Carbone: proprietà. Il carbon fossile: origine, produzione, prezzo. Scopri cos'è "Carbone" in altri dizionari Messaggio sulla chimica sul tema del carbone

Struttura

Produzione

Classificazione

Caratteristiche principali

Aree di utilizzo

Rigenerazione

Storia

Carboni attivi Carbonut

Documentazione

Materie prime e composizione chimica

Il carbone attivo (o attivato) (dal latino carbo activatus) è un adsorbente - una sostanza con una struttura porosa altamente sviluppata, ottenuta da vari materiali contenenti carbonio di origine organica, come carbone, coke di carbone, coke di petrolio, cocco gusci, noci, albicocche, olive e altri semi di frutta. Il carbone attivo (carbolene), ottenuto dai gusci di cocco, è considerato il migliore in termini di qualità di pulizia e durata e, grazie alla sua elevata resistenza, può essere rigenerato molte volte.

Da un punto di vista chimico, il carbone attivo è una delle forme di carbonio con una struttura imperfetta che non contiene praticamente alcuna impurità. Il carbone attivo è costituito per l'87-97% da carbonio in peso e può contenere anche idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e altre sostanze. Nella sua composizione chimica, il carbone attivo è simile alla grafite, un materiale utilizzato, tra l'altro, nelle comuni matite. Carbone attivo, diamante e grafite sono tutte diverse forme di carbonio che praticamente non contengono impurità. Secondo le loro caratteristiche strutturali, i carboni attivi appartengono al gruppo delle varietà microcristalline di carbonio: si tratta di cristalliti di grafite costituiti da piani di 2-3 nm di lunghezza, che a loro volta sono formati da anelli esagonali. Tuttavia, l'orientamento dei singoli piani reticolari l'uno rispetto all'altro, tipico della grafite, è interrotto nei carboni attivi: gli strati vengono spostati in modo casuale e non coincidono nella direzione perpendicolare al loro piano. Oltre ai cristalliti di grafite, i carboni attivi contengono da uno a due terzi di carbonio amorfo, insieme a questo ci sono eteroatomi. Una massa eterogenea costituita da cristalliti di grafite e carbonio amorfo determina la struttura porosa unica dei carboni attivi, nonché il loro adsorbimento e le proprietà fisico-meccaniche. La presenza di ossigeno legato chimicamente nella struttura dei carboni attivi, che forma composti chimici superficiali di natura basica o acida, influenza in modo significativo le loro proprietà di adsorbimento. Il contenuto di ceneri del carbone attivo può essere dell'1-15%, a volte viene ridotto allo 0,1-0,2%.

Struttura

Il carbone attivo ha un numero enorme di pori e quindi ha una superficie molto ampia, per cui ha un elevato assorbimento (1 g di carbone attivo, a seconda della tecnologia di produzione, ha una superficie da 500 a 1500 m2). È l’alto livello di porosità che rende il carbone attivo “attivato”. Un aumento della porosità del carbone attivo avviene durante un trattamento speciale: l'attivazione, che aumenta significativamente la superficie adsorbente.

Nei carboni attivi si distinguono macro, meso e micropori. A seconda della dimensione delle molecole che devono essere trattenute sulla superficie del carbone, il carbone deve essere prodotto con rapporti di dimensione dei pori diversi. I pori del carbone attivo sono classificati in base alle loro dimensioni lineari - X (metà larghezza - per un modello con pori a fessura, raggio - per uno cilindrico o sferico):

• X<= 0,6-0,7 нм - микропоры;
• 0,6-0,7 < Х < 1,5-1,6 нм - супер- микропоры;
• 1,5-1,6 < Х < 100-200 нм - мезопоры;
• X > 100-200 nm - macropori.

L'adsorbimento nei micropori (volume specifico 0,2-0,6 cm 3 /ge 800-1000 m 2 /g), paragonabili per dimensioni alle molecole adsorbite, è caratterizzato principalmente da un meccanismo di riempimento volumetrico. Allo stesso modo, l'adsorbimento avviene anche nei supermicropori (volume specifico 0,15-0,2 cm 3 /g) - aree intermedie tra micropori e mesopori. In questa regione, le proprietà dei micropori degenerano gradualmente e compaiono le proprietà dei mesopori. Il meccanismo di adsorbimento nei mesopori consiste nella formazione sequenziale di strati di adsorbimento (adsorbimento polimolecolare), che termina con il riempimento dei pori secondo il meccanismo della condensazione capillare. Per i carboni attivi ordinari il volume specifico dei mesopori è 0,02-0,10 cm 3 /g, la superficie specifica è 20-70 m 2 /g; tuttavia per alcuni carboni attivi (ad esempio quelli brillantanti) questi valori possono raggiungere rispettivamente 0,7 cm 3 /g e 200-450 m 2 /g. I macropori (volume specifico e area superficiale, rispettivamente, 0,2-0,8 cm 3 /g e 0,5-2,0 m 2 /g) fungono da canali di trasporto che portano le molecole delle sostanze assorbite nello spazio di adsorbimento dei granuli di carbone attivo. I micro e mesopori costituiscono la maggior parte della superficie dei carboni attivi e di conseguenza forniscono il contributo maggiore alle loro proprietà di adsorbimento.
I micropori sono particolarmente adatti per l'adsorbimento di molecole di piccole dimensioni, mentre i mesopori sono particolarmente adatti per l'adsorbimento di molecole organiche più grandi. L'influenza determinante sulla struttura dei pori dei carboni attivi è esercitata dalla materia prima da cui vengono prodotti. I carboni attivi a base di gusci di noce di cocco sono caratterizzati da una percentuale maggiore di micropori, mentre i carboni attivi a base di carbone sono caratterizzati da una percentuale maggiore di mesopori. Una grande percentuale di macropori è caratteristica dei carboni attivi a base di legno. Nel carbone attivo, di regola, ci sono tutti i tipi di pori e la curva differenziale della loro distribuzione volumetrica per dimensione ha 2-3 massimi. A seconda del grado di sviluppo dei supermicropori, i carboni attivi si distinguono con una distribuzione stretta (questi pori sono praticamente assenti) e ampia (sostanzialmente sviluppati).

Nei pori del carbone attivo si verifica un'attrazione intermolecolare, che porta alla comparsa di forze di adsorbimento (forze di Van der Waals), che per natura sono simili alla forza di gravità con la sola differenza che agiscono a livello molecolare, e non a livello astronomico. Queste forze provocano una reazione simile a una reazione di precipitazione, in cui le sostanze adsorbite possono essere rimosse dai flussi di acqua o gas. Le molecole degli inquinanti rimossi vengono trattenute sulla superficie del carbone attivo dalle forze intermolecolari di van der Waals. In questo modo i carboni attivi rimuovono i contaminanti dalle sostanze da purificare (a differenza, ad esempio, del candeggio, quando le molecole delle impurità colorate non vengono rimosse, ma vengono convertite chimicamente in molecole incolori).
Possono verificarsi reazioni chimiche anche tra le sostanze adsorbite e la superficie del carbone attivo. Questi processi sono chiamati adsorbimento chimico o chemisorbimento, ma sostanzialmente il processo di adsorbimento fisico avviene attraverso l'interazione del carbone attivo e della sostanza adsorbita. Il chemisorbimento è ampiamente utilizzato nell'industria per la purificazione del gas, il degasaggio, la separazione dei metalli, nonché nella ricerca scientifica. L'adsorbimento fisico è reversibile, cioè le sostanze adsorbite possono essere separate dalla superficie e riportate al loro stato originale in determinate condizioni. Nel chemisorbimento, la sostanza adsorbita si lega alla superficie attraverso legami chimici, modificandone le proprietà chimiche. Il chemiassorbimento non è reversibile.

Alcune sostanze sono debolmente adsorbite sulla superficie dei normali carboni attivi. Queste sostanze includono ammoniaca, anidride solforosa, vapori di mercurio, idrogeno solforato, formaldeide, cloro e acido cianidrico. Per rimuovere efficacemente tali sostanze vengono utilizzati carboni attivi impregnati con sostanze chimiche speciali. I carboni attivi impregnati vengono utilizzati in applicazioni specializzate nella purificazione dell'aria e dell'acqua, nei respiratori, per scopi militari, nell'industria nucleare, ecc.

