Деревне вугілля

Деревне вугілля, макропористий високовуглецевий твердий продукт піролізу деревини. Структура та властивості деревного вугілля визначаються температурою піролізу. Промислове деревне вугілля, що отримується при температурі 450–550 °C, містить (% за масою): 80–92 °С; 4,0-4,8 Н; 5–15 Про; 1–3 мінеральні домішки; вихід 25-45% від маси абсолютно сухої деревини. Деревне вугілля містить високомолекулярні структури аліфатичних та ароматичних рядів. щільність 260–380 кг/м 3 при пористості 75–80 %; дійсна щільність 1430 кг/м 3 . Теплота згоряння 30-34 МДж/кг. Прожарюючи деревне вугілля до різних температур і використовуючи деякі добавки, можна отримувати матеріали із заданими діелектричними властивостями. Деревне вугілля застосовується як сировина у виробництві активованого вугілля та електровугільних виробів, відновник для отримання кристалічного кремнію, реагент для отримання сірковуглецю та інших речовин, паливо в металургії та ін.

Деревне вугілля стали використовувати для виплавки металу в 4-3 ст. до зв. е. Промислове виробництво розпочато у середині 19 ст. у зв'язку з розвитком металургії. У 20 ст. швидкість зростання виробництва деревного вугілля знизилася рахунок витіснення його більш дешевим кам'яновугільним коксом. Обсяг світового виробництва близько 54 млн т/рік (2020).

В. І. Азаров, Г. Н. Кононов. Перша публікація: Велика російська енциклопедія, 2007.

Опубліковано 5 червня 2023 р. о 13:34 (GMT+3). Останнє оновлення 5 червня 2023 р. о 13:34 (GMT+3). Зв'язатися з редакцією

• Науково-освітній портал «Велика російська енциклопедія»
  Створено за фінансової підтримки Міністерства цифрового розвитку, зв'язку та масових комунікацій Російської Федерації.
  Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ ЕЛ № ФС77-84198 видано Федеральною службою з нагляду у сфері зв'язку, інформаційних технологій та масових комунікацій (Роскомнагляд) 15 листопада 2022 року.
  ISSN: 2949-2076
• Засновник: Автономна некомерційна організація «Національний науково-освітній центр «Велика російська енциклопедія»
  Головний редактор: Кравець С. Л.
  Телефон редакції: +7 (495) 917 90 00
  Ел. пошта редакції: [email protected]

• © АНО БРЕ, 2022 - 2024. Всі права захищені.
• Умови використання інформації Вся інформація, розміщена на даному порталі, призначена лише для використання в особистих цілях та не підлягає подальшому відтворенню.
  Медіаконтент (ілюстрації, фотографії, відео, аудіоматеріали, карти, скан образи) може бути використаний лише з дозволу правовласників.
• Умови використання інформації Вся інформація, розміщена на даному порталі, призначена лише для використання в особистих цілях та не підлягає подальшому відтворенню.
  Медіаконтент (ілюстрації, фотографії, відео, аудіоматеріали, карти, скан образи) може бути використаний лише з дозволу правовласників.

Деревне вугілля

Деревне вугілля – продукція, що утворюється в результаті термічної обробки деревини. Цей матеріал має високу пористість і містить велику кількість вуглецю. та активно використовується в побуті чи промисловості.

Що таке деревне вугілля

Вугілля деревне є мікропористим вуглецевим продуктом. Хімічний склад матеріалу представлений такими елементами:

• вуглець: від 80 до 90%;
• кисень: від 5 до 15%;
• фосфор: від 0,01 до 0,03%;
• водень: від 4 до 5%;
• зола: від 1 до 3%;
• леткі речовини (азот, сірка): від 7 до 20%.

Хімічна формула показує, що це матеріал має схожу з кам'яним вугіллям структуру. Але в ньому є невелика кількість елементів, що не беруть участі в реакціях горіння. Відсотковий вміст різних речовин може змінюватись за наявності вологи.

