Άνθρακας: ταξινόμηση, τύποι, ποιότητες, χαρακτηριστικά, χαρακτηριστικά καύσης, θέσεις εξόρυξης, εφαρμογή και σημασία για την οικονομία

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-17 18:46

Ο άνθρακας είναι μια πολύ ποικιλόμορφη και πολύπλευρη ένωση. Λόγω της ιδιαιτερότητας του σχηματισμού του στα έγκατα της γης, μπορεί να έχει πολύ διαφορετικά χαρακτηριστικά. Ως εκ τούτου, συνηθίζεται να ταξινομείται ο άνθρακας. Πώς συμβαίνει αυτό περιγράφεται σε αυτό το άρθρο.

Ο απολιθωμένος άνθρακας εξορύσσεται ως επί το πλείστον από τα βάθη της γης, αλλά μερικές φορές, ως αποτέλεσμα της σεισμικής δραστηριότητας, οι ραφές άνθρακα βγαίνουν στην επιφάνεια, όπου είναι δυνατή η εξόρυξη. Αλλά από πού προέρχεται ο άνθρακας στον φλοιό της γης; Ο σχηματισμός άνθρακα είναι μια πολύ μακρά και πολύπλοκη διαδικασία που προέρχεται από συνηθισμένα φυτά. Όταν τα φυτά πεθαίνουν, με έλλειψη οξυγόνου και υψηλή υγρασία, σχηματίζεται τύρφη από αυτά. Για εκατομμύρια χρόνια, αυτή η τύρφη κατακάθεται στο έδαφος, όπου, λόγω της υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης, μετατρέπεται σιγά σιγά σε άνθρακα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ενανθράκωση.

Ο απολιθωμένος άνθρακας μπορεί να βρεθεί από τον άνθρωπο σε διάφορα στάδια της ενανθράκωσης, επομένως υπάρχουν πολλοί τύποι αυτού του πόρου. Συνολικά υπάρχουν διάφοροι τύποι ταξινομήσεων άνθρακα: κατά σύνθεση, κατάχαρακτηριστικά προέλευσης, μέγεθος, υγρασία, παρουσία ακαθαρσιών, καθώς και πολλά άλλα χαρακτηριστικά. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε μερικά από αυτά.

Ταξινόμηση άνθρακα κατά μέγεθος τεμαχίων

Για την εξαγωγή άνθρακα από το υπόγειο, πρέπει να θρυμματιστεί και να παραδοθεί στην επιφάνεια. Τα προκύπτοντα κομμάτια μπορούν να είναι διαφορετικών μεγεθών, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για περαιτέρω χρήση. Για το λόγο αυτό, υπάρχει ένα κρατικό πρότυπο (GOST R 51586-2000), το οποίο ορίζει την ταξινόμηση του άνθρακα ανάλογα με το μέγεθος των τεμαχίων. Αυτά τα μεγέθη αναφέρονται μερικές φορές ως ποιότητες άνθρακα για να μην συγχέονται με ποιότητες, οι οποίες θα συζητηθούν αργότερα.

Όνομα τάξης (συντομογραφία)	Μέγεθος σε mm
Πλάκα (P)	Από 100
Μεγάλο (K)	50-100
Nut (O)	25-50
Μικρό (M)	13-25
Seed (C)	6-13
Shtyb (Sh)	Έως 6

Αν ο άνθρακας δεν έχει ακόμη ταξινομηθεί και έχει στη σύνθεσή του κομμάτια τελείως διαφορετικών μεγεθών, τότε αυτός ο άνθρακας ονομάζεται συνηθισμένος (P).

Υπάρχουν και μικτές ποιότητες, δηλαδή μείγματα κάρβουνων διαφορετικών μεγεθών εντός ορισμένων ορίων. Όμως το ποσοστό του άνθρακα κάθε κατηγορίας σε αυτή την περίπτωση δεν ρυθμίζεται. Το μείγμα μπορεί να αποτελείται, για παράδειγμα, από 95% σπόρους και 5% ποικιλία, οπότε η ποικιλία θα ονομάζεταισπόρος με ένα κομμάτι.

Όνομα τάξης (συντομογραφία)	Μέγεθος σε mm
Μεγάλο με πλάκα (PC)	Από 50
Καρύδι με μεγάλο (KO)	25-100
Μικρό καρύδι (OM)	13-50
Μικρός σπόρος (MS)	6-25
Σπόρος με πέτρα (SS)	Μέχρι 13
Μικρό με σπόρους και πέστροφα (MSH)	Έως 25
Καρύδι με μικρούς σπόρους και πατατάκια (OMSSh)	Έως 50

Ταξινόμηση άνθρακα κατά βαθμούς

Όπως αναφέρθηκε ήδη, ο άνθρακας μπορεί να διαφέρει ως προς τη σύνθεση. Είναι εξαιρετικά δύσκολο να απομονωθούν συγκεκριμένες ενώσεις στη σύνθεση του άνθρακα, επομένως, για τον χαρακτηρισμό του άνθρακα χρησιμοποιούνται μόνο ορισμένα χαρακτηριστικά: συγκέντρωση πτητικών ουσιών, υγρασία, περιεκτικότητα σε άνθρακα, θερμογόνος δύναμη κ.λπ.