Produzione

Per la produzione del carbone attivo vengono utilizzati forni di vario tipo e struttura. I più diffusi sono: forni multiripiano, a pozzo, rotativi orizzontali e verticali, nonché reattori a letto fluidizzato. Le proprietà di base dei carboni attivi e, soprattutto, la struttura porosa sono determinate dal tipo di materia prima contenente carbonio iniziale e dal metodo di lavorazione. Innanzitutto, le materie prime contenenti carbonio vengono frantumate fino a una dimensione delle particelle di 3-5 cm, quindi sottoposte a carbonizzazione (pirolisi) - tostatura ad alta temperatura in un'atmosfera inerte senza accesso all'aria per rimuovere le sostanze volatili. Nella fase di carbonizzazione, si forma la struttura del futuro carbone attivo: porosità e resistenza primarie.

Tuttavia, il carbonio carbonizzato risultante (carbonato) ha scarse proprietà di adsorbimento perché le dimensioni dei suoi pori sono piccole e l'area superficiale interna è molto piccola. Pertanto, il carbonato viene sottoposto ad attivazione per ottenere una struttura dei pori specifica e migliorare le proprietà di adsorbimento. L'essenza del processo di attivazione è l'apertura dei pori che si trovano in uno stato chiuso nel materiale di carbonio. Questo avviene termochimicamente: il materiale viene pre-impregnato con una soluzione di cloruro di zinco ZnCl 2, carbonato di potassio K 2 CO 3 o altri composti e riscaldato a 400-600 ° C senza accesso all'aria, oppure, il modo più comune di trattamento - con vapore surriscaldato o anidride carbonica CO 2 o loro miscele ad una temperatura di 700-900 °C in condizioni rigorosamente controllate.
L'attivazione con vapore acqueo è l'ossidazione dei prodotti carbonizzati in prodotti gassosi secondo la reazione - C + H 2 O -> CO + H 2; oppure con un eccesso di vapore acqueo - C + 2H 2 O -> CO 2 + 2H 2. Una tecnica diffusa è quella di fornire una quantità limitata di aria nell'apparato per l'attivazione contemporaneamente al vapore saturo. Parte del carbone brucia e nello spazio di reazione viene raggiunta la temperatura richiesta. In questa variante di processo la resa di carbone attivo viene notevolmente ridotta. Il carbone attivo viene prodotto anche mediante decomposizione termica di polimeri sintetici (ad esempio cloruro di polivinilidene).

L'attivazione con vapore acqueo consente di ottenere carboni con una superficie interna fino a 1500 m 2 per grammo di carbone. A causa di questa enorme superficie, i carboni attivi sono ottimi adsorbenti. Tuttavia, non tutta quest'area potrebbe essere disponibile per l'adsorbimento, poiché le grandi molecole delle sostanze adsorbite non possono penetrare nei piccoli pori. Durante il processo di attivazione si sviluppano la porosità necessaria e l'area superficiale specifica e si verifica una significativa diminuzione della massa della sostanza solida, chiamata burnout.

Come risultato dell'attivazione termochimica, si forma carbone attivo grossolanamente poroso, che viene utilizzato per lo sbiancamento. Come risultato dell'attivazione del vapore, si forma carbone attivo finemente poroso, che viene utilizzato per la pulizia.

Successivamente, il carbone attivo viene raffreddato e sottoposto a cernita preliminare e setacciatura, dove vengono eliminati i fanghi, quindi, a seconda della necessità di ottenere i parametri specificati, il carbone attivo viene sottoposto a lavorazioni aggiuntive: lavaggio acido, impregnazione (impregnazione con vari prodotti chimici), macinazione ed essiccazione. Successivamente il carbone attivo viene confezionato in imballaggi industriali: sacchi o big bags.

Classificazione

Il carbone attivo è classificato in base al tipo di materia prima da cui è ottenuto (carbone, legno, cocco, ecc.), al metodo di attivazione (termochimico e vapore), allo scopo (gas, recupero, brillantante e trasportatore di carbonio di prodotti chimici catalizzatori sorbenti), nonché dalla forma di rilascio. Attualmente il carbone attivo è disponibile principalmente nelle seguenti forme:

• carbone attivo in polvere,
• carbone attivo granulare (particelle frantumate e di forma irregolare),
• carbone attivo modellato,
• carbone attivo estruso (granuli cilindrici),
• tessuto impregnato di carbone attivo.

Il carbone attivo in polvere ha particelle di dimensioni inferiori a 0,1 mm (più del 90% della composizione totale). Il carbone in polvere viene utilizzato per il trattamento dei liquidi industriali, compreso il trattamento delle acque reflue domestiche e industriali. Dopo l'adsorbimento, il carbone in polvere deve essere separato dai liquidi da trattare mediante filtrazione.

Particelle granulari di carbone attivo di dimensioni variabili da 0,1 a 5 mm (più del 90% della composizione). Il carbone attivo granulare viene utilizzato per la purificazione dei liquidi, principalmente per la purificazione dell'acqua. Durante la purificazione dei liquidi, il carbone attivo viene inserito in filtri o adsorbitori. I carboni attivi con particelle più grandi (2-5 mm) vengono utilizzati per purificare l'aria e altri gas.

Il carbone attivo stampato è carbone attivo sotto forma di varie forme geometriche, a seconda dell'applicazione (cilindri, compresse, bricchette, ecc.). Il carbonio stampato viene utilizzato per purificare vari gas e aria. Durante la purificazione dei gas, il carbone attivo viene inserito anche nei filtri o negli adsorbitori.

Il carbonio estruso viene prodotto con particelle sotto forma di cilindri con un diametro compreso tra 0,8 e 5 mm, solitamente impregnati (imbevuti) con sostanze chimiche speciali e utilizzati nella catalisi.

I tessuti impregnati di carbonio sono disponibili in varie forme e dimensioni e vengono spesso utilizzati per purificare gas e aria, ad esempio nei filtri dell'aria delle automobili.

Caratteristiche principali

La dimensione granulometrica (granulometria) è la dimensione della parte principale dei granuli di carbone attivo. Unità di misura: millimetri (mm), mesh USS (americana) e mesh BSS (inglese). Una tabella riepilogativa della conversione delle dimensioni delle particelle della rete USS in millimetri (mm) è fornita nel file corrispondente.

La densità apparente è la massa di materiale che riempie un'unità di volume sotto l'influenza del proprio peso. L'unità di misura è il grammo per centimetro cubo (g/cm3).

L'area superficiale è la superficie di un solido divisa per la sua massa. L'unità di misura è il metro quadrato in grammo di carbone (m 2 /g).

Durezza (o resistenza): tutti i produttori e consumatori di carbone attivo utilizzano metodi significativamente diversi per determinare la resistenza. La maggior parte dei metodi si basa sul seguente principio: un campione di carbone attivo è sottoposto a stress meccanico e la misura della resistenza è la quantità di frazione fine o di macinazione media prodotta durante la distruzione del carbone. La quantità di carbone non distrutto in percentuale (%) viene presa come misura della forza.

Umidità: la quantità di umidità contenuta nel carbone attivo. L'unità di misura è percentuale (%).

Il contenuto di ceneri è la quantità di ceneri (a volte considerate solo solubili in acqua) nel carbone attivo. L'unità di misura è percentuale (%).

Il pH di un estratto acquoso è il valore del pH di una soluzione acquosa dopo aver fatto bollire in essa un campione di carbone attivo.

Azione protettiva: misurazione del tempo di adsorbimento di un determinato gas da parte del carbone prima che la concentrazione minima di gas inizi a passare attraverso lo strato di carbone attivo. Questo test viene utilizzato per i carboni utilizzati per la purificazione dell'aria. Molto spesso, il carbone attivo viene testato per il benzene o il tetracloruro di carbonio (noto anche come tetracloruro di carbonio CCl 4).

Adsorbimento CTC (adsorbimento su tetracloruro di carbonio) - il tetracloruro di carbonio viene fatto passare attraverso un volume di carbone attivo, la saturazione avviene a massa costante, quindi si ottiene la quantità di vapore adsorbito, relativa al campione di carbone in percentuale (%).

