Άνθρακας: ιδιότητες. Σκληρός άνθρακας: προέλευση, εξόρυξη, τιμή

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Από την αρχαιότητα, η ανθρωπότητα χρησιμοποιεί τον άνθρακα ως μία από τις πηγές ενέργειας. Και σήμερα αυτό το ορυκτό χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως. Μερικές φορές ονομάζεται ηλιακή ενέργεια, η οποία διατηρείται στην πέτρα.

Αίτηση

Ο άνθρακας καίγεται για την παραγωγή θερμότητας που χρησιμοποιείται για ζεστό νερό και θέρμανση σπιτιού. Το ορυκτό χρησιμοποιείται στις τεχνολογικές διαδικασίες τήξης μετάλλων. Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί μετατρέπουν τον άνθρακα σε ηλεκτρική ενέργεια με την καύση του.

Η επιστημονική πρόοδος κατέστησε δυνατή τη χρήση αυτής της πολύτιμης ουσίας με άλλους τρόπους. Έτσι, στη χημική βιομηχανία, έχει κατακτηθεί με επιτυχία μια τεχνολογία που καθιστά δυνατή την απόκτηση υγρού καυσίμου από άνθρακα, καθώς και από τέτοια σπάνια μέταλλα όπως το γερμάνιο και το γάλλιο. Σύνθετα υλικά άνθρακα-γραφίτη με υψηλή συγκέντρωση άνθρακα εξάγονται αυτήν τη στιγμή από ένα πολύτιμο απολίθωμα. Έχουν επίσης αναπτυχθεί μέθοδοι για την παραγωγή πλαστικών και αερίων καυσίμων με υψηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες από άνθρακα.

Πολύ χαμηλό κλάσμα άνθρακα χαμηλής ποιότητας και η σκόνη του συμπιέζονται σε μπρικέτες μετά την επεξεργασία. Αυτό το υλικό είναι εξαιρετικό για τη θέρμανση ιδιωτικών κατοικιών και βιομηχανικών χώρων. Γενικάπαράγουν περισσότερα από τετρακόσια είδη διαφόρων προϊόντων μετά από χημική επεξεργασία, τα οποία υποβάλλονται σε άνθρακα. Η τιμή όλων αυτών των προϊόντων είναι δεκάδες φορές υψηλότερη από το κόστος των πρώτων υλών.

Τους τελευταίους αιώνες, η ανθρωπότητα χρησιμοποιεί ενεργά τον άνθρακα ως καύσιμο απαραίτητο για την απόκτηση και τη μετατροπή ενέργειας. Επιπλέον, η ανάγκη για αυτό το πολύτιμο ορυκτό έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια. Αυτό διευκολύνεται από την ανάπτυξη της χημικής βιομηχανίας, καθώς και από την ανάγκη για πολύτιμα και σπάνια στοιχεία που λαμβάνονται από αυτήν. Από αυτή την άποψη, η εντατική εξερεύνηση νέων κοιτασμάτων βρίσκεται σε εξέλιξη στη Ρωσία, δημιουργούνται ορυχεία και λατομεία, δημιουργούνται επιχειρήσεις για την επεξεργασία αυτής της πολύτιμης πρώτης ύλης.

Προέλευση του απολιθώματος

Στην αρχαιότητα, η Γη είχε ένα ζεστό και υγρό κλίμα, στο οποίο άκμασε ποικίλη βλάστηση. Από αυτό σχηματίστηκε αργότερα ο άνθρακας. Η προέλευση αυτού του απολιθώματος έγκειται στη συσσώρευση δισεκατομμυρίων τόνων νεκρής βλάστησης στον πυθμένα των βάλτων, όπου καλύφθηκαν με ίζημα. Από τότε έχουν περάσει περίπου 300 εκατομμύρια χρόνια. Κάτω από την ισχυρή πίεση της άμμου, του νερού και των διαφόρων πετρωμάτων, η βλάστηση αποσυντέθηκε αργά σε ένα περιβάλλον χωρίς οξυγόνο. Υπό την επίδραση των υψηλών θερμοκρασιών, που δόθηκαν από το κοντινό μάγμα, η μάζα αυτή στερεοποιήθηκε, η οποία σταδιακά μετατράπηκε σε άνθρακα. Η προέλευση όλων των υπαρχόντων καταθέσεων έχει μόνο μια τέτοια εξήγηση.

Αποθέματα ορυκτών και η παραγωγή τους

Υπάρχουν μεγάλα κοιτάσματα στον πλανήτη μαςκάρβουνο. Συνολικά, σύμφωνα με τους ειδικούς, τα έγκατα της γης αποθηκεύουν δεκαπέντε τρισεκατομμύρια τόνους αυτού του ορυκτού. Εξάλλου, η εξόρυξη άνθρακα ως προς τον όγκο του βρίσκεται στην πρώτη θέση. Είναι 2,6 δισεκατομμύρια τόνοι ετησίως, ή 0,7 τόνοι ανά κάτοικο του πλανήτη μας.

