La caratterizzazione del carbone è lo studio analitico finalizzato alla determinazione della composizione chimica del carbone.
Questa è estremamente complessa ed è tuttora oggetto di studio. In generale si distinguono componenti organiche (che sono prevalenti) dette macerale ed inorganiche (costituenti minori) dette minerale. Esistono due tipi di analisi per caratterizzare il carbone:
- l’analisi immediata o approssimata e
- l’analisi elementare.
Analisi immediata o approssimata
Consente di determinare umidità, ceneri, sostanze volatili e carbonio fisso secondo le seguenti metodologie:
- umidità: perdita in peso percentuale in seguito a riscaldamento a 104-110°C prolungato fino a peso costante.
- ceneri: percentuale di peso residua dopo combustione completa.
- sostanze volatili: perdita in peso percentuale in seguito a riscaldamento del campione essiccato in assenza di aria fino a 950°C per 7 minuti.
- carbonio fisso: si ottiene per sottrazione dal peso totale di tutti gli altri contributi.
Le grandezze sopra descritte hanno un’influenza diretta sulla combustione
| Grandezza
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Influenza su
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| umidità
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potere calorifico
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| ceneri
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residuo incombustibile
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| sostanze volatili
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modalità di combustione e stabilità
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| carbonio fisso
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classe di appartenenza
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Analisi elementare
Consente
di determinare il tenore in peso dei principali costituenti atomici del carbone: carbonio, idrogeno, ossigeno, zolfo e azoto.
Tale determinazione si effettua su materiale essiccato e non tiene conto delle ceneri. Viene quindi accoppiata con quella del contenuto di ceneri e di umidità.
I risultati dell’analisi elementare consentono di stimare:
- potere calorifico
- rango di carbonificazione
- quantità prodotta di alcuni degli inquinanti che si formano durante la combustione (ossidi di azoto e di zolfo).
Nella lettura dei dati di analisi occorre prestare attenzione alla base di calcolo con cui vengono forniti. Ci sono più possibilità: peso totale, base secca, base umida priva di ceneri, base secca priva di ceneri.
Altre analisi
Sono spesso effettuate le seguenti analisi:
- distribuzione dello zolfo: minerale (FeS2, solfati) ed inorganico (20 - 80% del totale). Il contnuto di zolfo definisce il grado del carbone (S<1% basso zolfo, S=1-3% medio zolfo, S>3% alto zolfo).
- analisi del contenuto minerale (SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, BaO, TiO2, P2O5) e valutazione del comportamento a fusione
Il carbone viene utilizzato anche per vulcanizzazione.
delle ceneri.