L'indice di iodio (adsorbimento di iodio, numero di iodio) è la quantità di iodio in milligrammi che può assorbire 1 grammo di carbone attivo, sotto forma di polvere, da una soluzione acquosa diluita. Unità di misura - mg/g.

L'adsorbimento del blu di metilene è il numero di milligrammi di blu di metilene assorbiti da un grammo di carbone attivo da una soluzione acquosa. Unità di misura - mg/g.

Scolorimento della melassa (numero o indice della melassa, indicatore della melassa) - la quantità di carbone attivo in milligrammi richiesta per la chiarificazione al 50% di una soluzione standard di melassa.

Aree di utilizzo

Il carbone attivo adsorbe bene sostanze organiche, ad alto peso molecolare con una struttura non polare, ad esempio: solventi (idrocarburi clorurati), coloranti, olio, ecc. Le capacità di adsorbimento aumentano con la diminuzione della solubilità in acqua, con maggiore non polarità della struttura e aumento del peso molecolare. I carboni attivi sono efficaci nell'adsorbire i vapori di sostanze con punti di ebollizione relativamente alti (ad esempio benzene C 6 H 6) e meno per composti volatili (ad esempio ammoniaca NH 3). A pressioni di vapore relative p p /p us inferiori a 0,10-0,25 (p p è la pressione di equilibrio della sostanza adsorbita, p us è la pressione del vapore saturo), il carbone attivo assorbe leggermente il vapore acqueo. Tuttavia, quando p p /p us è superiore a 0,3-0,4, si osserva un notevole adsorbimento e, nel caso di p p /p us = 1, quasi tutti i micropori sono riempiti di vapore acqueo. Pertanto, la loro presenza può complicare l'assorbimento della sostanza bersaglio.

Il carbone attivo è ampiamente utilizzato come adsorbente che assorbe i vapori dalle emissioni di gas (ad esempio, quando si pulisce l'aria dal disolfuro di carbonio CS 2), intrappolando i vapori di solventi volatili ai fini del loro recupero, per purificare soluzioni acquose (ad esempio sciroppi di zucchero e bevande alcoliche), acqua potabile e acque reflue, acqua, nelle maschere antigas, nella tecnologia del vuoto, ad esempio, per la creazione di pompe di assorbimento, nella cromatografia ad adsorbimento di gas, per riempire assorbitori di odori nei frigoriferi, purificazione del sangue, assorbimento di sostanze nocive dall'ambiente tratto gastrointestinale, ecc. Il carbone attivo può anche essere un vettore di additivi catalitici e una polimerizzazione catalitica. Per conferire proprietà catalitiche al carbone attivo, vengono aggiunti speciali additivi ai macro e mesopori.

Con lo sviluppo della produzione industriale del carbone attivo, l'utilizzo di questo prodotto è in costante aumento. Attualmente, il carbone attivo viene utilizzato in molti processi di purificazione dell’acqua, nell’industria alimentare e nei processi tecnologici chimici. Inoltre, il trattamento dei gas di scarico e delle acque reflue si basa principalmente sull'adsorbimento di carbone attivo. E con lo sviluppo della tecnologia nucleare, il carbone attivo è il principale adsorbente dei gas radioattivi e delle acque reflue nelle centrali nucleari. Nel 20° secolo, l'uso del carbone attivo è apparso in processi medici complessi, come l'emofiltrazione (purificazione del sangue con carbone attivo). Il carbone attivo viene utilizzato:

L'acqua è classificata come acque reflue, acque sotterranee e acqua potabile. Una caratteristica di questa classificazione è la concentrazione di contaminanti, che possono essere solventi, pesticidi e/o idrocarburi alogenati come gli idrocarburi clorurati. A seconda della solubilità si distinguono i seguenti intervalli di concentrazione:

• 10-350 g/litro per acqua potabile,
• 10-1000 g/litro per acque sotterranee,
• 10-2000 g/litro per le acque reflue.

Il trattamento dell'acqua delle piscine non rientra in questa classificazione, poiché qui si tratta di declorazione e deozonizzazione e non di pura rimozione per adsorbimento dell'inquinante. La declorazione e la deozonizzazione vengono applicate efficacemente nel trattamento dell'acqua delle piscine utilizzando carbone attivo da guscio di noce di cocco, che presenta il vantaggio di un'ampia superficie di adsorbimento e quindi ha un eccellente effetto di declorazione con alta densità. L'alta densità consente il flusso inverso senza lavare via il carbone attivo dal filtro.

Il carbone attivo granulare viene utilizzato nei sistemi di adsorbimento stazionari fissi. L'acqua contaminata scorre attraverso uno strato permanente di carbone attivo (principalmente dall'alto verso il basso). Affinché questo sistema di adsorbimento funzioni liberamente, l'acqua deve essere priva di particelle solide. Ciò può essere garantito mediante un pretrattamento adeguato (ad es. filtro a sabbia). Le particelle che entrano nel filtro stazionario possono essere rimosse dal controflusso del sistema di adsorbimento.

Molti processi produttivi emettono gas nocivi. Queste sostanze tossiche non dovrebbero essere rilasciate nell'aria. Le sostanze tossiche più comuni presenti nell'aria sono i solventi, necessari per la produzione di materiali di uso quotidiano. Per la separazione di solventi (principalmente idrocarburi, come gli idrocarburi clorurati), il carbone attivo può essere utilizzato con successo grazie alle sue proprietà idrorepellenti.

La depurazione dell'aria si divide in depurazione dell'inquinamento atmosferico e recupero dei solventi in base alla quantità e alla concentrazione dell'inquinante presente nell'aria. Ad alte concentrazioni è più economico recuperare i solventi dal carbone attivo (ad esempio tramite vapore). Ma se le sostanze tossiche sono presenti in concentrazioni molto basse o in una miscela non riutilizzabile, viene utilizzato il carbone attivo stampato usa e getta. Il carbone attivo stampato viene utilizzato nei sistemi di adsorbimento stazionari. I flussi di ventilazione contaminati passano attraverso uno strato permanente di carbone in una direzione (principalmente dal basso verso l'alto).

Uno dei principali ambiti di applicazione del carbone attivo impregnato è la purificazione del gas e dell'aria. L'aria inquinata a causa di numerosi processi tecnici contiene sostanze tossiche che non possono essere completamente rimosse dal carbone attivo convenzionale. Queste sostanze tossiche, per lo più inorganiche o instabili, polari, possono essere altamente tossiche anche a basse concentrazioni. In questo caso viene utilizzato carbone attivo impregnato. A volte attraverso diverse reazioni chimiche intermedie tra il componente inquinante e la sostanza attiva nel carbone attivo, l'inquinante può essere completamente rimosso dall'aria inquinata. I carboni attivi sono impregnati (impregnati) con argento (per purificazione dell'acqua potabile), iodio (per purificazione dal biossido di zolfo), zolfo (per purificazione dal mercurio), alcali (per purificazione da acidi e gas gassosi - cloro, biossido di zolfo, azoto biossido, ecc...), acido (per la pulizia da alcali gassosi e ammoniaca).

Rigenerazione

Poiché l'adsorbimento è un processo reversibile e non modifica la superficie o la composizione chimica del carbone attivo, i contaminanti possono essere rimossi dal carbone attivo attraverso il desorbimento (rilascio di sostanze adsorbite). La forza di van der Wals, che è la principale forza motrice nell'adsorbimento, è indebolita, quindi vengono utilizzati tre metodi tecnici per consentire la rimozione del contaminante dalla superficie del carbone:

• Metodo della fluttuazione della temperatura: l'effetto della forza di van der Wals diminuisce all'aumentare della temperatura. La temperatura aumenta a causa di un flusso caldo di azoto o di un aumento della pressione del vapore ad una temperatura di 110-160 °C.
• Metodo dell'oscillazione della pressione: al diminuire della pressione parziale, diminuisce l'effetto della forza di Van Der Wals.
• Estrazione - desorbimento in fasi liquide. Le sostanze adsorbite vengono rimosse chimicamente.

Tutti questi metodi presentano degli svantaggi poiché le sostanze adsorbite non possono essere completamente rimosse dalla superficie del carbone. Una quantità significativa di sostanze inquinanti rimane nei pori del carbone attivo. Quando si utilizza la rigenerazione del vapore, 1/3 di tutte le sostanze adsorbite rimangono ancora nel carbone attivo.

