Carbón: composición, aplicación, métodos de extracción

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Esta roca, que se forma en el espesor de la corteza terrestre, es muy diversa. Hasta la fecha, se distinguen sus variedades, como, por ejemplo, lignito, antracita, carbón. La composición del carbón es humedad e impurezas minerales. Sin embargo, con respecto a la humedad, reduce significativamente el calor de combustión.

La composición de la raza. Productos químicos

Además del hecho de que el carbón contiene humedad, también contiene una sustancia como el azufre. Esta impureza también se considera dañina y no está contenida en su forma pura, sino en la composición de impurezas como pirita, calcio, sulfato de hierro. Cuando se usa carbón, o más bien, cuando se quema con tales impurezas en la composición, se formará una evaporación dañina: dióxido de azufre o dióxido de azufre. Tiene un efecto bastante negativo en la salud humana si se respira. Es capaz de provocar una rápida corrosión del metal, así como de envenenar la atmósfera con sus vapores. Cabe señalar que el contenido de azufre en la composición del carbón, que se extrae en la cuenca del Donets, es bastante bajo. El indicador de esta sustancia es solo 1-2%. Si se compara con las cuencas de las regiones central y norte, el contenido de esta impureza nociva en ellas solo comienza desde el 3,5%. Completola composición química de las materias primas es la siguiente:

• mayor porcentaje de carbono - del 50 al 96%;
• después del carbono viene el oxígeno, cuyo contenido es del 25 al 37%;
• el tercero en esta lista es el hidrógeno, su porcentaje es del 3 al 6%;
• El último químico es el nitrógeno, su contenido puede ser de 0 a 2.7%.

Turba

Hoy en día también se utiliza la turba, que son restos de roca. Se usa bastante, a pesar de que se considera, de hecho, un desperdicio. Vale la pena señalar aquí que la composición de este tipo de carbón difiere en que el contenido cuantitativo de todas las impurezas nocivas, incluido el azufre, es mucho menor. El porcentaje del elemento químico carbono también se redujo a 50-60%.

Carbón pardo

Por sí mismo, el lignito es una masa terrosa con una densidad bastante alta, que se forma a partir de turba, pero que al mismo tiempo conserva perfectamente su estructura leñosa. El uso de este tipo de carbón es mucho menos común que la piedra, por ejemplo. Esto se debe al hecho de que cuando se quema, crea una llama humeante, que también crea un olor bastante desagradable. Se utiliza con mayor frecuencia en la destilación seca. Con su ayuda, es posible obtener sustancias como, por ejemplo, amoníaco con ácido acético. Esta raza se considera la más joven de todas las demás variedades. La composición de este tipo de carbón es la siguiente:

• como enel tipo anterior, el carbono prevalece aquí - 50-77%;
• el contenido de oxígeno es prácticamente el mismo - 26-37%;
• el porcentaje de hidrógeno es 3-5, y el nitrógeno es 0-2.

Cabe agregar que el fuerte desarrollo de la tecnología ha llevado a que los tecnólogos hayan aprendido a obtener gas sintético a partir de esta materia prima, el cual puede ser utilizado como alternativa al fuel oil.

Carbón

Este material fósil es un material de transición del lignito a la antracita. Se diferencia en que es un excelente combustible, a diferencia de la materia parda. Es esta raza la más minada en nuestro tiempo. Es más ampliamente utilizado como combustible para centrales térmicas, por ejemplo. Es excelente para calentar casas particulares, para el funcionamiento de fábricas, etc. El poder calorífico que tiene este tipo de materia prima es muy superior al del marrón. Como impurezas nocivas, este tipo de carbón contiene humedad en una cantidad de 3 a 12%. Además, también contiene un 32 % de sustancias inflamables volátiles.

La composición química es diferente a la de las especies anteriores. La cantidad de carbono es mucho mayor, del 75 al 93%. El contenido de oxígeno disminuyó significativamente: 3-19%, el contenido de hidrógeno se mantuvo aproximadamente al mismo nivel: 4-6%. El indicador de nitrógeno sigue siendo bajo, hasta un 2,7 %.

Si se pregunta qué carbón es mejor, la respuesta probablemente sea la siguiente: antracita. Se diferencia en que su estructura es lo más densa posible, la superficie es un poco brillante y el poder calorífico tiene el mejor indicador. Su único inconveniente es que ilumina bastante mal. La mayoría de las veces se usa para hacer cosas como electrodos de carbón, pasta de electrodos. Su uso como materia prima combustible en la industria metalúrgica es muy común. La profundidad de aparición de esta roca es bastante grande: 6 km. De los productos químicos, contiene carbono en una cantidad del 95-97 %, así como hidrógeno, del 1 al 3 %.

Método de extracción

Vale la pena señalar que el método de extracción depende mucho de la ubicación del depósito de carbón, o mejor dicho, de la profundidad de su ocurrencia. Dependiendo de este factor, se distinguen un método abierto (cantera) y un método cerrado de mina. Cada método se distingue por su tecnología, así como por sus ventajas y desventajas.

