Arang batu - pemprosesan semalam, hari ini dan esok

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Pernah Mendeleev berkata bahawa tenggelam dengan minyak adalah seperti membuang wang kertas ke dalam relau. Perkara yang sama boleh dikatakan mengenai arang batu. Kitar semula mengurangkan beban alam sekitar dan secara praktikal menghapuskan kekotoran berbahaya yang mengandungi sulfur daripada arang batu. Mari kita pertimbangkan kaedah dan proses utama pemprosesan arang batu, serta hasil dan produk yang diperoleh daripadanya.

Arang batu melepasi

Manusia sudah biasa dengan arang batu sebagai bahan api sejak zaman Yunani purba. Tetapi sebagai industri bebas, industri arang batu hanya menonjol pada abad ke-18. Pada awal abad ke-19, arang batu mula digunakan dengan sangat aktif - bahan api untuk pengangkutan, pengeluaran elektrik, metalurgi, industri kimia, kereta dan pembinaan kapal, dll. Bahan mentah yang lebih baik diperlukan.

Kaedah pemprosesan arang batu telah dibangunkan pada abad ke-20 supaya kualiti bahan mentah yang diekstrak lebih tinggi. Mereka mempunyai kelemahan, seperti hasil produk yang rendah, bingkai tegarpelaksanaan proses tersebut. Tetapi dengan pengenalan pelbagai pemangkin ke dalam proses, hasil produk menjadi lebih tinggi, dan oleh itu lebih murah, dan laluan proses tidak lagi memerlukan pematuhan ketat terhadap semua syarat.

Hari ini, perlombongan dan pemprosesan arang batu adalah satu langkah ke masa hadapan. Ia dijalankan dalam lima cara. Pilihan kaedah bergantung pada produk akhir yang diingini.

Pyrolysis

Kaedah pemprosesan arang batu ini telah digunakan sejak sekian lama. Kembali pada akhir 90-an. Pada abad ke-19, mereka tahu cara memanaskan arang batu tanpa akses udara untuk menyebabkan kemusnahan molekul polimer, diikuti dengan transformasinya. Produk pemprosesan termokimia datang dalam keadaan pepejal, cecair dan gas.

Kok moden (nama lain untuk pirolisis) dijalankan pada suhu antara 900 dan 1100 °C. Hasil proses ialah kok, yang digunakan dalam industri metalurgi, kedua-dua ferus dan bukan ferus, serta hasil sampingan dalam bentuk campuran gas dan wap.

Kira-kira 250 bahan kimia kemudiannya diperolehi daripada campuran kok suhu tinggi, termasuk benzena, naftalena, fenol, ammonia dan sebatian heterosiklik. Pengenalan pemangkin ke dalam proses menyumbang kepada pembentukan kok dengan struktur dalaman berbutir halus - jenis kok komersial yang lebih bernilai.

Separuh coking

Untuk mendapatkan bahan api (cecair atau gas) daripada arang batu melalui pemprosesan, coking suhu rendah pada 500 °C digunakan. Prosesnya juga tidak inovatif, ia telah diketahui sejak sekian lama. Sebelum ini, matlamatnya adalah untuk mendapatkan bahan api pepejal daripada arang perang, lebih bernilai secara bertenaga. Hari ini, proses pemprosesan arang batu secara semi-coking dengan penggunaan mangkin pengoksidaan telah meningkatkan keramahan alam sekitar produk akhir, ia telah mengurangkan kepekatan karsinogen dan bahan berbahaya. Resin yang terhasil digunakan untuk menghasilkan pelarut dan bahan api.

Penghidrogenan yang merosakkan

Kaedah pemprosesan arang batu ini bertujuan untuk menukar bahan api pepejal kepada "minyak sintetik" pada suhu 400-500 °C dan di bawah pengaruh hidrogen. Idea pemprosesan sedemikian muncul pada 20-an abad yang lalu. Pada tahun 1930-an dan 1940-an, perusahaan perindustrian pertama dibina di Jerman dan Great Britain, tetapi di USSR proses itu digunakan pada skala perindustrian hanya pada tahun 1950-an.

Campuran aluminium, molibdenum dan kob alt digunakan sebagai pemangkin dalam penapisan minyak. Pada mulanya, ia juga digunakan untuk arang batu, tetapi, ternyata, proses itu boleh dibuat jauh lebih murah, tanpa kehilangan kecekapan, menggunakan bijih besi yang meluas - magnetit, pirit atau pyrrhotite - sebagai pemangkin. Keputusan sedemikian mudah dikira, jika anda tahu bahawa pemangkinan berlaku secara tidak langsung. Arang batu melepasi fasa cecair bukan di bawah tindakan molekul hidrogen, tetapi melalui pemindahan atom hidrogen daripada molekul pelarut organik kepada molekul komponen arang batu. Mangkin hanya diperlukan untuk memulihkan sifat pelarut yang hilang semasa penyingkiran atom hidrogen.

Penggasan

Di bawah pengaruh suhu tinggi, tetapi dalam persekitaran udara yang mengandungi oksigen, hidrogen, karbon dioksida dan wap, arang batu pepejal bertukar menjadi gas. Ini adalah keseluruhan proses. Terdapat kira-kira 20 teknologi. Kami tidak akan membincangkan setiap satu daripada mereka secara terperinci, tetapi pertimbangkan bagaimana pengenalan pemangkin boleh membantu.

Selain meningkatkan kecekapan, dengan pemangkin adalah mungkin untuk menurunkan suhu sambil mengekalkan kelajuan pada tahap yang sama, ia juga mungkin untuk mengawal hasil akhir pengegasan. Yang paling biasa ialah logam alkali dan alkali tanah, serta besi, nikel dan kob alt.

Pemprosesan kimia plasma

Salah satu yang paling menjanjikan, kerana sebagai tambahan kepada bahan api cecair, sebatian berharga seperti ferosilikon, silikon teknikal dan bahan yang mengandungi silikon lain diekstrak daripada arang keras dan perang semasa pemprosesan, yang, di bawah kaedah lain, hanyalah dibuang dengan abu.

Dan apakah esok

Memandangkan betapa cepatnya deposit minyak dan gas di bumi berkurangan, isu bahan api akan menjadi agak meruncing tidak lama lagi. Dan salah satu penyelesaian paling mudah ialah perlombongan arang batu. Para saintis sedang menjalankan kerja penyelidikan mereka untuk mencari proses kitar semula baharu - lebih cekap, murah, tetapi pada masa yang sama mesra alam.

Kerja juga sedang dijalankan untuk mendapatkan "minyak sintetik". Di Krasnoyarsk, sebagai contoh, ia telah diuji untuk mendapatkannya daripada campuran arang batu dan air dalam perkadaran yang sama. Sintesis telah dijalankan di bawahtekanan tinggi, rawatan telah dijalankan mekanikal, elektromagnet dan peronggaan. Penggunaan tenaga adalah rendah - hanya 5 kW setiap tan minyak. Dari segi komposisi kimianya, pecahan yang terhasil adalah hampir dengan semula jadi.

Jadi jangan tergesa-gesa untuk membuang kuda besi anda, akan ada sesuatu untuk diberi makan. Dan satu lagi berita baik - arang batu diisi semula, yang bermakna ia akan berkhidmat untuk manusia untuk jangka masa yang lama.