Cărbune

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Salt la: Navigare, căutare
Dezambiguizare
Acest articol se referă la Cărbune rocă sedimentară. Pentru alte sensuri vedeţi Cărbune (dezambiguizare).
Cămin în care se arde turbă.
Cămin în care se arde turbă.
Huilă.
Huilă.

Cărbunele este o rocă sedimentară de culoare brun - neagră cu proprietăţi combustibile formată prin (carbonizare) îmbogăţirea în carbon (în condiţiile lipsei oxigenului) a resturilor unor plante din epocile geologice. Procesul de incarbonizare a plantelor preistorice s-a produs cu milioane de ani în urmă, prin două procese mai importante:

  1. faza biochimică produsă de bacterii şi ciuperci care transformă celuloza şi lignina din plante;
  2. faza geochimică, faza propriu zisă de incarbonizare, care se produce la temperaturi şi presiuni ridicate formându-se într-un timp îndelungat huila şi antracitul. Acest proces are ca rezultat o îmbogăţire de peste 50 % din volum în carbon.

Datorită energiei termice ridicate degajate prin ardere huila mai poartă numele de aurul negru.

Cuprins

[modifică] Formare

Ferigă.
Ferigă.

Materia iniţială de bază din care i-a naştere cărbunele sunt resturi de plante fosile, care constau mai ales din feriga uriaşă (Pteridopsida sau Polypodiopsida) care în urmă cu 400 de milioane de ani alcătuia adevărate păduri, azi feriga are între 9000 şi 12000 de varietăţi.

După moartea lor aceste plante se scufundau în mlaştină unde fiind izolate de aerul atmosferic urmează o serie de procese anaerobe, în primele faze se formează turba.

Prin migraţia mărilor aceste mlaştini au fost acoperite cu sedimente, creându-se temperaturi şi presiuni ridicate, care intensifică procesele de incarbonizare, presiunea elimină apa din turbă astfel ia naştere cărbunele brun.

Dacă aceste presiuni mari persistă mai departe se continuă eliminarea apei din cărbunele brun rezultând cărbunii cu cea mai mare putere calorifică, huila şi în final antracitul care este în acelaşi timp şi cărbunele cel mai vechi. La antracit procentul de carbon ajunge la 90 - 96 %.

Zăcămintele de huilă s-au format cu cca. 280 - 345 milioane de ani în urmă, constituind azi una dintre principalele resurse energetice ale globului. Cărbunele brun este un cărbune mai tânăr formându-se în peroada terţiară în urmă cu 2,5 - 65 milioane de ani.

[modifică] Compoziţie

În tehnică, compoziţia cărbunilor se exprimă parţial în elemente chimice, carbon (C), hidrogen (H), azot (N), oxigen (O) şi sulf (S), parţial în substanţe ca masa minerală (A - de:Asche, en:ash) şi umiditatea (W - de:Wasser, en:water).

Compoziţia se poate exprima ca:

  • masă organică, care conţine C, H, N, O şi S din combinaţiile organice;
  • masă combustibilă (en:DAF - dry, ash free), care conţine şi S din combinaţiile minerale (pirite), care arde şi el, adică tot ce arde - ceea ce nu arde (masa minerală plus umiditatea) este balastul;
  • masă anhidră, care conţine şi masa minerală, adică tot, mai puţin apa;
  • masa uscată la aer (masa pentru analiză), care conţine şi umiditatea de constituţie şi cea higroscopică, compoziţie folosită în determinările de laborator, fiind stabilă;
  • masa iniţială (en:raw), care conţine şi umiditatea de îmbibaţie, adică compoziţia cărbunelui introdus în focare.

În timpul încălzirii, din cărbune se degajă gaze combustibile, numite materii volatile. Cu cât se degajă mai multe materii volatile, cu atât cărbunele se aprinde mai uşor.

Prin aprindere şi ardere cărbunele degajă căldură. Cantitatea de căldură eliberată prin arderea completă a unui kilogram de combustibil (aici cărbune) este puterea calorifică (sau căldura de ardere) a combustibilului, care în SI se exprimă în MJ/kg. În practică, utilă este puterea calorifică inferioară (Qi).

[modifică] Clasificarea cărbunilor din România

În România cărbunii se clasifică conform STAS.