Minería abierta

La principal ventaja de la minería del carbón a cielo abierto es la relativa seguridad. El caso es que se usa solo si la profundidad de la roca no supera los 100 metros. En otras palabras, no se crea ningún eje que pueda colapsar durante un accidente. El proceso de extracción en sí se lleva a cabo de acuerdo con el siguiente procedimiento.

Primero debes quitar la capa superior de tierra que cubre la roca. Esta capa se llama sobrecarga y el método para su eliminación es sobrecarga. Este procedimiento, dependiendo del tipo de suelo, se realiza con la ayuda de bulldozers, dragalinas, excavadoras de rueda de cangilones o mototraíllas. Después de eliminar la capa de suelo, puede proceder a triturar la roca. ParaPara esto se utilizan trituradoras, pistolas de agua, excavadoras y otros equipos. Si la roca en el depósito de carbón es demasiado densa, en casos raros, se utiliza la perforación y voladura del carbón. Este método de minería generalmente cubre un área bastante grande.

En cuanto a las deficiencias del método, son las siguientes:

• En primer lugar, causar un daño ambiental significativo en el sitio minero.
• En segundo lugar, toda la roca que se extrae de esta manera contiene una gran cantidad de impurezas nocivas en su composición.

Las principales ventajas de la minería del carbón a cielo abierto, además de la seguridad, son la alta velocidad y la economía.

Segundo método

Cerrado, o el método de la mina, como puede suponer, se usa si la roca se encuentra lo suficientemente profunda bajo tierra. En terreno plano, se forman canales verticales u horizontales hasta la misma costura con carbón, después de lo cual se crea una mina. Si la veta de carbón está ubicada en un área montañosa, entonces el socavón es el lugar que abre el trabajo.

La extracción de carbón subterránea se puede llevar a cabo utilizando tajos largos o mediante el método de cámara y pilar. Las lavas son caras largas. Puede haber una o más de esas caras en una mina. En tales caras, el carbón se corta en pedazos utilizando una cosechadora de minería. Para entregar materias primas a la superficie, se utiliza la misma cosechadora. Él carga la roca en el transportador. Si usa este método, puede obtener casi todo el carbón que está contenido enformación. Si el carbón no es demasiado profundo, entonces se usa el método de cuarto y pilar. En este caso, se utilizan postes y pasajes horizontales, que se forman entre ellos.

Actualmente, se están produciendo cambios en la industria del carbón. Se está introduciendo la tecnología de un sistema de producción automatizado integrado con el uso de soportes de techo motorizados. Se está desarrollando activamente un método que permitirá el control remoto de todos los mecanismos de minería.

Las ventajas del método incluyen lo siguiente:

• el carbón resultante será de muy alta calidad;
• este tipo de minería es mucho menos perjudicial para el medio ambiente;

Entre las deficiencias, vale la pena destacar que este método es el método de minería más peligroso, y también requerirá costos financieros significativos para su implementación.

Cuenca de carbón de Donetsk

Esta cuenca se encuentra en el territorio de regiones como Donetsk, Lugansk, Dnepropetrovsk del lado de Ucrania. Además, también se encuentra en el territorio de la región de Rostov de la Federación Rusa. El área total de esta cuenca es de aproximadamente 60 mil km2, 50 mil de los cuales se encuentran en el territorio de Ucrania. Si hablamos de su longitud, entonces es de unos 650 km en la dirección sublatitudinal. Al mismo tiempo, su ancho máximo alcanza solo 200 km. En cuanto a la calidad y propiedades del carbón extraído, son muy diferentes. Lo que pasa es que en la cuenca carbonífera de Donetsk hay toda unaserie metamórfica de este fósil. En otras palabras, aquí se puede extraer cualquier tipo de carbón, desde marrón hasta antracita.

Carbón vegetal de calidad

Muy a menudo surge la pregunta de cómo determinar la calidad del carbón adecuado para encender una caldera de combustible sólido. No es necesario conocer todas sus propiedades. Preste atención a lo siguiente:

• Contenido calórico, o calor de combustión. Esta característica describe cuánto calor puede producir un combustible sólido cuando se quema.
• El contenido de cenizas es la principal característica de la calidad de las materias primas. Cuanto más pequeño sea el indicador numérico de esta característica, mejor será el carbón, lo que significa que emitirá más calor durante la combustión. Para razas de calidad, la tasa es inferior al 25%.
• Es importante controlar la humedad. Puede ser externo o interno. El exterior se puede quitar simplemente secando el carbón, pero el interior solo se puede quitar quemándolo.

Carbón activado

La estructura de este carbón es porosa y se obtiene a partir de varios otros materiales que contienen carbono y que son de origen orgánico. El carbono en tales materias primas será del 87 al 97%; también están presentes hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. En cuanto a su composición química, este tipo de carbón es más parecido al grafito. Además, este tipo de materia prima se puede dividir en varias clases dependiendo del tipo de materia prima a obtener, según el método de activación, método de activación y finalidad.