Szén: összetétel, alkalmazás, extrakciós módszerek

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Ez a kőzet, amely a földkéreg vastagságában képződik, nagyon változatos. A mai napig megkülönböztetik fajtáit, például barnaszén, antracit, szén. A szén összetétele nedvesség és ásványi szennyeződések. A nedvesség tekintetében azonban jelentősen csökkenti az égéshőt.

A fajta összetétele. Vegyszerek

Amellett, hogy a szén nedvességet tartalmaz, olyan anyagot is tartalmaz, mint a ként. Ezt a szennyeződést is károsnak tekintik, és nem tiszta formájában, hanem olyan szennyeződések összetételében találhatók, mint a pirit, kalcium, vas-szulfát. Ha szenet használnak, vagy inkább égetik a készítményben lévő ilyen szennyeződésekkel, akkor káros párolgás képződik - kén-dioxid vagy kén-dioxid. Meglehetősen negatív hatással van az emberi egészségre, ha belélegzik. Képes a fém gyors korrózióját okozni, valamint gőzeivel mérgezi a légkört. Meg kell jegyezni, hogy a Donyec-medencében bányászott szén összetételének kéntartalma meglehetősen alacsony. Ennek az anyagnak a mutatója csak 1-2%. Ha összehasonlítjuk a középső és északi régiók medencéivel, akkor bennük ennek a káros szennyeződésnek a tartalma csak 3,5%-tól indul. Teljesa nyersanyagok kémiai összetétele a következő:

• legmagasabb széntartalom - 50-96%;
• a szén után oxigén következik, melynek tartalma 25-37%;
• a listán a harmadik a hidrogén, százalékos aránya 3-6%;
• Az utolsó vegyszer a nitrogén, tartalma 0 és 2,7% között lehet.

Tőzeg

Ma már tőzeget is használnak, ami a kőzet maradványa. Meglehetősen széles körben használják, annak ellenére, hogy valójában hulladéknak tekintik. Itt érdemes megjegyezni, hogy az ilyen típusú szén összetétele abban különbözik, hogy az összes káros szennyeződés mennyiségi tartalma, beleértve a ként is, sokkal kisebb. A szén kémiai elem százalékos aránya is 50-60%-ra csökkent.

Barnaszén

A barnaszén önmagában egy meglehetősen nagy sűrűségű földes tömeg, amely tőzegből képződik, ugyanakkor tökéletesen megőrzi fás szerkezetét. Az ilyen típusú szén használata sokkal kevésbé elterjedt, mint például a kő. Ez annak köszönhető, hogy elégetve füstös láng keletkezik, ami egyben meglehetősen kellemetlen szagot is kelt. Leggyakrabban száraz desztillációban használják. Segítségével olyan anyagokat lehet előállítani, mint például az ammónia ecetsavval. Ez a fajta a többi fajta közül a legfiatalabb. Az ilyen típusú szén összetétele a következő:

• mint ahogy vanaz előző típus, itt a szén az uralkodó - 50-77%;
• oxigéntartalom gyakorlatilag azonos - 26-37%;
• a hidrogén százaléka 3-5, a nitrogéné 0-2.

Érdemes hozzátenni, hogy a technológia erőteljes fejlődése oda vezetett, hogy a technológusok megtanulták, hogyan lehet ebből a nyersanyagból szintetikus gázt nyerni, amely a fűtőolaj alternatívájaként használható.

Szén

Ez a fosszilis anyag egy átmeneti anyag a lignittől az antracitig. Abban különbözik, hogy a barna anyaggal ellentétben kiváló üzemanyag. Ez a fajta a leginkább bányászott korunkban. Leggyakrabban például hőerőművek tüzelőanyagaként használják. Kiválóan alkalmas magánházak fűtésére, gyárak üzemeltetésére stb. Ennek az alapanyagnak a fűtőértéke jóval magasabb, mint a barnáé. Káros szennyeződésként az ilyen típusú szén 3-12% nedvességet tartalmaz. Ezen kívül 32% illékony égő anyagot is tartalmaz.

A kémiai összetétel eltér az előző fajtól. A szén mennyisége sokkal magasabb - 75-93%. Az oxigéntartalom jelentősen csökkent - 3-19%, a hidrogéntartalom megközelítőleg változatlan maradt - 4-6%. A nitrogén mutató továbbra is alacsony – akár 2,7%.

Ha felteszi a kérdést, hogy melyik szén a jobb, akkor a válasz valószínűleg a következő lesz: antracit. Abban különbözik, hogy szerkezete minél sűrűbb, felülete enyhén fényes, és a fűtőértéke a legjobb mutató. Egyetlen hátránya, hogy elég rosszul világít. Leggyakrabban szénelektródák, elektródapaszta készítésére használják. Üzemanyag-alapanyagként való felhasználása a kohászatban igen elterjedt. Ennek a kőzetnek a mélysége meglehetősen nagy - 6 km. A vegyszerek közül 95-97% szenet, valamint 1-3% hidrogént tartalmaz.

Bányászati módszer

Érdemes megjegyezni, hogy a kitermelés módja nagymértékben függ a szénlelőhely helyétől, vagy inkább annak előfordulási mélységétől. Ettől a tényezőtől függően megkülönböztetünk nyílt (kőbánya) és bányászati, zárt módszert. Mindegyik módszert megkülönbözteti technológiája, valamint előnyei és hátrányai.

