2. Фізичні властивості
Під фізичними властивостями твердих тіл розуміється їх специфічна поведінка при впливі певних сил і полів. Існує три основних способи впливу на тверді тіла, відповідні трьом основним видам енергії: механічний, термічний і електромагнітний. Відповідно виділяють три основних групи фізичних властивостей.
Механічні властивості зв'язують механічні напруження і деформації тіла, які відповідно до результатів широких досліджень механічних і реологічних властивостей твердих тіл, виконаних школою академіка П. О. Ребіндера, можна поділити на пружні, міцнісні, реологічні і технологічні. Крім того при впливі на тверді тіла рідин або газів виявляються їх гідравлічні і газодинамічні властивості.
До термічних відносять властивості, які виявляються у вугіллі під впливом теплових полів, а до електромагнітних — властивості, які виявляються при впливі на вугілля електричних, магнітних полів і електромагнітних коливань.
До електромагнітних властивостей умовно можна віднести радіаційні, котрі проявляються при впливі на вугілля потоків мікрочастинок або електромагнітних хвиль значної жорсткості (рентгенівські, гамма-промені).
Питомий електроопір підвищується з переходом від бурого до кам'яного вугілля і досягає максимуму на середній стадії вуглефікації (Сdaf =87%), а потім меншає із зростанням ступеня метаморфізму, складаючи у антрацитів 102−103 Ом·см.
Окиснення вугілля приводить до значного зниження його опору при температурах до 100°С, коефіцієнт анізотропії кам'яного вугілля становить 1,73–2,55, антрациту 2,00–2,55. Нечисленні досліди показали, що опір цілика і порошку вугілля практично збігаються. Питомий електричний опір зростає із збільшенням зольності.
Фізичні властивості вугілля зумовлені їх хімічним складом, структурою і надмолекулярною організацією.
Фізико-механічні властивості[ред. • ред. код]
Докладніше: Фізико-механічні властивості вугілля
Основні фізико-механічні властивості вугілля:
а) пружність — здатність відновлювати свої первинні розміри після зняття навантаження;
б) пластичність — здатність зберігати деформацію аж до межі текучості після зняття навантаження;
в) твердість — здатність чинити опір пружним і пластичним деформаціям при місцевій силовій дії на поверхню тіла;
г) міцність — здатність чинити опір руйнуванню під дією напружень;
д) крихкість — здатність руйнуватися без помітного поглинання енергії;
е) дробимість — властивість, що визначається сукупністю твердості, в'язкості і тріщинуватості;
ж) тривкість — умовне поняття, яке символізує сукупність механічних властивостей і виявляється в різних технологічних процесах при видобутку і переробці вугілля.
3. Хімічні властивості
Елементний склад (вміст вуглецю, водню, кисню і азоту) є загальноприйнятою характеристикою органічної маси вугілля. За даними елементного складу можна з достатнім ступенем точності визначити теплоту згоряння, теоретичну температуру горіння і склад продуктів горіння, вихід продуктів термічного розкладу і ступінь вуглефікації. Однак вуглець, водень і кисень входять не тільки до складу органічної маси вугілля, але й мінеральних домішок, які при хімічному аналізі частково розкладаються. У зв'язку з цим елементний склад визначається не зовсім точно і він повністю не відображує істинний склад органічної маси, тому результати елементного складу звичайно перераховують на беззольну масу.
Вугілля, нагріте до високих температур без доступу повітря, розкладається з утворенням рідких і газоподібних продуктів (в основному вуглеводнів), які називаються леткими речовинами. Твердий продукт, що виникає в результаті термічного розкладу вугілля, називається коксовим залишком або корольком. Вміст і склад летких речовин залежать від термічної дії (температури і тривалості нагріву). Вихід летких речовин залежить від стадії метаморфізму. В багатьох класифікаціях вихід летких речовин використовується як параметр, що характеризує стадію метаморфізму і промислову марку вугілля.
Кам'яне вугілля - це осадова порода, що представляє собою товар глибокого розкладання решток рослин (деревовидних папоротей, хвощів і плаунів, а також перших голонасінних рослин). Хімічні властивості кам'яного вугілля За хімічним складом кам'яне вугілля являє собою суміш високомолекулярних ароматичних сполук з високою масовою часткою вуглецю, а також води і летючих речовин з невеликими кількостями мінеральних домішок. Такі домішки при спалюванні вугілля утворюють золу. Викопні вугілля відрізняються один від одного співвідношенням складових їх компонентів, що визначає їх теплоту згоряння. Ряд органічних сполук, що входять до складу кам'яного вугілля, володіє канцерогенними властивостями. Більшість покладів кам'яного вугілля було утворено в палеозої, переважно в кам'яновугільному періоді, приблизно 300-350 мільйонів років тому. За хімічним складом кам'яне вугілля представляє суміш високомолекулярних поліциклічних ароматичних сполук з високою масовою часткою вуглецю, а також води і летючих речовин з невеликими кількостями мінеральних домішок, при спалюванні вугілля утворюють золу. Викопні вугілля відрізняються один від одного співвідношенням складових їх компонентів, що визначає їх теплоту згоряння. Ряд органічних сполук, що входять до складу кам'яного вугілля, володіє канцерогенними властивостями. Вміст вуглецю в кам'яному вугіллі, залежно від його сорту, становить від 75 % до 95 %. Кам'яне вугілля, тверда горюча корисна копалина рослинного походження; різновид вугілля копалин з більш високим вмістом вуглецю і більшою щільністю, ніж у бурого вугілля. Являє собою щільну породу чорного, іноді сіро-чорного кольору з блискучою, напівматовою або матовою поверхнею. Містить 75-97% і більше вуглецю; 1,5-5,7% водню; 1,5-15% кисню; 0,5-4% сірки; до 1,5% азоту; 45-2% летких речовин; кількість вологи коливається від 4 до 14%; золи - зазвичай від 2-4% до 45%. Вища теплота згоряння, розрахована на вологу беззольну масу кам'яне вугілля, не менше 23,8 Мдж/кг (5700 ккал/кг). Кам'яне вугілля містить до 97% вуглецю, можна сказати, лежить в основі всіх вуглеводнів, тобто в їх основі лежать атоми вуглецю. Часто доводиться зустрічатися з аморфним вуглецем у вигляді вугілля. За будовою аморфний вуглець - це той же графіт, але в стані тонкого подрібнення. Практичне застосування аморфних форм вуглецю різноманітно. Кокс і вугілля - як відновник у металургії при виплавці заліза.