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La verità sulla cenere: cosa possono rivelarci i residui rimasti dopo la combustione del carbone?
Dato che la domanda globale di energia rinnovabile continua ad aumentare, l'uso del carbone e le sue proprietà chimiche e fisiche continuano a essere un importante argomento di discussione. La cenere che rimane dopo la combustione del carbone, anche se apparentemente inutile, in realtà fornisce informazioni fondamentali sulla qualità e sulle proprietà del carbone. Questo articolo esplorerà le tecniche analitiche del carbone e le sue proprietà fisiche e chimiche, e fornirà approfondimenti su come queste proprietà influenzano le applicazioni del carbone e l'impatto ambientale.
Proprietà chimiche del carbone
Il carbone è generalmente suddiviso in quattro categorie: lignite, carbone bituminoso, antracite e grafite. Ogni tipologia presenta caratteristiche fisiche uniche, che sono in gran parte determinate dall'umidità, dalla materia volatile e dal contenuto di carbonio. La comprensione di queste proprietà può non solo determinare l'idoneità del carbone, ma anche dedurre la composizione delle sue ceneri dopo la combustione.
Il contenuto di umidità è una proprietà importante del carbone e tutto il carbone è umido al momento dell'estrazione. L'umidità presente nel carbone può essere suddivisa in umidità superficiale, umidità igroscopica, umidità decomposta e umidità minerale.
Acqua
Il contenuto di umidità può influenzare la capacità di produzione energetica del carbone e l'efficienza della combustione. Il contenuto totale di umidità del carbone viene analizzato misurando la perdita di massa dei campioni di carbone prima e dopo la combustione. L'umidità viene solitamente determinata mediante metodi di riscaldamento o di essiccazione, la cui scelta dipende dal grado del carbone. Ad esempio, i carboni di basso grado richiedono speciali processi di essiccazione per prevenirne l'ossidazione.
Materia volatile
Per materia volatile del carbone si intendono i componenti volatili del carbone, ad eccezione dell'acqua, in condizioni di alta temperatura e assenza di ossigeno. Questi componenti includono vari idrocarburi e una piccola quantità di zolfo. La determinazione della materia volatile può fornire una base per la lavorazione e l'uso del carbone.
Contenuto di ceneri del carbone
Le ceneri di carbone sono i residui incombustibili che rimangono dopo la combustione del carbone. Questo valore può aiutare a determinare la qualità del carbone e solitamente è espresso come percentuale della massa originale del carbone.
L'analisi delle ceneri del carbone è relativamente semplice e consente di calcolare la massa delle ceneri rimanenti dopo la combustione completa del carbone. Il carbone con un alto contenuto di ceneri tende a produrre più rifiuti dopo la combustione, il che ne influenza il valore economico e l'impatto ambientale, quindi è molto importante conoscere il contenuto di ceneri del carbone.
Proprietà fisiche e meccaniche del carbone
Le proprietà fisiche del carbone, come la densità relativa e la distribuzione granulometrica delle particelle, influiscono direttamente sulle proprietà di manipolazione e combustione del carbone. La misurazione della densità relativa aiuta a determinare le proprietà e le prestazioni del carbone. In generale, la densità aumenta con il grado del carbone.
Distribuzione delle dimensioni delle particelle
La distribuzione granulometrica delle particelle di carbone dipende dal grado del carbone e dalla lavorazione a cui è stato sottoposto. Durante il processo di combustione, questa caratteristica influenza l'efficienza della combustione e le caratteristiche di combustione del carbone, pertanto è fondamentale comprendere e controllare la distribuzione granulometrica delle particelle di carbone.
Test di galleggiamento e affondamento
I test di galleggiamento e di affondamento possono essere utilizzati per identificare e lavare il carbone, aumentandone il potere calorifico e il rendimento energetico. Questo processo rimuove le particelle di carbone ad alto contenuto di ceneri e migliora la qualità complessiva del carbone.
Prove di combustione speciali
La produzione di energia del carbone può essere misurata attraverso test di combustione specializzati che aiutano a comprendere il comportamento della combustione di diversi tipi di carbone.
Il comportamento di fusione delle ceneri volanti in un ambiente conico caldo è un fattore importante per l'impostazione dei punti di funzionamento della caldaia.
Classificazione del grado del carbone
Il carbone viene classificato in base al suo contenuto di carbonio e di materia volatile. Con l'aumentare del grado del carbone aumenta anche il contenuto di carbonio, il che significa che anche l'energia prodotta dalla sua combustione è relativamente elevata.
ConclusioneL'analisi del carbone non si limita alle sue proprietà chimiche e fisiche, ma include anche gli effetti del contenuto di ceneri. La presenza di cenere può fornire informazioni sulla qualità del carbone. Nell'attuale spinta globale verso l'energia verde, dobbiamo rivalutare il ruolo del carbone e il valore delle sue future applicazioni?