Συνήθως όλα αυτά τα χαρακτηριστικά συνδέονται. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα του άνθρακα σε άνθρακα και όσο χαμηλότερη είναι η πτητική ύλη, τόσο περισσότερη θερμότητα μπορεί να προσφέρει το καύσιμο. Σύμφωνα με αυτά τα χαρακτηριστικά, ο άνθρακας χωρίζεται σε ποιότητες.

Καφέ άνθρακας (B)

Αυτή είναι η νεότερη και επομένως η λιγότερο χρήσιμη ποιότητα άνθρακα. Μοιάζει με καφέ πέτρινη μάζα. Μερικές φορές δείχνει ακόμη και μια ξυλώδη δομή. Η απόδοση θερμότητας είναι μόνο 22 MJ/kg. Ο λόγος για αυτό είναι το χαμηλόπεριεκτικότητα σε άνθρακα, μεγάλη ποσότητα υγρασίας, πτητικές ουσίες και ορυκτές ακαθαρσίες. Όλα αυτά δεν παρέχουν αποτελεσματική καύση.

Αυτός ο άνθρακας σχηματίζεται απευθείας από τύρφη και βρίσκεται σε μικρό βάθος (από 10 έως 200 μέτρα). Στη Ρωσία, εξορύσσεται στο κοίτασμα Soltonskoye, στις λεκάνες άνθρακα Tunguska και Kansk-Achinsk.

Long Flame Coal (L)

Συνήθως έχει γκρι-μαύρο χρώμα. Καίγεται με μια μακριά, καπνιστή φλόγα, που του έδωσε το όνομά του. Περιέχει 70-80% άνθρακα, γεγονός που το καθιστά ελαφρώς καλύτερης ποιότητας καύσιμο από τον καφέ άνθρακα. Αυτό επηρεάζεται επίσης από λιγότερη υγρασία και ακαθαρσίες. Αλλά αυτό δεν είναι το πλεονέκτημα του άνθρακα μακράς φλόγας. Αυτό το καύσιμο μπορεί να καεί χωρίς να φυσήξει, γεγονός που το καθιστά εύκολο στη χρήση σε φούρνους και λέβητες. Αυτός ο τύπος άνθρακα είναι πολύ κοινός. Η εξόρυξή του πραγματοποιείται στις λεκάνες Minusinsk, Kuznetsk, Donetsk και σε πολλές άλλες λεκάνες.

Gas Coal (G)

Πολύ παρόμοια με την προηγούμενη μάρκα, αλλά διαφέρει σε χαμηλή υγρασία και υψηλό ρυθμό καύσης. Λόγω του τελευταίου, χρησιμοποιείται συχνά σε λεβητοστάσια ως καύσιμο. Αυτός ο άνθρακας είναι κοινός στις λεκάνες του Ντόνετσκ, του Κουζνέτσκ, του Κιζελόφσκι και σε ορισμένες άλλες λεκάνες άνθρακα. Βρίσκεται επίσης στα κοιτάσματα του νησιού Σαχαλίνη.

Λιχνοκάρβουνο (Β)

Αυτό είναι ήδη ένα αρκετά υψηλής ποιότητας άνθρακα. Παρά το γεγονός ότι ανάβει πιο δυνατά από τις δύο προηγούμενες μάρκες, έχει υψηλή θερμογόνο δύναμη (35 MJ / kg). Το μειονέκτημα είναι η υψηλή περιεκτικότητα σε πτητικάουσίες, γεγονός που περιπλέκει τον έλεγχο της διαδικασίας καύσης, επομένως αυτή η μάρκα άνθρακα χρησιμοποιείται σπάνια ως καύσιμο. Οι κύριοι τομείς χρήσης του είναι η παραγωγή οικοδομικών υλικών, ενεργών ανθράκων και άλλων χρήσιμων ουσιών, καθώς και στη βιομηχανία οπτάνθρακα. Τέτοιος άνθρακας εξορύσσεται στα κοιτάσματα Osinovskoye, Baidaevskoye, Leninskoye και Tom-Usinkskoye.

Άνθρακας οπτάνθρακα (C)

Αυτός είναι ένας πολύτιμος τύπος άνθρακα λόγω της χαμηλής επικράτησης του. Αυτή η ποιότητα παράγει πολύ υψηλής ποιότητας οπτάνθρακα, όπως υποδηλώνει το όνομα. Τέτοιος άνθρακας σχηματίζεται σε αρκετά μεγάλο βάθος (5500 m), όπου υπάρχει μεγάλη πίεση. Το χρώμα ενός τέτοιου άνθρακα είναι γκρι με υαλώδη λάμψη. Έχει πολύ ομοιόμορφη δομή και ελάχιστο αριθμό πόρων. Η περιεκτικότητα σε πτητικές ουσίες είναι μέτρια (22-27%) και ο άνθρακας φτάνει ήδη το 88-90%, γεγονός που έχει θετική επίδραση στη μεταφορά θερμότητας, αν και αυτός ο άνθρακας σπάνια χρησιμοποιείται ως καύσιμο. Ο άνθρακας οπτάνθρακα εξορύσσεται στη λεκάνη άνθρακα του Kuznetsk, στο Anzhersky, στο Tom-Usinsky, στο Prokopyevsko-Kiselevskiy και σε άλλες περιοχές.