Nyílt bányászat

A külszíni szénbányászat fő előnye a viszonylagos biztonság. A helyzet az, hogy csak akkor használják, ha a szikla mélysége nem haladja meg a 100 métert. Más szóval, nem jön létre olyan tengely, amely egy baleset során összedőlhet. Maga a bányászati folyamat a következő eljárás szerint történik.

Először el kell távolítania a sziklát borító felső talajréteget. Ezt a réteget overburdennek nevezzük, eltávolításának módja pedig overburden. Ezt az eljárást a talaj típusától függően buldózerek, vontatókötelek, kanalas-kerekes kotrógépek vagy kaparók segítségével hajtják végre. A talajréteg eltávolítása után folytathatja magának a kőzetnek a zúzását. Mertzúzógépeket, vízipisztolyokat, buldózereket és egyéb berendezéseket használnak ehhez. Ha a széntelepben lévő kőzet túl sűrű, akkor ritka esetekben a szén fúrását és robbantását alkalmazzák. Ez a bányászati módszer általában meglehetősen nagy területet fed le.

A módszer hiányosságai a következők:

• Először is jelentős környezeti károk okozása a bányaterületen.
• Másodszor, az ily módon bányászott kőzetek összetétele nagy mennyiségű káros szennyeződést tartalmaz.

A külszíni szénbányászat fő előnyei a biztonság mellett a nagy sebesség és a gazdaságosság.

Második módszer

A zárt, vagy a bányászati módszert, ahogy sejtheti, akkor alkalmazzák, ha a szikla elég mélyen fekszik a föld alatt. Sík terepen függőleges vagy vízszintes csatornákat alakítanak ki szénnel egészen a varratig, majd egy bányát hoznak létre. Ha a széntelep hegyvidéki területen található, akkor az adit az a hely, amely megnyitja a munkavégzést.

A földalatti szénbányászat végezhető hosszúfalakkal vagy szoba-pillér módszerrel. A lávák hosszú arcok. Egy bányában lehet egy vagy több ilyen arc. Az ilyen oldalakon a szenet egy bányászati kombájn segítségével darabokra vágják. Az alapanyagok felszínre juttatásához ugyanazt a betakarítógépet használják. Felrakja a sziklát a szállítószalagra. Ha ezt a módszert használja, akkor szinte az összes széntartalmát megkaphatjaképződés. Ha a szén nem túl mély, akkor a szoba-oszlop módszert alkalmazzuk. Ebben az esetben oszlopokat és vízszintes járatokat használnak, amelyek között vannak kialakítva.

Jelenleg változások mennek végbe a széniparban. Bevezetésre kerül az integrált automatizált gyártási rendszer technológiája motoros tetőtartók alkalmazásával. Aktívan fejlesztenek egy módszert, amely lehetővé teszi az összes bányászati mechanizmus távvezérlését.

A módszer előnyei a következők:

• a keletkező szén nagyon jó minőségű lesz;
• ez a fajta bányászat sokkal kevésbé káros a környezetre;

A hiányosságok közül érdemes kiemelni, hogy ez a módszer a legveszélyesebb bányászati mód, és ennek megvalósítása jelentős anyagi költségeket is igényel.

Donyecki Szénmedence

Ez a medence Ukrajna oldaláról olyan régiók területén található, mint Donyeck, Luhanszk, Dnyipropetrovszk. Ezenkívül az Orosz Föderáció Rostov régiójának területén is található. A medence teljes területe körülbelül 60 ezer km2, ebből 50 ezer Ukrajna területén található. Ha a hosszáról beszélünk, akkor a szélességi irányban körülbelül 650 km. Ugyanakkor a maximális szélessége csak a 200 km-t éri el. Ami a bányászott szén minőségét és tulajdonságait illeti, ezek nagyon eltérőek. A helyzet az, hogy a donyecki szénmedencében van egy egészennek a kövületnek metamorf sorozata. Más szóval, itt bármilyen szenet ki lehet bányászni – a barnától az antracitig.

Minőségi gyújtószén

Gyakran felmerül a kérdés, hogyan határozható meg a szilárd tüzelésű kazán begyújtására alkalmas szén minősége. Nem szükséges ismerni minden tulajdonságát. Ügyeljen a következőkre:

• Kalóriatartalom vagy égéshő. Ez a jellemző azt írja le, hogy egy szilárd tüzelőanyag mennyi hőt képes termelni elégetve.
• A hamutartalom a nyersanyagok minőségének fő jellemzője. Minél kisebb ennek a karakterisztikának a numerikus mutatója, annál jobb lesz a szén, ami azt jelenti, hogy több hőt ad le az égés során. Minőségi fajták esetében az arány kevesebb, mint 25%.
• Fontos a páratartalom figyelése. Lehet külső vagy belső. A külsőt a szén egyszerű szárításával lehet eltávolítani, de a belsőt csak elégetéssel.

Aktív szén

A szén szerkezete porózus, és különféle egyéb, szerves eredetű széntartalmú anyagokból nyerik. Az ilyen nyersanyagok széntartalma 87-97% lesz; hidrogén, nitrogén és oxigén is jelen van. Kémiai összetételét tekintve ez a fajta szén jobban hasonlít a grafithoz. Ezenkívül az ilyen típusú nyersanyagokat a beszerezendő alapanyag típusától függően több osztályba lehet osztani, az aktiválási mód, az aktiválási módszer és a cél szerint.