Отримання вугілля здійснюється за допомогою термообробки деревини. У хімії цей процес називається піролізом. У процесі підвищення температури деревини більшість вологи випаровується. При горінні зменшується відсотковий вміст фосфору, вуглецю та кисню. У промислових умовах цей продукт отримують за допомогою спеціального технічного обладнання, що дозволяє зберігати хімічний склад речовини.

Види та сорти деревного вугілля

Виділяють 3 основні різновиди деревного вугілля:

1. Чорний: у ньому присутня підвищена кількість нелетючого вуглецю, води та золи. Він відрізняється високою щільністю та міцністю. Цей вид вугілля поділяється на 2 сорти: перший та вищий. Вони різняться за фізичними властивостями. Матеріал створюється при термообробці деревини дуба, ясена, клена, бука, берези, граба та в'яза.
2. Червоний: відрізняється високим відсотковим вмістом золи. Виготовляється з хвойних дерев: сосна, ялина, кедр, модрина або ялиця. Він має 2 сорти: перший та другий.
3. Білий: створюється з твердої деревини дуба, ясена, клена, бука, берези, граба та в'яза.Він не поділяється на додаткові сорти, але має граничні параметри якості, зазначені в ГОСТ 7657-84.

Ця класифікація активно застосовується російськими виробниками. Вона визначає нюанси виготовлення матеріалу відповідно до його фізичних або хімічних властивостей. Іноземні виробники рідко використовують дані стандарти виробництва. світових чи державних стандартах.

ГОСТ 7657-84 Вугілля деревне.

Властивості деревного вугілля

Хімічний склад деревного вугілля визначається температурою піролізу. Від цього процесу залежить масова частка кисню, водню та летких речовин.₂ та H₂що призводить до зменшення електричного опору та підвищення щільності речовини.

Наявність макрорадикалів (парамагнітних центрів) у складі вугілля обумовлює його високі реакційні здібності при взаємодії з киснем. Під час цього процесу відбувається реакція горіння.₂O. Особливості перебігу реакції впливають на питому вагу утвореного деревного вугілля. Його середнє значення становить 210 г – 1 л.

Дана корисна копалина має наступні фізичні характеристики:

• щільність речовини: до 380 кг/м2;
• питома теплоємність: до 1,21 кДж/(кг×К);
• електричний опір: до 0,5×10 9 Ом×см;
• теплопровідність: 0,058 Вт/(м×К);
• питома теплота згоряння: 3,4×107 Дж/кг.

Деревне вугілля є пористим матеріалом з високим вмістом вуглецю. Завдяки наявності пір він має сорбційні властивості. Матеріал може поглинати отруйні гази, воду та водяні пари. Завдяки наявності сорбційних властивостей речовина здатна фільтрувати спирти, амінокислоти та інші рідкі елементи.

Завдяки низькій зольності (до 3%), при горінні даної речовини практично не утворюються продукти згоряння, що містять різні хімічні елементи. З цієї причини цей матеріал є одним із найбільш екологічно чистих видів палива і активно використовується для приготування харчових продуктів у мангалі, печі та ретортах.

Температура горіння деревного вугілля дорівнює 1200-1300 ° С, що дозволяє застосовувати цю сировину при куванні металу в кузнях. Він має високу теплопровідність, що забезпечено низькою вологістю речовини. На цей показник впливає температура горіння вугілля. Під час виробництва деревного вугілля своїми руками або на промисловому устаткуванні матеріал опалюється при нагріванні до температури горіння. Після закінчення виробничих циклів він набуває блиску та синього відтінку.

Згідно з ГОСТ 7657-84, ця корисна копалина відноситься до малонебезпечних речовин (клас небезпеки: 4). Пил, що утворюється під час горіння матеріалу, може мати подразнюючу дію на організм і викликати захворювання органів дихання. При неправильних умовах зберігання та експлуатації може забруднювати довкілля. Речовина має здатність до самозаймання.

Застосування

Найчастіше деревне вугілля використовується як органічне паливо.При згорянні він виділяє велику кількість теплоти, необхідної для виготовлення м'ясних виробів в мангалі для барбекю. Паливо для мангалу утворює стабільне полум'я та не виділяє шкідливі гази в атмосферу під час горіння. Також ця корисна копалина застосовується в побуті для розпалювання домашніх камінів. Цей матеріал не виділяє запахів та не забруднює приміщення.

