблицы, который вам нужен самостоятельно. Кстати, когда мы спрашиваем сколько весит 1 куб (1 м3), мы подразумеваем количество килограмм или количество тонн. Однако, с физической точки зрения нас интересует плотность или удельный вес. Масса единицы объема или количество вещества помещающегося в единице объема - это объемная плотность или удельный вес. В данном случае объемная плотность и удельный вес угля. Плотность и удельный вес в физике принято измерять не в кг/м3 или в тн/м3, а в граммах на кубический сантиметр: гр/см3. Поэтому в таблице 1 удельный вес и плотность (синонимы) указаны в граммах на кубический сантиметр (гр/см3)
Таблица 1. Сколько весит 1 куб угля, вес 1 м3 угля. Объемная плотность и удельный вес в гр/см3. Сколько килограмм в кубе, тонн в 1 кубическом метре, кг в 1 кубометре, тн в 1 м3. Виды углей рассмотренные в таблице 1: каменный, древесный, антрацит, активированный, сорбционный, для шашлыков, майкубенский, бурый, МАУ, орех, ДР, ДПК, ГЖО, АГ-3, АО, АС, ДГ, ДКОМ, ССПК, марки Ж, марки, Т, марки Д, марки Г.
Cтраница 1
Насыпной вес угля определяется удельным весом угольного вещества и объемом свободных промежутков между угольными частицами.
Насыпной вес угля связан с величиной тангенса угла естественного отко-с а его засыпи, которая зависит от коэффициента трения скольжения между угольными зернами. Угол естественного откоса измельченных до 0 - 3 мм углей составляет 40 - 45 С при влажности 6 - 8 %, а для более мелких зерен эта величина уменьшается до 16 С.
Насыпной вес угля имеет большое практическое значение, так как он предопределяет площади напольных складов, объем бункеров для топлива на заводах, грузоподъемность железнодорожных вагонов при определенном их объеме и пр.
Вычисленный насыпной вес угля имеет значение точной характеристики только при указании ситового состава данной партии топлива, а также при указании его влажности и зольности.
Увеличение насыпного веса угля и умень-шение ширины камеры коксования вызывают увеличение распирания угля.
Теоретически зависимость насыпного веса угля от влажности может быть объяснена следующим образом. Уголь - гидрофобное вещество, плохо смачивающееся водой. Гидрофильными свойствами обладают преимущественно минеральные частицы. Поэтому угольные частицы смачиваются в основном за счет минеральных частиц, расположенных на поверхности.
Положение минимума насыпного веса угля в интервале влажности 6 - 10 % изменяется в зависимости от ситового состава угля. Для более тонкого измельчения минимум насыпного веса достигается лри более высоком значении влажности. Более тонкий помол увеличивает число контактов между частицами. Поэтому общее количество воды, которое может быть удержано капиллярными силами (мениски) в точках контакта, увеличивается.
При наибольшей крупности насыпной вес угля возрастает с увеличением влажности. Даже здесь влага угля должна иметь небольшое влияние на плотность слоя угля, так как, если бы этого не было, насыпной вес повышался бы в том же процентном отношении, как и содержание воды. С уменьшением крупности частиц угля понижение насыпного веса при добавлении воды становится более заметным. Более значительная разница между насыпным весом влажного и сухого угля появляется при промежуточных размерах зернения угля, вероятно, потому, что мелочь вообще имеет очень малый насыпной вес, даже когда находится в сухом состоянии.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Уголь представляет собой одно из важнейших природных ископаемых, залегающее в недрах земли. Это горючая осадочная порода растительного происхождения, в состав которой в основном входит углерод, а также ряд некоторых других химических элементов (рис. 1).
Рис. 1. Уголь. Внешний вид.
В зависимости от времени образования угля выделяю бурый уголь, каменный уголь и антрацит. Чем «старше» ископаемое, тем выше в нем содержание углерода и ниже концентрация летучих компонентов, главным образом воды. К примеру, влажность бурого угля составляет 30-40%, а содержание летучих компонентов находится на уровне 50%, в то время как для антрацита оба этих параметра расположены в диапазоне 5 - 7%.
Помимо вышеперечисленных составляющих, в качестве основополагающих компонентов угля можно назвать негорючие золообразующие добавки и серу. Плотность угля составляет 1 до 1,7 г/см 3 , причем данная величина зависит не только от вида угля, но и от содержания в нем минеральных веществ. Кроме обычной плотности для угля часто указывают значение так называемой насыпной плотности. Это связано с тем, что несмотря на факт уплотнения, утрамбования, увлажнения и прочих «строительных» операций, плотность угля все равно не достигает истинной физической. Насыпная плотность угля составляет 800 - 850 до 1000 кг/м 3 .
