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Il segreto del carbone: sai cosa hanno di speciale i diversi tipi di carbone?
Il carbone, ampiamente utilizzato nella produzione di energia e nei processi industriali, è una risorsa naturale affascinante. Poiché le preoccupazioni ambientali diventano sempre più gravi, vengono utilizzate diverse tecniche per analizzare le proprietà fisiche e chimiche del carbone, allo scopo di valutarne l'idoneità a diversi utilizzi. Vale la pena studiare approfonditamente i diversi tipi di carbone, sia in termini di efficienza che di impatto ambientale.
Proprietà chimiche
Esistono quattro tipi principali di carbone: lignite, carbone bituminoso, antracite e grafite; i parametri fisici di ciascun tipo sono influenzati dall'umidità, dal contenuto di sostanze volatili e dal contenuto di carbonio.
Acqua
Il contenuto di umidità è una proprietà importante del carbone. Tutto il carbone contiene una certa quantità di umidità, detta umidità naturale. L'acqua può essere suddivisa nelle seguenti forme:
- Umidità superficiale: umidità presente sulla superficie delle particelle di carbone.
- Umidità igroscopica: umidità trattenuta nelle microfessure del carbone per azione capillare.
- Umidità di decomposizione: umidità trattenuta durante la decomposizione della materia organica.
- Acqua minerale: struttura cristallina dell'acqua, come quella che si trova nell'argilla.
Tramite riscaldamento, essiccazione e altri metodi, è possibile misurare il contenuto totale di umidità per valutare la qualità del carbone.
Volatili
Per materia volatile si intendono i componenti rilasciati dal carbone in condizioni di alte temperature e in assenza di ossigeno. La maggior parte delle sostanze volatili è composta da idrocarburi a catena corta e lunga, aromatici e un certo contenuto di zolfo. All'aumentare del grado del carbone, il contenuto di sostanze volatili diminuisce.
Contenuto di ceneri
La cenere del carbone è il residuo incombustibile rimasto dopo la combustione. Analizzando la cenere si può ottenere l'indice di qualità del carbone. La determinazione delle ceneri comporta il calcolo del rapporto tra essiccazione all'aria ed essiccazione in forno e viene solitamente effettuata utilizzando un metodo di combustione ad alta temperatura.
Carbonio fisso
Il carbonio fisso si riferisce al carbonio che rimane nel carbone dopo la scomparsa delle sostanze volatili. È una base importante per stimare ulteriormente la quantità di coke che può essere prodotta dal carbone.
Proprietà fisiche e meccaniche
Densità relativa
La densità relativa, o peso specifico, del carbone varia a seconda della qualità del carbone e delle impurità minerali presenti. Questi dati possono aiutare a convertire le stime delle risorse in riserve.
Distribuzione delle dimensioni delle particelle
La distribuzione granulometrica delle particelle di carbone dipende dalla sua qualità e solitamente è necessario lavorarle fino a ottenere una dimensione corrispondente, in modo che possano essere utilizzate in modo più efficiente nella combustione e nella raffinazione.
Prova di galleggiamento
Le diverse particelle di carbone hanno densità relative diverse, rendendo i test di flottazione fondamentali per migliorare l'efficienza energetica e il valore di vendita del carbone.
Test di usura
I test di usura valutano l'effetto del carbone sulle operazioni meccaniche e il suo potenziale di usura e deterioramento, e sono fondamentali per il funzionamento continuo delle apparecchiature.
Prove di combustione speciali
Energia specifica
I calorimetri a bomba vengono utilizzati per misurare l'energia specifica prodotta dal carbone, un fattore particolarmente importante nei generatori di vapore.
Test di fusione delle ceneri
Il comportamento delle ceneri di carbone ad alte temperature è fondamentale per la scelta del carbone da utilizzare per la produzione di energia elettrica tramite vapore. Diversi punti di fusione influiscono sul funzionamento e sull'efficienza della caldaia.
Indice di rigonfiamento del bollitore
Il test dell'indice di rigonfiamento del bollitore riscalda il carbone in una provetta standardizzata per valutarne il potenziale di produzione di coke.
Classificazione del grado del carbone
Il carbone è classificato secondo vari standard internazionali. Il carbone di qualità superiore ha un contenuto di carbonio più elevato e di solito viene valutato in modo diverso in base al suo impatto ambientale e al suo utilizzo energetico.
In questo mondo in rapido cambiamento, i diversi tipi di carbone vengono confrontati non solo in termini di proprietà chimiche e fisiche, ma anche in termini di come queste proprietà possono essere utilizzate per soddisfare l'attuale domanda di energia pulita della società. Hai mai pensato al ruolo che avrà il carbone nella futura transizione energetica?