Деякі жителі міст не знають, навіщо потрібне деревне вугілля, якщо є альтернативні джерела тепла. Перевагою даного матеріалу є його екологічність. Він негативно впливає на екологію чи організм людини.

Існують такі сфери застосування деревного вугілля у промислових масштабах:

1. Чорна та кольорова металургія: вугілля використовується як відновник що обумовлено великим вмістом вуглецю. Цей матеріал є одним із найголовніших компонентів шихти, що використовуються при виплавці чавуну та інших сплавів заліза.
2. Виробництво алюмінію, чистого кремнію для напівпровідникових пристроїв, скла, кришталевих виробів, фарб, пластмасових полімерів та електродів.
3. Сільське господарство: виробництво натуральних добрив для культурних рослин та кормових сумішей для рогатої худоби та птахів.
4. Приладобудування та поліграфічне виробництво: виготовлення антикорозійних порошків та мастил. У цих сферах використовується сировина з м'якої деревини. Мастильні матеріали з цієї речовини виготовляють за допомогою змішування вугілля з залишковою золою. Отримана суміш обробляється розчином з марганцевого калію та сірчаною кислотою.
5. Виробництво димного пороху: використовується продукт із деревини вільхи. Він легко займається завдяки високому вмісту вуглецю. Відсотковий вміст вугілля в димному пороху становить від 12 до 20%.
6. Виготовлення електровугільних виробів: під час технологічного процесу корисна копалина змішується з кам'яновугільною смолою. Дані деталі застосовуються в двигунах, електрокарах та електровакуумному устаткуванні.
7. Фармацевтика та харчова промисловість: виробництво активованого вугілля, призначеного для видалення розчинених органічних речовин. Він використовується як адсорбент на очисних станціях для фільтрації природних вод.

Використання деревного вугілля обмежено терміном придатності матеріалу. Він може зберігатися протягом 5-12 років. Термін придатності товару залежить від умов зберігання. Рекомендується містити матеріал у закритих ємностях під навісом. Зберігати продукт необхідно за температури 200 °С.

Технологія процесу виробництва

В давнину люди для виготовлення вугільного палива використовували технологію вуглепалення. Вони мали дрова в спеціальних ямах і засипали їх землею, залишаючи отвори невеликого розміру. Після індустріальної революції процедура вуглепалювання деревного вугілля стала проводитися за допомогою автоматизованого обладнання, здатного контролювати реакції карбонізації речовин та нагрівання матеріалу до температури горіння.

У промислових умовах цей матеріал виробляється в невеликій кількості. Перед тим, як виробляти деревне вугілля, потрібно правильно вибрати сировину, придбати спеціалізоване обладнання та визначити технологію виготовлення. У промисловості використовують 3 основні методи виробництва деревного вугілля:

Отримана продукція фасується в мішки, брикетується та маркується. У ГОСТ 7657-84 описано, як роблять деревне вугілля з виробництва. У ньому наведено опис схем технологічного процесу та вказано точну інформацію про кількість температури, необхідної для нагрівання сировини.

Деревне вугілля можна виробляти в домашніх умовах, утворюючи кустарне виробництво. Найчастіше як місце виготовлення цієї сировини вибирається присадибну ділянку. Перед тим, як робити деревне вугілля, потрібно облаштувати приміщення відповідно до правил безпеки, вибрати технологію виготовлення та оцінити перспективи розвитку бізнес-проекту.

Вибір сировини

Відповідно до ГОСТ 24260-80 "Сировина для піролізу та вуглепалення", при створенні деревного вугілля потрібна деревина твердолистяних дерев. До цієї групи належать береза, ясен, бук, клен, в'яз та дуб. Також при виготовленні застосовують хвойні породи дерев: ялина, сосна ялиця, модрина та кедр. Найменшою мірою застосовуються м'яколистяна деревина: груша, яблуня, зливу та тополя.