Carbone: composizione, applicazione, metodi di estrazione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Questa roccia, che si forma nello spessore della crosta terrestre, è molto varia. Ad oggi si distinguono le sue varietà, come ad esempio lignite, antracite, carbone. La composizione del carbone è umidità e impurità minerali. Tuttavia, per quanto riguarda l'umidità, riduce notevolmente il calore di combustione.

La composizione della razza. Sostanze chimiche

Oltre al fatto che il carbone contiene umidità, contiene anche una sostanza come lo zolfo. Anche questa impurità è considerata dannosa, e non è contenuta nella sua forma pura, ma nella composizione di impurità come pirite, calcio, solfato di ferro. Quando viene utilizzato il carbone, o meglio, quando viene bruciato con tali impurità nella composizione, si formerà un'evaporazione dannosa: anidride solforosa o anidride solforosa. Ha un effetto piuttosto negativo sulla salute umana se viene respirato. È in grado di provocare una rapida corrosione del metallo, oltre ad avvelenare l'atmosfera con i suoi fumi. Va notato che il contenuto di zolfo nella composizione del carbone, che viene estratto nel bacino del Donets, è piuttosto basso. L'indicatore di questa sostanza è solo dell'1-2%. Se confrontato con i bacini delle regioni centrali e settentrionali, il contenuto di questa impurità dannosa in essi parte solo dal 3,5%. Completola composizione chimica delle materie prime è la seguente:

• più alta percentuale di carbonio - dal 50 al 96%;
• dopo il carbonio arriva l'ossigeno, il cui contenuto va dal 25 al 37%;
• il terzo in questa lista è l'idrogeno, la sua percentuale va dal 3 al 6%;
• L'ultima sostanza chimica è l'azoto, il suo contenuto può variare da 0 a 2,7%.

Torba

Oggi si usa anche la torba, che è i resti della roccia. È usato abbastanza ampiamente, nonostante sia considerato, di fatto, uno spreco. Vale la pena notare qui che la composizione di questo tipo di carbone differisce in quanto il contenuto quantitativo di tutte le impurità nocive, compreso lo zolfo, è molto inferiore. Anche la percentuale dell'elemento chimico carbonio è scesa al 50-60%.

Carbone marrone

Di per sé, la lignite è una massa terrosa con una densità abbastanza elevata, che è formata dalla torba, ma allo stesso tempo conserva perfettamente la sua struttura legnosa. L'uso di questo tipo di carbone è molto meno comune della pietra, per esempio. Ciò è dovuto al fatto che una volta bruciato, crea una fiamma fumosa, che crea anche un odore piuttosto sgradevole. Viene spesso utilizzato nella distillazione a secco. Con il suo aiuto è possibile ottenere sostanze come, ad esempio, l'ammoniaca con acido acetico. Questa razza è considerata la più giovane di tutte le altre varietà. La composizione di questo tipo di carbone è la seguente:

• come inil tipo precedente, qui prevale il carbonio - 50-77%;
• Il contenuto di ossigeno è praticamente lo stesso: 26-37%;
• la percentuale di idrogeno è 3-5 e l'azoto è 0-2.

Vale la pena aggiungere che il forte sviluppo della tecnologia ha portato al fatto che i tecnologi hanno imparato come ottenere gas sintetico da questa materia prima, che può essere utilizzata come alternativa all'olio combustibile.

Carbone

Questo materiale fossile è un materiale di transizione dalla lignite all'antracite. Si differenzia in quanto è un ottimo combustibile, a differenza della materia bruna. È questa razza che è la più estratta nel nostro tempo. Ad esempio, è ampiamente utilizzato come combustibile per le centrali termoelettriche. È ottimo per il riscaldamento di abitazioni private, per il funzionamento di fabbriche, ecc. Il potere calorifico che ha questo tipo di materia prima è molto superiore a quello del marrone. Come impurità nocive, questo tipo di carbone contiene umidità in una quantità dal 3 al 12%. Inoltre, contiene anche il 32% di sostanze combustibili volatili.

La composizione chimica è diversa dalla specie precedente. La quantità di carbonio è molto più alta, dal 75 al 93%. Il contenuto di ossigeno è diminuito in modo significativo - 3-19%, il contenuto di idrogeno è rimasto approssimativamente allo stesso livello - 4-6%. L'indicatore di azoto è ancora basso - fino a 2,7%.

Se fai la domanda, quale carbone è meglio, la risposta, molto probabilmente, sarà la seguente: antracite. Si differenzia per il fatto che la sua struttura è il più densa possibile, la superficie è un po' lucida e il potere calorifico ha il miglior indicatore. Il suo unico inconveniente è che si illumina abbastanza male. Molto spesso viene utilizzato per realizzare oggetti come elettrodi di carbonio, pasta per elettrodi. Il suo utilizzo come materia prima combustibile nell'industria metallurgica è molto comune. La profondità di occorrenza di questa roccia è piuttosto grande - 6 km. Tra le sostanze chimiche, contiene carbonio in una quantità del 95-97%, oltre a idrogeno, dall'1 al 3%.

Metodo di mining

Vale la pena notare che il metodo di estrazione dipende molto dalla posizione del deposito di carbone, o meglio, dalla profondità della sua presenza. A seconda di questo fattore, si distinguono un metodo aperto (cava) e un metodo chiuso da miniera. Ogni metodo si distingue per la sua tecnologia, nonché per vantaggi e svantaggi.