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Плотность паров простого вещества хлора по водороду - 35,5. Определите формулу хлора. |
| Решение | Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму. Данная величина показывает, во сколько раз первый газ тяжелее или легче второго газа.
Молярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молярную массу второго газа: Тогда, молярная масса газа хлора будет равна: M gas = D H 2 ×M(H 2) = 35,5× 2 = 71 г/моль. M r (H 2) = 2 ×A r (H) = 2 × 1 = 2. Относительная атомная масса хлора равна 35,453а.е.м. Тогда, в состав молекулы хлора входит M gas /A r (Cl) атомов хлора: M gas / A r (Cl) = 71 / 35,453 = 2. Значит формула молекулы фосфора Cl 2 . |
| Ответ | Молярная масса хлора равна 71 г/моль, а формула молекулы хлора Cl 2 |
ПРИМЕР 2
| Задание | Плотность газа по воздуху - 3,5862. Массовая доля элемента кремния в нем - 26,92%, а фтора - 73,08%. Выведите формулу газа. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Обозначим число атомов кремния в молекуле через «х», число атомов фтора через «у». Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов кремния и фтора (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Ar(Si) = 28; Ar(F) = 1. Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения: x:y = ω(Si)/Ar(Si) : ω (F)/Ar(F); x:y = 26,92/28: 73,08/19; x:y = 0,96: 3,85 = 1: 4. Значит простейшая формула соединения кремния и фтора имеет вид SiF 4 . Значение молярной массы газа можно определить при помощи его плотности по воздуху: M gas = M(air) × D air (gas) ; M gas = 29 × 3,5862 = 104 г/моль. Чтобы найти истинную формулу соединения кремния и фтора найдем отношение полученных молярных масс: M gas / M(SiF 4) = 104 / 104 = 1. M(SiF 4) = Ar(Si) + 4 × Ar(F) = 28 + 4 × 19 = 28 + 76 = 104г/моль. Таким образом формула вещества будет иметь вид SiF 4 . Это фтористый кремний. |
| Ответ | Формула газа — SiF 4 . Это фтористый кремний. |
Удельный вес каменного угля 1,2 – 1,5 г/см3 ,теплота сгорания 35000 кДж/кг. Каменный уголь считается пригодным для технологического использования если после сгорания зола составляет 30% или менее. Примитивная добыча ископаемых углей известна с древнейших времён (Китай, Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал играть в Англии в 17 веке. Становление угольной промышленности связано с использованием углей, как кокса при выплавке чугуна. Начиная с 19 века крупный потребитель угля – транспорт. Основные направления промышленного использования угля: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путём гидрогенизации, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности.
Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры С. При этом получается кокс – твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:
Легкое масло (температура кипения до 170 С) в нем содержится ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты и др. вещества;
Среднее масло (температура кипения 170-230 С). Это фенолы, нафталин;
Тяжелое масло (температура кипения 230-270 С). Это нафталин и его гомологи
Антраценовое масло – антрацен, фенатрен и др.
В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксиолы, фенол, аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.
Аморфный углерод в виде каменного угля, а также многие соединения углероды играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля выделяется тепло, которое используется для отопления, изготовления пищи и для многих производственных процессов. Большая же часть получаемого тепла превращается в другие виды энергии и затрачивается на совершение механической работы.
Каменный уголь – твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения. Он представляет собой плотную породу черного, иногда темно-серого цвета с блестящей матовой поверхностью. Содержит 75-97% углерода, 1,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода, 0,5-4% серы, до 1,5% азота, 2-45% летучих веществ, количество влаги колеблется от 4 до 14%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля не менее 238МДж/кг.
Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических веществ высших растений, претерпевших изменения в условиях давления различных пород земной коры и под воздействием температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь увеличивает содержание углерода и одновременно уменьшает количество кислорода, водорода, летучих веществ. Изменяется также теплота сгорания угля.
Характерные физические свойства каменного угля:
Плотность (г/см3) – 1,28-1,53;
Механическая прочность (кг/см2) – 40-300;
Удельная теплоемкость С (Ккал/г град) – 026-032;
Коэффициент преломления света – 1,82-2,04.
Наиболее крупные по объему добычи месторождения каменного угля в мире это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский бассейны – в России; Карагандинский – в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны – в США; Рурский – в Германии; Большой Хуанхэ – в Китае; Южно-Уельский – в Великобритании; Валансьен – во Франции и др.