Τα κοιτάσματα άνθρακα στη Ρωσία βρίσκονται σε διαφορετικές περιοχές. Επιπλέον, σε καθένα από αυτά, το ορυκτό έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά και έχει το δικό του βάθος εμφάνισης. Ακολουθεί μια λίστα που περιλαμβάνει τα μεγαλύτερα κοιτάσματα σκληρού άνθρακα στη Ρωσία:

1. Κατάθεση Έλγα. Βρίσκεται στο νοτιοανατολικό τμήμα της Yakutia. Το βάθος του άνθρακα σε αυτά τα μέρη επιτρέπει την εξόρυξη ανοιχτού λάκκου. Αυτό δεν απαιτεί ειδικό κόστος, το οποίο επηρεάζει τη μείωση του κόστους του τελικού προϊόντος.
2. πεδίο Tuva. Σύμφωνα με τους ειδικούς, υπάρχουν περίπου 20 δισεκατομμύρια τόνοι ορυκτών στο έδαφός της. Η κατάθεση είναι πολύ ελκυστική για ανάπτυξη. Το γεγονός είναι ότι το ογδόντα τοις εκατό των κοιτασμάτων του βρίσκονται σε ένα στρώμα, το οποίο έχει πάχος 6-7 μέτρα.
3. Καταθέσεις Μινουσίνσκ. Βρίσκονται στη Δημοκρατία της Χακασιάς. Πρόκειται για πολλά κοιτάσματα, τα μεγαλύτερα από τα οποία είναι το Chernogorskoye και το Izykhskoye. Τα αποθέματα της πισίνας είναι μικρά. Σύμφωνα με τους ειδικούς, κυμαίνονται από 2 έως 7 δισεκατομμύρια τόνους. Εδώ εξορύσσεται άνθρακας, που είναι πολύ πολύτιμος ως προς τα χαρακτηριστικά του. Οι ιδιότητες του ορυκτού είναι τέτοιες που όταν καίγεται, ένα πολύ υψηλόθερμοκρασία.
4. Λεκάνη άνθρακα Kuznetsk. Αυτό το κοίτασμα, που βρίσκεται στα δυτικά της Σιβηρίας, παρέχει ένα προϊόν που χρησιμοποιείται στη σιδηρούχα μεταλλουργία. Ο άνθρακας που εξορύσσεται σε αυτά τα μέρη πηγαίνει για οπτάνθρακα. Ο όγκος των καταθέσεων εδώ είναι απλά τεράστιος.
5. Κουζνέτσκ Αλατάου. Αυτή η κατάθεση δίνει ένα προϊόν της υψηλότερης ποιότητας. Το μεγαλύτερο βάθος των κοιτασμάτων ορυκτών φτάνει τα πεντακόσια μέτρα. Η εξόρυξη πραγματοποιείται τόσο σε ανοιχτά κοψίματα όσο και σε ορυχεία.

Ο άνθρακας στη Ρωσία εξορύσσεται στη λεκάνη άνθρακα Pechora. Οι καταθέσεις αναπτύσσονται επίσης ενεργά στην περιοχή του Ροστόφ.

Επιλογή άνθρακα για την παραγωγική διαδικασία

Σε διαφορετικούς κλάδους υπάρχει ανάγκη για διαφορετικές ποιότητες ορυκτών. Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ λιθάνθρακα; Οι ιδιότητες και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά αυτού του προϊόντος ποικίλλουν πολύ.

Αυτό συμβαίνει ακόμα κι αν το κάρβουνο έχει την ίδια ετικέτα. Γεγονός είναι ότι τα χαρακτηριστικά ενός απολιθώματος εξαρτώνται από τον τόπο εξαγωγής του. Γι' αυτό κάθε επιχείρηση, επιλέγοντας άνθρακα για την παραγωγή της, θα πρέπει να εξοικειωθεί με τα φυσικά χαρακτηριστικά του.

Ιδιότητες

Ο άνθρακας διαφέρει στις ακόλουθες ιδιότητες:

1. Πυκνότητα. Αυτό είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά, το οποίο κυμαίνεται από 1,28 έως 1,53 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Με αυξανόμενες τιμές πυκνότητας, η ειδική θερμότητα καύσης του σκληρού άνθρακα αυξάνεται.



