Древесный уголь

Содержание.

 

1. Введение.
2. Пиролиз древесины.
3. Свойства.
4. Применение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

      В России древесный уголь производили издревле. Невозможно представить старую русскую деревню без кузницы, а кузнечные горны работали именно на древесном угле. Наиболее распространенными способами получения были кучное и ямное углежжение. Вариантами кучного были «стог» и «кабан». Эти технологии были примитивными, процесс продолжался до месяца и требовал периодического контроля и обслуживания. Все газообразные и жидкие (в парах) продукты распада (а это около двух третей от исходной массы абсолютно сухой древесины) выбрасывались в атмосферу. Массовое производство угля по таким технологиям было возможно только в XVII—XVIII веке, когда плотность населения была низкой и многие территории не освоены. Уже с XIX века в России предпочитали простейшие кирпичные печи для изготовления угля.

           Родиной промышленного производства древесного угля следует считать Урал. Демидовское чугунно-литейное производство поднялось именно на древесном угле. Все знаменитые решетки и другие виды чугунного литья, украшавшие Петербург, были сделаны на Урале.

        Возврат к кучному углежжению имел место в первые годы Советской власти на фоне развала промышленности. Затем были построены крупные углевыжигательные заводы (Аша, Сява, Амзя, Молома, Верхняя Синячиха), которые обеспечивали относительно экологически чистое производство угля. Одновременно, особенно на Северном Урале, продолжали работать разные модификации простейших кирпичных печей.

        Новый виток с появлением многочисленных вариантов экологически грязных металлических печей пришелся на постперестроечный период. Ослабление санитарного контроля, хищнические бесконтрольные вырубки стали основой развития кустарного углежжения в железных «бочках» с пристроенными топками разной конфигурации. В условиях бесконтрольности это дело стало привлекательным, и им занялось множество предприимчивых, но безграмотных людей. Некачественный уголь производился с низким выходом, но пользовался спросом.

        В первом десятилетии XXI века наступает новый этап. Строится несколько крупных предприятий[какие?] по производству кристаллического кремния. Каждому из них нужно на несколько порядков больше угля, чем производят кустарные установки. Их требования к качеству угля высоки и определяются регламентами их производства. Их потребности могут быть удовлетворены только за счет грамотно организованного, достаточно крупного и экологически чистого производства. Такие углевыжигательные производства уже работают в ряде регионов России, и строятся новые.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Пиролиз древесины.

        Древе́сный у́голь — микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха.

      Существует несколько возможных технологий производства древесного угля. От выбора конкретной из них зависит используемое сырье и качество готовой продукции.

      В общем, для производства древесного угля используются углевыжигательные печи ретортного типа. Основной идеей является сжигание древесины без кислорода. Этот процесс еще называют пиролизом.

      Один цикл производства происходит в следующие этапы. Сначала древесину укладывают в реторты, которые устанавливают в сушильную камеру и камеру пиролиза. В топочной камере разжигаются дрова и, по достижении определенного температурного режима, в камере пиролиза начинается сжигание древесины без кислорода, то есть непосредственно пиролиз.

       Выделяющиеся при этом газы не выбрасываются в атмосферу, а напротив, идут на поддержание горения в камере. С того момента, как установка выходит в рабочую фазу, расход дров становится минимальным, так как вся необходимая тепловая энергия получается из газов. Таким образом, оптимальным вариантом производства является непрерывный процесс в несколько смен.

       По завершении процесса пиролиза реторта с уже готовым «изделием» перемещается на решетку до окончательного остывания, а ее место занимает новая реторта из сушильной камеры. Таким образом, процесс происходит непрерывно, а каждая реторта проходит цикл, состоящий из загрузки дров, сушки, пиролиза, остывания и выгрузки угля.

       Стоит отметить, что существует современный способ производства древесного угля по схожей технологии, но не из цельной древесины, а из древесных брикетов. В этом случае уголь получается лучше, а его производство является практически безотходным, так как используются даже мелкие щепы.

2. Свойства.