La rigenerazione chimica si riferisce al trattamento di un assorbente con reagenti organici o inorganici liquidi o gassosi a una temperatura, solitamente non superiore a 100 °C. Sia gli assorbenti di carbonio che quelli non di carbonio sono rigenerati chimicamente. Come risultato di questo trattamento, il sorbato viene desorbito senza modifiche oppure vengono desorbiti i prodotti della sua interazione con l'agente rigenerante. La rigenerazione chimica spesso avviene direttamente nell'apparato di adsorbimento. La maggior parte dei metodi di rigenerazione chimica sono altamente specializzati per un determinato tipo di sorbato.

La rigenerazione termica a bassa temperatura è il trattamento dell'assorbente con vapore o gas a 100-400 °C. Questa procedura è abbastanza semplice e in molti casi viene effettuata direttamente negli adsorbitori. A causa della sua elevata entalpia, il vapore acqueo viene spesso utilizzato per la rigenerazione termica a bassa temperatura. È sicuro e disponibile in produzione.

La rigenerazione chimica e la rigenerazione termica a bassa temperatura non garantiscono il recupero completo dei carboni adsorbiti. La rigenerazione termica è un processo molto complesso, a più fasi, che interessa non solo il sorbato, ma anche il sorbente stesso. La rigenerazione termica è vicina alla tecnologia per la produzione di carboni attivi. Durante la carbonizzazione di vari tipi di sorbati sul carbone, la maggior parte delle impurità si decompone a 200-350 °C, mentre a 400 °C circa la metà dell'adsorbato totale viene solitamente distrutta. CO, CO 2, CH 4 - i principali prodotti di decomposizione del sorbato organico vengono rilasciati quando riscaldati a 350 - 600°C. In teoria, il costo di tale rigenerazione è pari al 50% del costo del nuovo carbone attivo. Ciò indica la necessità di continuare la ricerca e lo sviluppo di nuovi metodi altamente efficaci per rigenerare gli assorbenti.

Riattivazione - rigenerazione completa del carbone attivo utilizzando vapore ad una temperatura di 600 °C. L'inquinante viene bruciato a questa temperatura senza bruciare carbone. Ciò è possibile grazie alla bassa concentrazione di ossigeno e alla presenza di una notevole quantità di vapore. Il vapore acqueo reagisce selettivamente con le sostanze organiche adsorbite che sono altamente reattive nell'acqua a queste temperature elevate, provocando una combustione completa. Tuttavia, non è possibile evitare una combustione minima del carbone. Questa perdita deve essere compensata con nuovo carbone. Dopo la riattivazione capita spesso che il carbone attivo presenti una superficie interna maggiore e una reattività più elevata rispetto al carbone originale. Questi fatti sono dovuti alla formazione di ulteriori pori e contaminanti da coke nel carbone attivo. Anche la struttura dei pori cambia: aumentano. La riattivazione viene eseguita in un forno di riattivazione. Esistono tre tipi di forni: forni rotativi, forni a tino e forni a flusso di gas variabile. Il forno a flusso di gas variabile presenta vantaggi dovuti alla bassa combustione e alle basse perdite per attrito. Il carbone attivo viene caricato nel flusso d'aria e i gas di combustione possono essere trasportati verso l'alto attraverso la griglia. Il carbone attivo diventa parzialmente fluido a causa dell'intenso flusso di gas. I gas trasportano anche i prodotti della combustione quando riattivati ​​dal carbone attivo al postcombustore. L'aria viene aggiunta al postcombustore in modo che i gas che non erano completamente accesi possano ora essere bruciati. La temperatura aumenta fino a circa 1200 °C. Dopo la combustione, il gas fluisce nel sistema di lavaggio del gas, in cui il gas viene raffreddato ad una temperatura compresa tra 50 e 100 °C tramite raffreddamento con acqua e aria. In questa camera, l'acido cloridrico, formato da cloroidrocarburi adsorbiti da carbone attivo purificato, viene neutralizzato con idrossido di sodio. A causa dell'elevata temperatura e del rapido raffreddamento non si verifica la formazione di gas tossici (come diossine e furani).

Storia

Il primo riferimento storico all'uso del carbone risale all'antica India, dove le scritture sanscrite affermavano che l'acqua potabile doveva prima essere fatta passare attraverso il carbone, conservata in recipienti di rame ed esposta alla luce solare.

Le proprietà uniche e benefiche del carbone erano conosciute anche nell'Antico Egitto, dove il carbone veniva utilizzato per scopi medicinali già nel 1500 a.C. e.

Gli antichi romani utilizzavano il carbone anche per purificare l'acqua potabile, la birra e il vino.

Alla fine del XVIII secolo, gli scienziati sapevano che il carbolene era in grado di assorbire vari gas, vapori e sostanze disciolte. Nella vita di tutti i giorni, le persone hanno osservato: se, quando si fa bollire l'acqua, si gettano alcuni carboni nella padella dove era stata precedentemente cotta la cena, il sapore e l'odore del cibo scompaiono. Nel corso del tempo, il carbone attivo cominciò ad essere utilizzato per purificare lo zucchero, per catturare la benzina nei gas naturali, per tingere i tessuti e conciare la pelle.

Nel 1773, il chimico tedesco Karl Scheele riferì l'adsorbimento di gas sul carbone. Successivamente si scoprì che il carbone poteva anche scolorire i liquidi.

Nel 1785, il farmacista di San Pietroburgo T. E. Lovitz, che in seguito divenne accademico, attirò per primo l'attenzione sulla capacità del carbone attivo di purificare l'alcol. Come risultato di ripetuti esperimenti, ha scoperto che anche semplicemente agitando il vino con polvere di carbone è possibile ottenere una bevanda molto più pura e di qualità superiore.

Nel 1794, il carbone fu utilizzato per la prima volta in una fabbrica di zucchero inglese.

Nel 1808, il carbone fu utilizzato per la prima volta in Francia per chiarire lo sciroppo di zucchero.

Nel 1811, durante la preparazione della crema per scarpe nera, fu scoperta la capacità sbiancante del carbone osseo.

Nel 1830, un farmacista, conducendo un esperimento su se stesso, ingerì un grammo di stricnina e rimase in vita perché contemporaneamente ingoiò 15 grammi di carbone attivo, che assorbì questo forte veleno.

Nel 1915, la prima maschera antigas filtrante al carbonio fu inventata in Russia dallo scienziato russo Nikolai Dmitrievich Zelinsky. Nel 1916 fu adottato dagli eserciti dell'Intesa. Il principale materiale assorbente in esso contenuto era il carbone attivo.

La produzione industriale di carbone attivo iniziò all'inizio del XX secolo. Nel 1909 fu prodotto in Europa il primo lotto di carbone attivo in polvere.

Durante la prima guerra mondiale, il carbone attivo ricavato dai gusci di cocco fu utilizzato per la prima volta come assorbente nelle maschere antigas.

Attualmente, i carboni attivi sono uno dei migliori materiali filtranti.

Carboni attivi Carbonut

L'azienda offre una vasta gamma di carboni attivi Carbonut, che si sono affermati in un'ampia varietà di processi tecnologici e settori:

• Carbonut WT per la depurazione di liquidi e acqua (acqua freatica, reflua e potabile, nonché per il trattamento delle acque),
• Carbonut VP per purificare vari gas e aria,
• Carbonut GC per l'estrazione di oro e altri metalli da soluzioni e paste nell'industria mineraria e motellurgica,
• Carbonut CF per filtri di sigarette.

I carboni attivi Carbonut sono prodotti esclusivamente da gusci di cocco, poiché i carboni attivi di cocco hanno la migliore qualità pulente e la più alta capacità di assorbimento (grazie alla presenza di più pori e, di conseguenza, una superficie più ampia), la durata più lunga (grazie all'elevata durezza e possibilità di rigenerazione ripetuta), assenza di desorbimento delle sostanze assorbite e basso contenuto di ceneri.