2. Περιεκτικότητα άνθρακα. Αυτό το ποσοστό κυμαίνεται από 75 έως 97 τοις εκατό. Με υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα στο καύσιμο, υπάρχει μικρότερος όγκος για ξένες ακαθαρσίες. Αυτό σας επιτρέπει να λαμβάνετε τη μέγιστη ποσότητα ενέργειας κατά την καύση του προϊόντος.
3. Μηχανική αντοχή. Αυτό το χαρακτηριστικό καθορίζει την ικανότητα του απολιθώματος να αντέχει τη μεταφορά. Αυτή η παράμετρος κυμαίνεται από 40 κιλά ανά τετραγωνικό εκατοστό (για καφέ άνθρακα) έως 300 (για ανθρακίτες).
4. Περιεκτικότητα σε θείο. Στη γωνία μπορεί να είναι από 0,5 έως 5,4 τοις εκατό. Με μικρότερη τιμή αυτής της τιμής, είναι ασφαλέστερο να χρησιμοποιείτε καύσιμο.
5. Απόδοση πτητικών συστατικών (2-45%).
6. Υγρασία. Το καύσιμο μπορεί να περιέχει από 4 έως 15 τοις εκατό υγρασία. Από αυτόν τον δείκτη εξαρτάται άμεσα από το εάν ο άνθρακας είναι αποτελεσματικός όταν καίγεται. Οι ιδιότητες ενός πιο υγρού προϊόντος διαφέρουν θεμελιωδώς από ενός ξηρού. Αυτός ο άνθρακας θρυμματίζεται και υφίσταται ταχεία διάβρωση.
7. Περιεχόμενο τέφρας. Αυτό το χαρακτηριστικό υποδεικνύει την ποσότητα των άκαυλων μειγμάτων που περιέχονται στο απολίθωμα. Με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε τέφρα, αυξάνεται η ειδική θερμοχωρητικότητα. Οι ανθρακίτες έχουν το χαμηλότερο ποσοστό άκαυστων μειγμάτων. Είναι εντός 2%. Για θέρμανση, μια περιεκτικότητα σε τέφρα τριάντα τοις εκατό είναι αποδεκτή. Η υψηλότερη τιμή αυτού του χαρακτηριστικού είναι 45%.
8. Ειδική θερμογόνος δύναμη. Αυτός ο δείκτης κυμαίνεται από 6500 έως 8600 kcal / kg. Χαρακτηρίζει την ποσότητα θερμότητας που παράγεται κατά την καύση ενός κιλού καυσίμου.

Βαθμός εμπλουτισμού

Ανάλογα με τον σκοπόχρήση, μπορούν να αγοραστούν διάφορα κάρβουνα. Σε αυτή την περίπτωση, οι ιδιότητες του καυσίμου γίνονται σαφείς με βάση τον βαθμό εμπλουτισμού του. Highlight:

1. συμπυκνώματα. Τέτοιο καύσιμο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας.

2. βιομηχανικά προιόντα. Χρησιμοποιούνται στη μεταλλουργία.

3. Λάσπη. Αυτό είναι ένα λεπτό κλάσμα άνθρακα (μέχρι έξι χιλιοστά), καθώς και σκόνη που προκύπτει από τη σύνθλιψη πετρωμάτων. Η λάσπη χρησιμοποιείται για το σχηματισμό μπρικέτες, οι οποίες έχουν καλές ιδιότητες απόδοσης για οικιακούς λέβητες στερεών καυσίμων.

Βαθμός ενανθράκωσης

Σύμφωνα με αυτόν τον δείκτη, διακρίνουν:

1. Λιγνίτης. Αυτός είναι ο ίδιος άνθρακας, σχηματισμένος μόνο μερικώς. Οι ιδιότητές του είναι κάπως χειρότερες από αυτές του καυσίμου υψηλότερης ποιότητας. Ο καφές άνθρακας παράγει χαμηλή θερμότητα κατά την καύση και θρυμματίζεται κατά τη μεταφορά. Επιπλέον, έχει τάση για αυτόματη καύση.

2. Κάρβουνο. Αυτός ο τύπος καυσίμου έχει μεγάλο αριθμό ποιοτήτων (μάρκες), οι ιδιότητες των οποίων είναι διαφορετικές. Χρησιμοποιείται ευρέως στην ενέργεια και τη μεταλλουργία, τη στέγαση και τις κοινοτικές υπηρεσίες και τη χημική βιομηχανία.

3. Ανθρακίτες. Αυτός είναι ο πιο ποιοτικός τύπος λιθάνθρακα.