Estrazione mineraria aperta

Il vantaggio principale dell'estrazione di carbone a cielo aperto è la relativa sicurezza. Il fatto è che si usa solo se la profondità della roccia non supera i 100 metri. In altre parole, non viene creato alcun albero che possa crollare durante un incidente. Il processo di mining stesso viene eseguito secondo la seguente procedura.

Per prima cosa devi rimuovere lo strato superiore di terra che copre la roccia. Questo strato è chiamato sovraccarico e il metodo per la sua rimozione è sovraccarico. Questa procedura, a seconda del tipo di terreno, viene eseguita con l'ausilio di bulldozer, dragline, escavatori con ruote a tazze o raschiatori. Dopo aver rimosso lo strato di terreno, puoi procedere alla frantumazione della roccia stessa. Perper questo vengono utilizzati frantoi, pistole ad acqua, bulldozer e altre attrezzature. Se la roccia nel deposito di carbone è troppo densa, in rari casi viene utilizzata la perforazione e la sabbiatura del carbone. Questo metodo di estrazione di solito copre un'area abbastanza ampia.

Per quanto riguarda le carenze del metodo, sono le seguenti:

• In primo luogo, causando danni ambientali significativi al sito minerario.
• In secondo luogo, tutta la roccia che viene estratta in questo modo contiene una grande quantità di impurità nocive nella sua composizione.

I principali vantaggi dell'estrazione del carbone a cielo aperto, oltre alla sicurezza, sono l' alta velocità e l'economia.

Secondo metodo

Chiuso, o il metodo della miniera, come puoi immaginare, viene utilizzato se la roccia si trova abbastanza in profondità nel sottosuolo. Su un terreno pianeggiante, si formano canali verticali o orizzontali fino alla giuntura con il carbone, dopo di che viene creata una miniera. Se il giacimento di carbone si trova in una zona montuosa, allora l'adit è il luogo che apre la lavorazione.

L'estrazione di carbone sotterranea può essere effettuata utilizzando pareti lunghe o con il metodo della stanza e del pilastro. Le lave sono facce lunghe. Potrebbero esserci una o più facce simili in una miniera. In tali facce, il carbone viene tagliato a pezzi usando una mietitrebbia mineraria. Per portare le materie prime in superficie, viene utilizzata la stessa mietitrice. Carica la roccia sul nastro trasportatore. Se usi questo metodo, puoi ottenere quasi tutto il carbone in cui è contenutoformazione. Se il carbone non è troppo profondo, viene utilizzato il metodo della stanza e del pilastro. In questo caso si utilizzano pali e passaggi orizzontali, che si formano tra loro.

Attualmente, sono in corso cambiamenti nell'industria del carbone. Viene introdotta la tecnologia di un sistema di produzione automatizzato integrato con l'utilizzo di supporti per tetto elettrici. È in fase di sviluppo un metodo che consentirà il controllo remoto di tutti i meccanismi di mining.

I vantaggi del metodo includono quanto segue:

• il carbone risultante sarà di altissima qualità;
• questo tipo di attività mineraria è molto meno dannosa per l'ambiente;

Tra le carenze, vale la pena sottolineare che questo metodo è il metodo di mining più pericoloso e richiederà anche notevoli costi finanziari per la sua attuazione.

Bacino carbonifero di Donetsk

Questo bacino si trova sul territorio di regioni come Donetsk, Luhansk, Dnepropetrovsk dalla parte dell'Ucraina. Inoltre, si trova anche nel territorio della regione di Rostov, nella Federazione Russa. L'area totale di questo bacino è di circa 60mila km2, di cui 50mila si trovano sul territorio dell'Ucraina. Se parliamo della sua lunghezza, allora è di circa 650 km in direzione sublatitudinale. Allo stesso tempo, la sua larghezza massima raggiunge solo 200 km. Per quanto riguarda la qualità e le proprietà del carbone estratto, sono molto diverse. Il fatto è che nel bacino carbonifero di Donetsk c'è un tuttoserie metamorfica di questo fossile. In altre parole, qui si può estrarre qualsiasi carbone, dal marrone all'antracite.

Carbone di qualità

Spesso sorge la domanda su come determinare la qualità del carbone adatto per accendere una caldaia a combustibile solido. Non è necessario conoscerne tutte le proprietà. Presta attenzione a quanto segue:

• Contenuto calorico, o calore di combustione. Questa caratteristica descrive quanto calore può produrre un combustibile solido quando viene bruciato.
• Il contenuto di ceneri è la principale caratteristica della qualità delle materie prime. Più piccolo è l'indicatore numerico di questa caratteristica, migliore sarà il carbone, il che significa che emetterà più calore durante la combustione. Per le razze di qualità, il tasso è inferiore al 25%.
• È importante monitorare l'umidità. Può essere esterno o interno. Quello esterno può essere rimosso semplicemente asciugando il carbone, ma quello interno può essere rimosso solo bruciandolo.

Carbone attivo

La struttura di questo carbone è porosa ed è ottenuta da vari altri materiali contenenti carbonio che sono di origine organica. Il carbonio in tali materie prime sarà compreso tra l'87 e il 97%; sono presenti anche idrogeno, azoto e ossigeno. In termini di composizione chimica, questo tipo di carbone è più simile alla grafite. Inoltre, questo tipo di materia prima può essere suddivisa in più classi a seconda del tipo di materia prima che si vuole ottenere, secondo il metodo di attivazione, il metodo di attivazione e la finalità.