I carboni attivi Carbonut vengono prodotti dal 1995 in India utilizzando apparecchiature automatizzate e ad alta tecnologia. La produzione ha una posizione strategicamente importante, in primo luogo, in prossimità della fonte delle materie prime: il cocco, e, in secondo luogo, in prossimità dei porti marittimi. Il cocco cresce tutto l'anno, fornendo una fonte ininterrotta di materie prime di qualità in grandi quantità, con costi di consegna minimi. La vicinanza dei porti marittimi evita inoltre costi logistici aggiuntivi. Tutte le fasi del ciclo tecnologico nella produzione del carbone attivo Carbonut sono rigorosamente controllate: ciò include un'attenta selezione delle materie prime in ingresso, il controllo dei parametri di base dopo ogni fase intermedia della produzione, nonché il controllo di qualità del prodotto finito finale in conformità con standard stabiliti. I carboni attivi Carbonut vengono esportati in quasi tutto il mondo e, grazie al loro ottimo rapporto qualità-prezzo, sono molto richiesti.

Documentazione

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Oggi il carbone è uno dei minerali più necessari.

Questa risorsa si forma naturalmente, ha enormi riserve e molte proprietà utili.

Cos'è il carbone e che aspetto ha?

La costruzione di una miniera è un investimento molto costoso, ma col tempo tutti i costi vengono completamente ammortizzati. Quando si estrae il carbone, emergono in superficie anche altre risorse.

Esiste la possibilità di estrarre metalli preziosi ed elementi di terre rare, che possono successivamente essere venduti e ricevere profitti aggiuntivi.

Il petrolio è praticamente la risorsa più preziosa e la principale fonte di carburante oggi. Tuttavia, nessuna azienda o paese che estrae carbone trascurerà la sua estrazione in nome del petrolio, perché anche il combustibile solido è di grande importanza e di alto valore.

Formazione di carbone

Il carbone in natura si forma modificando la topografia superficiale. I rami degli alberi, le piante, le foglie e altri resti naturali che non hanno avuto il tempo di marcire sono saturi dell'umidità delle paludi, motivo per cui vengono convertiti in torba.

Successivamente, l'acqua del mare raggiunge la terra e, quando se ne va, lascia anche uno strato di sedimenti. Dopo che il fiume ha apportato le proprie modifiche, il terreno viene sommerso, forma o copre nuovamente il terreno. Pertanto, la composizione del carbone dipende fortemente dall'età.

Il carbon fossile ha un'età intermedia tra il bruno, il più giovane, e l'antracite, il più vecchio.

Tipi di carbone, loro composizione e proprietà

Esistono diversi tipi di carbone:

• fiamma lunga;
• gas;
• grasso;
• Coca Cola;
• poco agglomerante;
• magro.

Sono comuni anche le specie costituite da più, le cosiddette miste, aventi le proprietà di due gruppi.

Il carbone si distingue per il suo colore nero, la struttura dura, stratificata, facilmente distruttibile e presenta inclusioni lucenti. Le proprietà combustibili sono piuttosto elevate, poiché il materiale viene utilizzato come combustibile.

Consideriamo caratteristiche fisiche:

1. La densità (o peso specifico) varia notevolmente (il massimo può raggiungere 1500 kg/m³).
2. Il calore specifico è 1300 J/kg*K.
3. Temperatura di combustione - 2100°C (1000°C durante la lavorazione).

Depositi di carbone in Russia

Circa un terzo delle riserve mondiali si trova sul territorio russo.

Depositi di carbone e scisti bituminosi in Russia (clicca per ingrandire)

Il più grande giacimento di carbone in Russia è Elginskoye. Si trova nella regione della Yakutia.

Le riserve, secondo calcoli approssimativi, ammontano a oltre 2 miliardi di tonnellate.

Il terreno vicino al bacino carbonifero di Kuznetsk (Kuzbass) è stato gravemente danneggiato a causa delle operazioni di estrazione di risorse su larga scala.

I più grandi giacimenti di carbone del mondo

Mappa dei giacimenti di carbone nel mondo (clicca per ingrandire)

Negli Stati Uniti il ​​bacino carbonifero più famoso è quello dell’Illinois. Le riserve totali di depositi in questo campo ammontano a 365 miliardi di tonnellate.

Estrazione del carbone

Al giorno d'oggi, il carbon fossile viene estratto in tre modi fondamentali. Ad esempio:

• metodo di carriera;
• estrazione mineraria tramite accessi;
• metodo minerario.

Il metodo di estrazione in cava viene utilizzato quando i giacimenti di carbone si trovano in superficie, a una profondità di circa cento metri o superiore.

Le cave comportano semplicemente lo scavo del terreno o della cava di sabbia da cui viene effettuata l'estrazione; di solito in questi casi il giacimento di carbone è piuttosto spesso, il che ne facilita l'estrazione.

Gli ingressi significano pozzi con un ampio angolo di inclinazione. Tutti i minerali estratti vengono trasportati verso l'alto lungo di esso, senza la necessità di utilizzare attrezzature serie o scavare un bacino.

In genere, i depositi in tali luoghi sono sottili e non sepolti particolarmente in profondità. Pertanto, il metodo di estrazione tramite accessi consente una produzione rapida senza costi speciali.

L'estrazione tramite miniera è il metodo più comune per estrarre minerali, allo stesso tempo il più produttivo, ma allo stesso tempo pericoloso. Le miniere vengono perforate a grandi profondità, raggiungendo diverse centinaia di metri. Tuttavia, ciò richiede un permesso che confermi la giustificazione di un lavoro di tale portata e la prova della presenza di depositi.

A volte le miniere possono raggiungere un chilometro o più di profondità e allungarsi per diversi chilometri, formando reti interconnesse di corridoi sotterranei. Nel XX secolo intorno alle miniere si formarono insediamenti e piccole città in cui vivevano i minatori e le loro famiglie.

È proprio a causa delle condizioni minerarie che il lavoro nelle miniere è considerato molto difficile e pericoloso, perché un numero enorme di volte le miniere sono crollate, seppellendo dozzine o addirittura centinaia di persone che vi lavoravano.

Applicazione del carbone

Il carbon fossile viene utilizzato in un'ampia varietà di campi. È ampiamente utilizzato come combustibile solido (scopo principale), nella metallurgia e nell'industria chimica, inoltre da esso vengono prodotti molti altri componenti.

È dal carbone che vengono prodotte alcune sostanze aromatiche, metalli, sostanze chimiche e si ottengono più di 360 altri prodotti trasformati.

A loro volta, le sostanze da esso prodotte hanno un valore di mercato decine di volte superiore, il metodo più costoso è considerato il metodo di trasformazione del carbone in combustibile liquido.

Per produrre 1 tonnellata di combustibile liquido, dovranno essere lavorate 2-3 tonnellate di carbone. Tutti gli scarti industriali ottenuti durante la lavorazione vengono spesso utilizzati per la produzione di materiali da costruzione.

Conclusione

Ci sono molti giacimenti di carbone sulla terra che vengono ancora attivamente estratti fino ad oggi. Nelle lezioni di biologia in quinta elementare e anche prima, nelle lezioni di storia naturale in seconda elementare, i bambini vengono introdotti a questo concetto. In questo lavoro abbiamo ripetuto brevemente i fatti di base sul carbone: origine, formula, qualità, composizione chimica e utilizzo, estrazione e molto altro.

Il carbone è una delle risorse più importanti ampiamente utilizzate nell’industria. Tuttavia, dovresti comunque fare attenzione quando interrompi il flusso naturale delle sostanze, perché lo sviluppo interrompe il sollievo e esaurisce gradualmente le riserve naturali.

Una città fantasma senza carbone. Questo era l'Hashima giapponese. Negli anni '30 fu riconosciuta come la più popolosa. In un minuscolo pezzo di terra stanno 5.000 persone. Lavoravano tutti nella produzione di carbone.

L'isola si è rivelata letteralmente costituita da una fonte di energia di pietra. Tuttavia, negli anni ’70, le riserve di carbone erano esaurite.

Tutti se ne sono andati. Tutto ciò che restava era l'isola scavata e gli edifici su di essa. Turisti e giapponesi chiamano Hashima un fantasma. L'isola mostra chiaramente l'importanza del carbone e l'incapacità dell'umanità di vivere senza di esso. Non c'è alternativa.