Οι ιδιότητες όλων αυτών των μορφών ορυκτών διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Έτσι, ο καφές άνθρακας χαρακτηρίζεται από τη χαμηλότερη θερμογόνο δύναμη και οι ανθρακίτες είναι οι υψηλότεροι. Ποιο είναι το καλύτερο κάρβουνο για αγορά; Η τιμή πρέπει να είναι οικονομικά εφικτή. Με βάση αυτό, το κόστος και η ειδική θερμότητα βρίσκονται στη βέλτιστη αναλογία για απλό άνθρακα (εντός220 $ ανά τόνο).

Ταξινόμηση μεγέθους

Όταν επιλέγετε κάρβουνο, είναι σημαντικό να γνωρίζετε τις διαστάσεις του. Αυτός ο δείκτης είναι κρυπτογραφημένος στην ποιότητα του ορυκτού. Έτσι, ο άνθρακας συμβαίνει:

- "P" - πλάκα, η οποία είναι μεγάλα κομμάτια άνω των 10 cm.

- "K" - μεγάλο, το μέγεθος του οποίου είναι από 5 έως 10 cm.

- "O" - ένα παξιμάδι, είναι επίσης αρκετά μεγάλο, με μεγέθη θραυσμάτων από 2,5 έως 5 cm.

- "M" - μικρό, με μικρά κομμάτια 1, 3-2, 5 cm.

- "C" - σπόρος - φθηνό κλάσμα για μακρύ σιγαστήρα με διαστάσεις 0,6-1,3 cm.

- "Sh" - ένα κομμάτι, το οποίο είναι κυρίως σκόνη άνθρακα, που προορίζεται για μπρικετοποίηση.

- "P" - συνηθισμένο ή μη τυπικό, στο οποίο μπορεί να υπάρχουν κλάσματα διαφόρων μεγεθών.

Ιδιότητες του καφέ άνθρακα

Αυτός είναι ο λιθάνθρακας χαμηλότερης ποιότητας. Η τιμή του είναι η χαμηλότερη (περίπου εκατό δολάρια ανά τόνο). Ο καφές άνθρακας σχηματίστηκε σε αρχαίους βάλτους με συμπίεση τύρφης σε βάθος περίπου 0,9 km. Αυτό είναι το φθηνότερο καύσιμο, που περιέχει μεγάλη ποσότητα νερού (περίπου 40%).

Επιπλέον, ο λιγνίτης έχει αρκετά χαμηλή θερμογόνο δύναμη. Περιέχει μεγάλη ποσότητα (έως 50%) πτητικών αερίων. Εάν χρησιμοποιείτε καφέ άνθρακα για τον κλίβανο, τότε όσον αφορά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του θα μοιάζει με ακατέργαστο καυσόξυλο. Το προϊόν καίγεται έντονα, καπνίζει έντονα και αφήνει πίσω του μεγάλη ποσότητα στάχτης. Οι μπρικέτες παρασκευάζονται συχνά από αυτή την πρώτη ύλη. Έχουν καλά χαρακτηριστικά απόδοσης. Η τιμή τουςκυμαίνεται από οκτώ έως δέκα χιλιάδες ρούβλια ανά τόνο.

Ιδιοκτησίες άνθρακα

Αυτό το καύσιμο είναι καλύτερης ποιότητας. Ο άνθρακας είναι ένας βράχος που έχει μαύρο χρώμα και έχει ματ, ημι-ματ ή γυαλιστερή επιφάνεια.

Αυτό το είδος καυσίμου περιέχει μόνο πέντε έως έξι τοις εκατό υγρασία, γι' αυτό και έχει υψηλή θερμιδική αξία. Σε σύγκριση με τα καυσόξυλα βελανιδιάς, σκλήθρας και σημύδας, ο άνθρακας δίνει 3,5 φορές περισσότερη θερμότητα. Το μειονέκτημα αυτού του τύπου καυσίμου είναι η υψηλή περιεκτικότητά του σε τέφρα. Η τιμή του άνθρακα το καλοκαίρι και το φθινόπωρο κυμαίνεται από 3900 έως 4600 ρούβλια ανά τόνο. Το χειμώνα, το κόστος αυτού του καυσίμου αυξάνεται κατά είκοσι έως τριάντα τοις εκατό.

Αποθήκευση άνθρακα

Αν το καύσιμο υποτίθεται ότι χρησιμοποιείται για μεγάλο χρονικό διάστημα, τότε πρέπει να τοποθετηθεί σε ειδικό υπόστεγο ή αποθήκη. Εκεί θα πρέπει να προστατεύεται από το άμεσο ηλιακό φως και τη βροχή.

Εάν οι σωροί άνθρακα είναι μεγάλοι, τότε κατά την αποθήκευση είναι απαραίτητο να παρακολουθείτε συνεχώς την κατάστασή τους. Τα λεπτά κλάσματα σε συνδυασμό με υψηλή θερμοκρασία και υγρασία μπορούν να αναφλεγούν αυθόρμητα.