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O mistério da umidade: por que a umidade do carvão é tão importante para sua qualidade?
Com a crescente procura de energia hoje em dia, o carvão é um combustível importante e a sua avaliação da qualidade está a receber cada vez mais atenção. A humidade no carvão, quer se trate de uma análise detalhada ou dos principais factores que afectam a qualidade do carvão, tornou-se cada vez mais uma questão à qual a indústria e o meio académico prestam atenção.
As técnicas de análise de carvão são projetadas especificamente para medir propriedades físicas e químicas específicas do carvão. Esses métodos são usados principalmente para avaliar a adequação do carvão para coque, geração de energia ou fundição.
Propriedades químicas do carvão
O carvão é dividido em quatro tipos ou classes principais: linhita, carvão betuminoso, antracite e grafite. Cada tipo de carvão possui diferentes parâmetros físicos, que são controlados principalmente pela umidade, matéria volátil e teor de carbono.
Umidade
A umidade é uma característica importante do carvão, e todos os carvões contêm umidade quando extraídos. A água subterrânea e outras umidades externas são chamadas de umidade adicional e podem evaporar facilmente. A umidade contida no próprio carvão é chamada de umidade intrínseca e geralmente requer análise quantitativa.
A umidade pode existir no carvão em quatro formas: água superficial, água higroscópica, água decomposta e água mineral.
A análise da umidade do volume é geralmente realizada comparando a perda de massa das amostras não tratadas e analisadas. Os cientistas podem medir eficazmente o teor de humidade aquecendo amostras de carvão e secando-as numa atmosfera de azoto a 150°C ou ao ar a 100 a 105°C.
Substâncias voláteis
Substâncias voláteis referem-se a componentes de carvão liberados em condições livres de ar e em altas temperaturas, geralmente incluindo hidrocarbonetos de cadeia curta e longa, hidrocarbonetos aromáticos e certos sulfetos. A importância da medição de voláteis reside na sua capacidade de avaliar o potencial energético do carvão e na sua utilização em carvão ativado.
Cinza
A cinza é o resíduo incombustível deixado após a queima do carvão e representa a quantidade total de minerais após a combustão. A análise do teor de cinzas do carvão é relativamente simples. Após a queima completa do carvão, o teor de cinzas produzido é expresso em percentagem em relação ao peso original, que também é um dos indicadores importantes da qualidade do carvão.
Carbono fixo
Carbono fixo refere-se ao carbono que permanece no carvão após ser impulsionado por substâncias voláteis. O teor fixo de carbono é frequentemente usado para estimar a quantidade de material produtor de coque de uma amostra de carvão e é medido removendo a massa volátil da massa total da amostra de carvão.
Propriedades físicas e mecânicas
Densidade relativa
A densidade relativa do carvão depende do tipo do carvão e do grau de impurezas minerais, e o conhecimento da densidade de cada carvão é necessário para determinar as propriedades dos complexos e misturas. A densidade é geralmente medida pela perda de peso de uma amostra em água.
Distribuição de tamanho de partícula
A distribuição do tamanho das partículas do carvão depende do tipo do carvão, o que afeta a fragilidade do carvão, bem como dos processos de manuseio, britagem e moagem pelos quais é submetido. Esta informação deve ser conhecida antes da mineração, a fim de utilizar o carvão no tamanho apropriado em fornos e coqueadores.
Teste de Flotação-Assentamento
O teste de flotação-decantação é uma análise de partículas e veios de carvão. Ele usa líquido para absorver partículas com alto teor de cinzas para aumentar o preço de venda e o conteúdo energético do carvão. Este teste pode ajudar a determinar o tamanho ideal de partícula para lavagem e a densidade necessária do líquido de lavagem.
Teste especial de combustão
Energia específica
A energia específica pode ser determinada por um calorímetro de bomba, que mede a produção de energia da combustão completa do carvão, especialmente do carvão utilizado para geração de vapor.
Teste de ponto de fusão de cinzas
O comportamento de fusão das cinzas de carvão é um fator chave na seleção do carvão, especialmente em aplicações de geração de energia a vapor. Um ponto de fusão excessivamente alto fará com que o coque e as cinzas se aglomerem no forno, o que requer limpeza regular. A temperatura de fusão é geralmente testada observando as mudanças de forma da cinza fundida em um forno de alta temperatura.
Índice de expansão gratuita
O teste do índice de expansão livre é o teste mais simples para avaliar a adequação do carvão para a produção de coque. Após ser adicionado a um cadinho padronizado para combustão, a forma da seção transversal da torta de coque obtida é avaliada comparando-a com a seção transversal padrão.
Classificação do carvão
Os padrões internacionais classificam o carvão por qualidade À medida que a qualidade aumenta, o teor de carbono do carvão aumenta. O sistema ASTM classifica o carvão com mais de 69% de carbono fixo com base no conteúdo de carbono e matéria volátil.
O teor de umidade do carvão não afeta apenas a produção energética do carvão, mas também afeta sua competitividade no mercado.
Perante os desafios da transição energética global e da protecção ambiental, como deverá a gestão da humidade no carvão ser combinada com novas tecnologias para alcançar os melhores benefícios ambientais e económicos?