Ci sono solo tentativi per trovarla. Pertanto, prestiamo attenzione all'eroe moderno e non alle vaghe prospettive.

Descrizione e proprietà

Carboneè una roccia di origine organica. Ciò significa che la pietra è formata dai resti decomposti di piante e animali. Affinché formino uno spessore denso, sono necessari accumulo e compattazione costanti.

Condizioni adatte sul fondo dei serbatoi. Dove c'è depositi di carbone, una volta c'erano mari e laghi. Gli organismi morti affondarono sul fondo e furono schiacciati dalla colonna d'acqua. Ecco come si è formato. Il carbone è una conseguenza della sua ulteriore compressione sotto pressione non solo dell'acqua, ma anche di nuovi strati di materia organica.

Di base riserve di carbone appartengono all'era Paleozoica. Sono trascorsi 280.000.000 di anni dalla sua fine. Questa è l'era delle piante giganti e dei dinosauri, dell'abbondanza di vita sul pianeta. Non sorprende che fu allora che i depositi organici si accumularono in modo particolarmente attivo.

Molto spesso, il carbone si formava nelle paludi. Le loro acque hanno poco ossigeno, il che impedisce la completa decomposizione della materia organica.

Esternamente depositi di carbone assomigliano al legno bruciato. La composizione chimica della roccia è una miscela di composti aromatici di carbonio ad alto peso molecolare e sostanze volatili con acqua.

Le impurità minerali sono insignificanti. Il rapporto dei componenti non è stabile. A seconda della predominanza di alcuni elementi, si distinguono tipi di carbone. I principali includono l'antracite.

La varietà bruna del carbone è satura di acqua e quindi ha un basso potere calorifico. Si scopre che la roccia non è adatta come combustibile, come la pietra. E la lignite ha trovato altri usi. Quale?

A questo verrà prestata particolare attenzione. Nel frattempo, scopriamo perché la roccia satura d’acqua è chiamata marrone. Il motivo è il colore.

Il carbone è brunastro, senza lucentezza, friabile. Da un punto di vista geologico la massa può essere definita giovane. Cioè, i processi di "fermentazione" in esso contenuti non sono completati. Pertanto la pietra ha una bassa densità e durante la combustione si formano molte sostanze volatili.

Carbone fossile tipo antracite - completamente formato. È più denso, più duro, più nero, lucente. Ci vogliono 40.000.000 di anni perché la roccia marrone diventi così. L'antracite contiene un'elevata percentuale di carbonio, circa il 98%.

Naturalmente, il trasferimento di calore del carbone nero è elevato, il che significa che la pietra può essere utilizzata come combustibile.

Le formazioni di carbone si trovano più spesso nelle paludi

Le specie marroni in questo ruolo vengono utilizzate solo per il riscaldamento di case private. Non hanno bisogno di livelli energetici record.

Tutto ciò che serve è la facilità di gestione del carburante e l’antracite è problematica a questo riguardo. Accendere il carbone nero non è facile. I produttori e i ferrovieri si sono abituati. Ne vale la pena, perché non solo consuma molta energia, ma non sinterizza.

Carbone fossile: carburante, la cui combustione lascia cenere. Di cosa è fatto se la materia organica si trasforma in energia? Ricordi la nota sulle impurità minerali? È la componente inorganica della pietra che rimane sul fondo dei forni.

Molta cenere rimane nel deposito cinese nella provincia di Liuhuangou. I depositi di antracite bruciarono lì per quasi 130 anni. L'incendio venne domato solo nel 2004. Ogni anno venivano bruciate 2.000.000 di tonnellate di roccia.

Quindi fai i conti quanto carbone sprecato. Le materie prime potrebbero essere utili non solo come combustibile.

Applicazione del carbone

Il carbone è chiamato energia solare intrappolata nella pietra. L'energia può essere trasformata. Non deve essere termico.

L'energia ottenuta dalla combustione delle rocce viene convertita, ad esempio, in elettricità. Temperatura di combustione del carbone il tipo marrone arriva quasi a 2.000 gradi. Per ottenere elettricità dall’antracite ci vorranno circa 3.000 gradi Celsius.

Il carbone viene utilizzato come combustibile

Se parliamo del ruolo del carbone come combustibile, allora viene utilizzato non solo nella sua forma pura.

I laboratori hanno imparato come produrre combustibile liquido e gassoso da rocce organiche e gli stabilimenti metallurgici utilizzano da tempo il coke.

Si ottiene riscaldando il carbone a 1.100 gradi senza ossigeno. La coca cola è un combustibile che non dà fumo. Per i metallurgisti è importante anche la possibilità di utilizzare bricchette come riduttori di minerale di ferro. Quindi, la coca cola torna utile durante il casting.

La coca cola viene utilizzata anche come agente di miscelazione. Questo è il nome dato alla miscela degli elementi iniziali della futura lega. Essendo allentata dalla coca cola, la carica è più facile da sciogliere. A proposito, anche alcuni componenti delle leghe sono ottenuti dall'antracite.

Può anche contenere gallio come impurità, metalli rari che raramente si trovano altrove.

Vogliono anche acquistare carbone per la produzione di materiali compositi in grafite di carbonio. I compositi sono masse costituite da più componenti, con un confine chiaro tra loro.

I materiali creati artificialmente vengono utilizzati, ad esempio, nel settore dell'aviazione. Qui, i compositi aumentano la resistenza delle parti.

Le masse di carbonio possono resistere sia a temperature molto elevate che a basse temperature e vengono utilizzate nelle cremagliere di supporto della catenaria.

In generale, i compositi si sono affermati saldamente in tutti gli ambiti della vita. I ferrovieri li stanno posando su nuove piattaforme.

I supporti per le strutture edilizie sono realizzati con materie prime nanomodificate. In medicina, i compositi vengono utilizzati per riempire scheggiature nelle ossa e altri danni che non possono essere sostituiti con protesi metalliche. Qui che tipo di carbone multiforme e multifunzionale.

I chimici hanno sviluppato un metodo per produrre plastica dal carbone. Allo stesso tempo, i rifiuti non scompaiono. La frazione di bassa qualità viene pressata in bricchette.

Servono come combustibile, adatto sia per case private che per officine industriali. Le bricchette combustibili contengono un minimo di idrocarburi. Sono loro, infatti, le femmine preziose in carbone.

Da esso si ottengono resine pure di benzene, toluene, xileni e cumorane. Questi ultimi, ad esempio, servono come base per prodotti vernicianti e materiali per finiture interne come il linoleum.

Alcuni idrocarburi sono aromatici. Le persone hanno familiarità con l'odore della naftalina. Ma poche persone sanno che è prodotto dal carbone.

In chirurgia, la naftalene funge da antisettico. In casa, la sostanza combatte le tarme. Inoltre, la naftalene può proteggere dai morsi di numerosi insetti. Tra questi: mosche, tafani, tafani.

Totale, carbone in sacchi acquisto per la produzione di oltre 400 tipologie di prodotti.

Molti di essi sono sottoprodotti ottenuti dalla produzione di coke. È interessante notare che il costo delle linee aggiuntive è generalmente superiore a quello del coke.

Se consideriamo la differenza media tra carbone e beni da esso ricavati, è di 20-25 volte.

Cioè, la produzione è molto redditizia e si ripaga rapidamente. Pertanto, non sorprende che gli scienziati siano alla ricerca di sempre più nuove tecnologie per la lavorazione delle rocce sedimentarie. Ci deve essere offerta per una domanda crescente. Conosciamolo.

Estrazione del carbone

I depositi di carbone sono chiamati bacini. Nel mondo se ne contano oltre 3.500 e la superficie totale dei bacini rappresenta circa il 15% della superficie terrestre. Gli Stati Uniti hanno la maggior quantità di carbone.

Qui è concentrato il 23% delle riserve mondiali. Carbone fossile in Russia– si tratta del 13% delle riserve totali. La Cina ha il bronzo. Nelle sue profondità è nascosto l'11% della roccia.

La maggior parte di loro sono antracite. In Russia, il rapporto tra lignite e nero è approssimativamente lo stesso. Negli Stati Uniti prevale il tipo di roccia marrone, il che riduce l'importanza dei depositi. Nonostante l’abbondanza di lignite, i depositi statunitensi colpiscono non solo in termini di volume, ma anche di dimensioni.