     При пиролизе  древесины сохраняется структура  её проводящих тканей, поэтому  в образующемся древесном угле  имеется большое количество капилляров  и пор, обладающих большой суммарной  поверхностью, что способствует  его большой адсорбционной способности. При обычной температуре древесный  уголь может адсорбировать различные  вещества из их растворов, а  также различные газы, в том  числе инертные. При этом чем  легче сжижается газ, тем лучше  его адсорбирует древесный уголь. При нагревании адсорбировавший  вещества древесный уголь выделяет  их, вновь приобретая способность  адсорбировать. Чтобы увеличить  адсорбционную способность угля, его активируют нагреванием без доступа воздуха.

3. Применение.

        Когда-то древесный уголь был единственным источником топлива. В современном мире он не утратил своего значения. В настоящее время области применения древесного угля значительно расширены. Его используют как восстановитель (в древесном угле содержится большое количество углерода) в металлургии, как сырье для производства активируемых углей, как кормовая добавка в животноводстве, как изоляционный материал при строительстве, так как древесный уголь гигроскопичен и хорошо поглощает неприятные запахи. На Западе практически во всех продмагах продаются пакеты с древесным углем. Уголь завоевывает популярность и у нас. Покупатели в нашей стране, а так же во всем мире ощутили на своей практике огромное преимущество и удобство использования древесного угля и древесноугольных брикетов для приготовления пищи на отдыхе. Во-первых, нет необходимости искать и рубить дрова. Во-вторых, вам не придется ждать, пока они прогорят, уголь через 15-20 минут имеет максимальный жар. В-третьих, вы не будете пачкаться, так как продукция хорошо упакована. Одной упаковки угля вам хватит, что бы приготовить пищу и всецело насладится отдыхом. А так же Вы предотвратите нежелательную вырубку леса.

         Древесный уголь – это вид топлива очень хорошо нам известный еще с древних времен. У многих людей есть мангал, барбекю или камины. Но у древесного угля есть одно из главных преимуществ – нет ни дыма, ни огня. А главное, блюда готовятся на таком топливе намного быстрее и вкуснее.

        В старину древесный уголь более всего пользовался спросом в кузнях, в плавильных печах, медицине. Вырабатывали его обычно в деревнях и продавали в городе.

         В последнее время древесный уголь находит широкое применения и не только в быту, но и в промышленной индустрии. Рассмотрим подробнее: Промышленность

       В этой области древесный уголь играет роль восстановителя. Его состав уникален - полное отсутствие серы и фосфора, а их наличие только меняет свойства восстановленных материалов. В подобном качестве древесный уголь широко использовался еще в первой половине ХХ века. В Бразилии, например, чугун получается благодаря использованию древесного угля. Расход угля составляет 0,5–0,7 тонны на тонну чугуна. Этот чугун не содержит фосфора, серы и других элементов, необратимо попадающих в металл при использовании каменноугольного кокса. Пользуется достаточно хорошим спросом и занимает львиную долю экспорта. Такой чугун имеет достижения: менее хрупок и почти не поддается разрушению. В дополнение к информации - все чугунные решетки Петербурга ХVIII–XIX веков сделаны именно из чугуна, выплавленного на древесном угле. Эту технологию используют 2 уральских завода в городах Куса и Касли. Там из этого чугуна выплавляют фигурные решетки, скульптуры, настольные фигурки и другие художественные изделия. Они нуждаются в качественной поверхности и стойкости по отношению к атмосферным воздействиям.

         Древесный уголь требуется при выплавке лантанидов, редких и ценных металлов, например марганца. Он пользуется большим спросом и как покровный флюс при выплавке некоторых видов бронзы и латуни, никелевых сплавов (мельхиор, нейзильбер).

       Особенно хорошо древесный уголь применяется при создании кристаллического кремния для радиоэлектронной промышленности. В данной ситуации восстановитель должен быть совершенным, чтобы обеспечить диэлектрические свойства кремния. Жесткие требования по чистоте применяются и к кремнию. Его используют при выплавке кремнистых сплавов. И в этом случае для производства кремния используется в основном древесный уголь.