Skinny Caking Coal (OS)

Αυτή η μάρκα άνθρακα δεν διαφέρει πολύ από τον άνθρακα οπτανθρακοποίησης: η περιεκτικότητα σε άνθρακα και ανόργανες ακαθαρσίες είναι περίπου στο ίδιο επίπεδο. Το κύριο πλεονέκτημά του είναι η υψηλή θερμιδική του αξία. Είναι 36 MJ / kg, επομένως μερικές φορές χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Όμως η κύρια χρήση του είναι η βιομηχανία οπτάνθρακα. Είναι αλήθεια ότι αυτός ο άνθρακας δεν είναι σχεδόν οπτανθρακοποιημένος, επομένως πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε μείγμα μεάλλα είδη άνθρακα. Ένα τέτοιο μείγμα πολλών ποιοτήτων ονομάζεται φορτίο άνθρακα. Η εξόρυξη άπαχου άνθρακα πραγματοποιείται κυρίως στο Kuzbass, στην περιοχή Kemerovo και στη λεκάνη άνθρακα του Νότιου Yakutsk.

Άπαχο κάρβουνο (T)

Αυτή η μάρκα άνθρακα έλαβε ένα τόσο αστείο όνομα λόγω των σχετικά λεπτών στρωμάτων με τα οποία βρίσκεται στο βράχο. Αυτό οφείλεται στο μεγάλο βάθος (6600 m) και στην υψηλή πίεση. Σε αντίθεση με τους δύο προηγούμενους τύπους, ο άπαχος άνθρακας δεν έχει την ικανότητα να πυροσυσσωματώνεται και είναι σχεδόν αδύνατο να παραχθεί οπτάνθρακας από αυτόν.

Αλλά έχει πολύ υψηλή θερμιδική αξία έως 40 MJ/kg. Αυτό οδηγεί στη χρήση του ως καύσιμο, καθώς και στη μεταλλουργία, όπου απαιτούνται εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες σε φούρνους για την τήξη μετάλλων. Οι κύριες περιοχές για την παραγωγή άπαχου άνθρακα είναι οι περιοχές Aralichevsky, Baidayevsky και Kemerovo.

Anthracite (A)

Πρόκειται για τον υψηλότερης ποιότητας άνθρακα από άποψη θερμογόνου δύναμης. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα σε αυτό μπορεί να φτάσει το 98%. Μόνο ο γραφίτης έχει περισσότερα. Και στην εμφάνιση, ο ανθρακίτης είναι πολύ διαφορετικός από άλλες μάρκες. Έχει σκούρο μαύρο χρώμα με έντονη μεταλλική γυαλάδα. Έχει επίσης υψηλή θερμική σταθερότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Η θερμοκρασία καύσης του ανθρακίτη είναι αρκετά υψηλή, επομένως, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο σε όλους τους τύπους κλιβάνων. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία, για την κατασκευή φίλτρων, ηλεκτροδίων, καρβιδίου του ασβεστίου, σκόνης μικροφώνου. Αυτός ο άνθρακας δεν συντήκεται, επομένως δεν έχει βρει χρήση στην οπτανθρακοποίηση, αν και ακόμη και χωρίς αυτή τη διαδικασία μπορείαντικαταστήστε τον οπτάνθρακα σε ορισμένες διαδικασίες.

Άλλοι τύποι ταξινομήσεων

Εκτός από αυτούς τους βαθμούς που παρουσιάζονται παραπάνω, υπάρχουν πολλές ενδιάμεσες ποιότητες, όπως λίπος οπτάνθρακα (KZh), πυροσυσσωμάτωση αερίου (GS), αέριο μακράς φλόγας (DG).

Επίσης, ο άνθρακας κάθε μάρκας μπορεί να έχει διαφορετικά μεγέθη τεμαχίων. Σε αυτήν την περίπτωση, το γράμμα που υποδηλώνει την ποικιλία τοποθετείται μετά το γράμμα που υποδηλώνει τη μάρκα. Για παράδειγμα, ανθρακί-καρυδιά (AO), έντονη πλάκα (ZHP), σπόρος οπτάνθρακα (KS).

Υπάρχει επίσης ταξινόμηση του άνθρακα κατά προέλευση. Όλος ο άνθρακας, όπως ήδη αναφέρθηκε, σχηματίζεται από φυτά για εκατομμύρια χρόνια. Αλλά τα φυτά μπορεί να είναι διαφορετικής φύσης. Έτσι, τα κάρβουνα χωρίζονται σε χουμικούς (από ξύλο, φύλλα, μίσχους) και σαπροπελίτη (από υπολείμματα κατώτερων φυτών, όπως τα φύκια).