Le riserve del solo bacino carbonifero degli Appalachi ammontano a 1.600 miliardi di tonnellate. Il bacino più grande della Russia, in confronto, immagazzina solo 640 miliardi di tonnellate di roccia. Stiamo parlando del deposito di Kuznetsk.

Si trova nella regione di Kemerovo. Un paio di bacini più promettenti sono stati scoperti in Yakutia e Tyva. Nella prima regione i depositi erano chiamati Elga e nella seconda Elegezia. I depositi di Yakutia e Tyva sono di tipo chiuso. Cioè, la roccia non è vicino alla superficie, ma in profondità.

È necessario costruire miniere, ingressi, pozzi. È edificante prezzo del carbone. Ma l’entità dei depositi costa denaro. Per quanto riguarda il bacino di Kuznetsk, operano in un sistema misto. Circa il 70% delle materie prime vengono estratte dalle profondità mediante metodi idraulici.

Il 30% del carbone viene estratto a cielo aperto utilizzando i bulldozer. Sono sufficienti se la roccia si trova in prossimità della superficie e gli strati di copertura sono sciolti.

Anche il carbone viene estratto apertamente in Cina. La maggior parte dei giacimenti cinesi si trova lontano dalle città. Tuttavia, ciò non ha impedito che uno dei depositi causasse disagi alla popolazione del Paese. Questo è successo nel 2010.

Pechino ha aumentato notevolmente le richieste di carbone dalla Mongolia Interna. È considerata una provincia della Repubblica popolare cinese. Così tanti camion carichi di merci hanno preso la strada che la Highway 110 è stata fermata per quasi 10 giorni. L'ingorgo è iniziato il 14 agosto e si è risolto solo il 25.

È vero, tutto ciò non sarebbe potuto accadere senza i lavori stradali. I camion del carbone peggiorarono la situazione. L'autostrada 110 è una strada statale. Quindi, non solo il carbone subì ritardi nel trasporto, ma anche altri contratti furono minacciati.

È possibile trovare video su Internet in cui gli automobilisti che guidavano lungo un'autostrada cinese nell'agosto 2010 riferiscono che ci sono voluti circa 5 giorni per percorrere un tratto di 100 chilometri.

La lignite è un carbone fossile duro formato da torba, contiene il 65-70% di carbonio, ha un colore bruno, il più giovane dei carboni fossili. Viene utilizzato come combustibile locale e anche come materia prima chimica. Contengono molta acqua (43%) e quindi hanno un basso potere calorifico. Inoltre contengono una grande quantità di sostanze volatili (fino al 50%). Si formano da residui organici morti sotto pressione di carico e sotto l'influenza di temperature elevate a una profondità di circa 1 chilometro.

Formula chimica

Designazione convenzionale della composizione chimica e della struttura delle sostanze utilizzando simboli di elementi chimici, segni numerici e ausiliari (parentesi, trattini, ecc.). Le formule chimiche sono parte integrante del linguaggio chimico; sulla base vengono compilati diagrammi ed equazioni delle reazioni chimiche, nonché la classificazione chimica e la nomenclatura delle sostanze.

Una formula chimica può indicare o riflettere:

1 molecola o 1 mole di una sostanza;

composizione qualitativa (da quali elementi chimici è composta la sostanza);

composizione quantitativa (quanti atomi di ciascun elemento contiene una molecola reale o condizionale di una sostanza).

La formula HNO3 sta per:

acido nitrico;

1 molecola di acido nitrico o 1 mole di acido nitrico;

composizione qualitativa: la molecola dell'acido nitrico è costituita da idrogeno, azoto e ossigeno;

composizione quantitativa: una molecola di acido nitrico contiene un atomo dell'elemento idrogeno, un atomo dell'elemento azoto, tre atomi dell'elemento ossigeno.

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Attualmente si distinguono i seguenti tipi di formule chimiche:

La formula più semplice . Può essere ottenuto sperimentalmente determinando il rapporto degli elementi chimici in una sostanza utilizzando i valori di massa atomica degli elementi. Quindi, la formula più semplice dell'acqua è H2O e la formula più semplice del benzene è CH (a differenza di C6H6 - vero, vedi sotto). Gli atomi nelle formule sono indicati dai segni degli elementi chimici e le loro quantità relative sono indicate da numeri in formato pedice.

Vera formula. Può essere ottenuto se si conosce il peso molecolare della sostanza. La vera formula dell'acqua è H2O, che coincide con quella più semplice. La vera formula del benzene è C6H6, che è diversa da quella più semplice. Le vere formule sono anche chiamate formule grossolane o empiriche. Riflettono la composizione, ma non la struttura, delle molecole di una sostanza. La vera formula mostra il numero esatto di atomi di ciascun elemento in una molecola. Questa quantità corrisponde a un indice, un piccolo numero dopo il simbolo dell'elemento corrispondente. Se l'indice è 1, cioè nella molecola c'è solo un atomo di un dato elemento, tale indice non è indicato.

Formula razionale. Le formule razionali evidenziano gruppi di atomi caratteristici di classi di composti chimici. Ad esempio, per gli alcoli viene assegnato il gruppo -OH. Quando si scrive una formula razionale, tali gruppi di atomi sono racchiusi tra parentesi (OH). Il numero di gruppi ripetuti è indicato da numeri in formato pedice, posizionati immediatamente dopo la parentesi di chiusura. Le parentesi quadre vengono utilizzate per riflettere la struttura dei composti complessi. Ad esempio, K4 è esacianocobaltato di potassio. Le formule razionali si trovano spesso in forma semiespansa, quando alcuni degli stessi atomi sono mostrati separatamente per riflettere meglio la struttura della molecola di una sostanza.

Formula strutturale. Mostra graficamente la disposizione relativa degli atomi in una molecola. I legami chimici tra gli atomi sono indicati da linee. Esistono formule bidimensionali (2D) e tridimensionali (3D). Quelli bidimensionali riflettono la struttura della materia su un piano. Quelli tridimensionali consentono di rappresentarne la composizione, la posizione relativa, le connessioni e le distanze tra gli atomi più vicino ai modelli teorici della struttura della materia.

La formula più semplice è C2H6O

Formula vera, empirica o lorda: C2H6O

Formula razionale: C2H5OH

Formula razionale in forma semiespansa: CH3CH2OH

Formula strutturale (2D).

Sin dai tempi antichi, l'umanità ha utilizzato il carbone come una delle fonti di energia. E oggi questo minerale è usato abbastanza ampiamente. A volte si chiama energia solare, che è conservata nella pietra.

Applicazione

Il carbone viene bruciato per produrre calore, che viene utilizzato per l'acqua calda e il riscaldamento delle case. Il minerale viene utilizzato nei processi di fusione dei metalli. Nelle centrali termoelettriche il carbone viene convertito in elettricità mediante combustione.

I progressi scientifici hanno permesso di utilizzare questa preziosa sostanza in modo diverso. Pertanto, l'industria chimica ha padroneggiato con successo una tecnologia che consente di ottenere combustibile liquido dal carbone, nonché da metalli rari come germanio e gallio. Attualmente da minerali pregiati viene estratta la grafite di carbonio con un'elevata concentrazione di carbonio. Sono stati inoltre sviluppati metodi per produrre plastica e combustibili gassosi ad alto contenuto calorico dal carbone.

Una frazione molto bassa di carbone di bassa qualità e la sua polvere dopo la lavorazione vengono pressate in bricchette. Questo materiale è ottimo per il riscaldamento di abitazioni private e locali industriali. In generale, producono più di quattrocento tipi di prodotti diversi dopo la lavorazione chimica a cui è sottoposto il carbone. Il prezzo di tutti questi prodotti è decine di volte superiore al costo delle materie prime originali.

Negli ultimi secoli, l'umanità ha utilizzato attivamente il carbone come combustibile necessario per ottenere e convertire energia. Inoltre, la necessità di questa preziosa risorsa è aumentata di recente. Ciò è facilitato dallo sviluppo dell'industria chimica, nonché dalla necessità di elementi preziosi e rari da essa ottenuti. A questo proposito, la Russia sta attualmente conducendo un’intensa esplorazione di nuovi giacimenti, creando miniere e cave e costruendo imprese per la lavorazione di questa preziosa materia prima.

Origine del fossile

Nei tempi antichi, la Terra aveva un clima caldo e umido in cui si sviluppava rapidamente una varietà di vegetazione. Fu da questo che successivamente si formò il carbone. L'origine di questo fossile risiede nell'accumulo di miliardi di tonnellate di vegetazione morta sul fondo delle paludi, dove erano ricoperte di sedimenti. Da allora sono trascorsi circa 300 milioni di anni. Sotto la potente pressione di sabbia, acqua e rocce varie, la vegetazione si è lentamente decomposta in un ambiente privo di ossigeno. Sotto l'influenza delle alte temperature generate dal magma vicino, questa massa si è indurita e si è gradualmente trasformata in carbone. L'origine di tutti i depositi esistenti ha solo questa spiegazione.

Riserve minerarie e loro produzione

Ci sono grandi giacimenti di carbone sul nostro pianeta. In totale, secondo gli esperti, le viscere della terra contengono quindici trilioni di tonnellate di questo minerale. Inoltre, l'estrazione del carbone è al primo posto in termini di volume. Ammonta a 2,6 miliardi di tonnellate all'anno, ovvero 0,7 tonnellate per abitante del nostro pianeta.

I depositi di carbone in Russia si trovano in varie regioni. Inoltre, in ognuno di essi il minerale ha caratteristiche diverse e ha una propria profondità di occorrenza. Di seguito è riportato un elenco che include i maggiori giacimenti di carbone in Russia:

1. Si trova nella parte sud-orientale della Yakutia. La profondità del carbone in questi luoghi consente l'estrazione a cielo aperto del minerale. Ciò non richiede costi speciali, il che riduce il costo del prodotto finale.
2. Campo di Tuva. Secondo gli esperti, sul suo territorio si trovano circa 20 miliardi di tonnellate di minerali. Il deposito è molto interessante per lo sviluppo. Il fatto è che l'ottanta per cento dei suoi depositi si trova in uno strato, spesso 6-7 metri.
3. Depositi di Minusinsk. Si trovano nella Repubblica di Khakassia. Si tratta di diversi depositi, i più grandi dei quali sono Chernogorskoye e Izykhskoye. Le riserve del pool sono basse. Secondo gli esperti si va dai 2 ai 7 miliardi di tonnellate. Qui viene estratto il carbone, molto pregiato per le sue caratteristiche. Le proprietà del minerale sono tali che quando brucia si registra una temperatura molto elevata.
4. Questo giacimento, situato nella Siberia occidentale, produce un prodotto utilizzato nella metallurgia ferrosa. Il carbone estratto in questi luoghi viene utilizzato per la coke. Il volume dei depositi qui è semplicemente enorme.
5. Questo deposito produce un prodotto di altissima qualità. La massima profondità dei depositi minerali raggiunge i cinquecento metri. L'estrazione mineraria viene effettuata sia a cielo aperto che nelle miniere.

Il carbon fossile in Russia viene estratto nel bacino carbonifero di Pechora. I depositi vengono sviluppati attivamente anche nella regione di Rostov.

Selezione del carbone per il processo produttivo

C'è bisogno di diversi gradi di minerali in diversi settori. Quali differenze ha il carbone? Le proprietà e le caratteristiche qualitative di questo prodotto variano ampiamente.

Ciò accade anche se il carbone ha la stessa marcatura. Il fatto è che le caratteristiche di un fossile dipendono dal luogo della sua estrazione. Ecco perché ogni impresa, quando sceglie il carbone per la propria produzione, deve familiarizzare con le sue caratteristiche fisiche.

Proprietà

Il carbone differisce nelle seguenti proprietà:

Grado di arricchimento

A seconda dello scopo di utilizzo è possibile acquistare diversi tipi di carbone. Le proprietà del carburante diventano chiare in base al grado del suo arricchimento. Evidenziare:

1. Concentrati. Tale combustibile viene utilizzato nella produzione di elettricità e calore.

2. Prodotti industriali. Sono utilizzati in metallurgia.

3. frazione fine di carbone (fino a sei millimetri), nonché polvere derivante dalla frantumazione delle rocce. Dai fanghi si formano bricchette che hanno buone proprietà prestazionali per le caldaie domestiche a combustibile solido.

Grado di coalificazione

Secondo questo indicatore, si distinguono:

1. Carbone marrone. Questo è lo stesso carbone, formato solo parzialmente. Le sue proprietà sono leggermente peggiori di quelle del carburante di qualità superiore. La lignite produce poco calore durante la combustione e si sbriciola durante il trasporto. Inoltre, ha la tendenza a bruciare spontaneamente.

2. Carbone. Questo tipo di carburante ha un gran numero di gradi (gradi), le cui proprietà sono diverse. È ampiamente utilizzato nei settori dell'energia e della metallurgia, dell'edilizia abitativa e dei servizi comunali e nelle industrie chimiche.

3. Antracite. Questo è il tipo di carbone della massima qualità.

Le proprietà di tutte queste forme di minerali differiscono in modo significativo l'una dall'altra. Pertanto, la lignite ha il potere calorifico più basso e l'antracite ha il più alto. Qual è il miglior carbone da acquistare? Il prezzo deve essere economicamente fattibile. Sulla base di ciò, il costo e il calore specifico sono nel rapporto ottimale per il carbone semplice (entro 220 dollari per tonnellata).

Classificazione per dimensione

Quando si sceglie il carbone, è importante conoscerne le dimensioni. Questo indicatore è crittografato nel grado minerale. Quindi, il carbone può essere:

- “P” - lastra, composta da pezzi di grandi dimensioni superiori a 10 cm.

- “K” - grande, le cui dimensioni vanno da 5 a 10 cm.

- “O” - noce, è anche piuttosto grande, con dimensioni dei frammenti da 2,5 a 5 cm.

- “M” - piccolo, con piccoli pezzi di 1,3-2,5 cm.

- "C" - seme - una frazione economica per la combustione a lungo termine con dimensioni di 0,6-1,3 cm.

- “Ш” - un pezzo, costituito principalmente da polvere di carbone, destinato alla bricchettatura.

- "R" - ordinario o non standard, in cui possono esserci fazioni di varie dimensioni.

Proprietà della lignite

Questo è il carbone di qualità inferiore. Il suo prezzo è il più basso (circa cento dollari la tonnellata). formatosi in antiche paludi premendo la torba ad una profondità di circa 0,9 km. Questo è il combustibile più economico contenente una grande quantità di acqua (circa il 40%).

Inoltre, la lignite ha un calore di combustione piuttosto basso. Contiene una grande quantità (fino al 50%) di gas volatili. Se usi la lignite per accendere una stufa, le sue caratteristiche qualitative assomiglieranno alla legna da ardere grezza. Il prodotto brucia intensamente, produce molto fumo e lascia una grande quantità di cenere. Le bricchette vengono spesso preparate con queste materie prime. Hanno buone caratteristiche prestazionali. Il loro prezzo varia da otto a diecimila rubli per tonnellata.

Proprietà del carbone

Questo carburante è di qualità superiore. Il carbone è una roccia di colore nero e con una superficie opaca, semiopaca o lucida.

Questo tipo di combustibile contiene solo dal 5 al 6% di umidità, motivo per cui ha un elevato potere calorifico. Rispetto alla legna da ardere di quercia, ontano e betulla, il carbone produce 3,5 volte più calore. Lo svantaggio di questo tipo di combustibile è l'elevato contenuto di ceneri. Il prezzo del carbon fossile in estate e autunno varia da 3.900 a 4.600 rubli per tonnellata. In inverno, il costo di questo carburante aumenta del venti-trenta per cento.

Stoccaggio del carbone

Se il carburante è destinato ad essere utilizzato per un lungo periodo di tempo, deve essere collocato in un apposito capannone o bunker. Lì dovrebbe essere protetto dalla luce solare diretta e dalle precipitazioni.

Se le pile di carbone sono grandi, durante lo stoccaggio è necessario monitorare costantemente le loro condizioni. Piccole frazioni in combinazione con alta temperatura e umidità possono accendersi spontaneamente.