Clasificarea cărbunilor din România
Clasa Grupa Caracteristici
Turbă (T) - Culoare: galben deschis până la negru.
Structură vegetală fibroasă pronunţată.
Cărbune brun (B) Cărbune brun pământos (BP) Culoare: brun închis.
Aspect pământos amorf, sfărâmicios, fără structură vegetală. Se poate bricheta fără liant. Urmă brună.
Cărbune brun lemnos (BL)
Lignit		 Culoare: galben-brun până la negru.
Aspect lemnos. Structură lemnoasă pronunţată. Exfoliere naturală. Spărtura lemnoasă conţine uneori incluziuni cu aspect pământos sau negru lucios. Urmă brună.
Cărbune brun mat (BM) Culoare: brun negru.
Eventuale urme de structură lemnoasă. Spărtura complet plană, uneori pământoasă. Urmă brună.
Cărbune brun cu luciu smolos (BS) Culoare: negru brun până la negru.
Structură compactă. Spărtură concoidală. Urma brun închis.
Cărbune brun huilos (B/H) - Culoare închisă.
Fâşii alternative lucioase, mate. Spărtură plană sau plan concoidală. Urmă neagră cu nuanţă brună.
Huilă (H) Huilă cu flacără lungă (HL) Culoare: neagră.
Fâşii alternative lucioase, mate. Spărtură plan concoidală. Urmă neagră cu nuanţă brună.
Huilă de gaz (HG) Stratificarea puţin clară, lucios. Spărtură plană sau concoidală. Urmă neagră cu nuanţă brună.
Huilă grasă (HGr) Culoare neagră.
Luciu puternic. De cele mai multe ori sfărâmicios şi prăfos. Urmă neagră.
Huilă de cocs (HC) Culoare neagră.
Luciu puternic. De cele mai multe ori sfărâmicios şi prăfos. Urmă neagră.
Huilă slabă degresantă (HS) Culoare neagră.
Luciu puternic. De cele mai multe ori sfărâmicios şi prăfos. Urmă neagră.
Huilă antracitoasă (HA) Culoare neagră.
Luciu puternic. De cele mai multe ori sfărâmicios şi prăfos. Urmă neagră.
Antracit (A) - Culoare neagră.
Luciu metalic. De obicei sfărâmicios. Urmă neagră.

Turba este cel mai tânăr cărbune, din Neogen, formându-se şi astăzi. Conţine 52 - 62 % carbon în masa combustibilă, iar prin încălzire degajă foarte multe materii volatile. În momentul extracţiei ea conţine 75 - 80 % umiditate, ca urmare trebuie uscată, stare în care are o putere calorifică de 12 - 20 MJ/kg. Turba uscată şi brichetată se foloseşte drept combustibil casnic. De asemenea, ea se poate folosi ca material filtrant sau ca îngrăşământ.

Cărbunele brun este un cărbune mai vechi, din Paleogen. Conţine 60 - 78 % carbon în masa combustibilă, iar prin încălzire degajă multe materii volatile. În momentul extracţiei conţine 30 - 45 % umiditate. Are o putere calorifică de 6 - 18 MJ/kg (uzual 7 - 9 MJ/kg). Este mult folosit, în special lignitul, care se găseşte în cantităţi mari, de exemplu în România în bazinul Olteniei, în scopuri energetice, fiind combustibilul clasic în termocentralele pe bază de cărbune.

Cărbunele brun huilos este un cărbune specific României, are aspect de huilă, însă putere calorifică sub 20 MJ/kg, ca urmare nu poate fi considerat huilă. Este folosit în scopuri energetice.

Huila este un cărbune vechi, datând din Cretacic şi Jurasic. Conţine 75 - 92 % carbon în masa combustibilă, iar prin încălzire degajă suficiente materii volatile pentru aprindere. În momentul extracţiei conţine 1 - 5 % umiditate. Are o putere calorifică de 20 - 29 MJ/kg. Este cel mai preţios cărbune. Huilele cu flacără lungă (numele vine de la durata degajării volatilelor, care ard cu flacără vizibilă) şi de gaz (numele vine tot de la cantitatea volatilelor) nu cocsifică, ca urmare se folosesc în scopuri energetice. Huila de cocs şi parţial cea grasă (în amestec cu cea de cocs) cocsifică, ca urmare este folosită la producerea cocsului, valorificare mult mai valoroasă decât prin ardere. Huilele slabă şi antracitoasă au puţine volatile, sunt greu de ars.

Antracitul este cel mai vechi cărbune, datând din Jurasic. Conţine 92 - 98 % carbon în masa combustibilă, dar aproape deloc materii volatile, ceea ce îl face foarte dificil de aprins. Aprinderea trebuie făcută cu un combustibil de suport, care să-l aducă la temperatura de 800 °C, temperatura de aprindere a carbonului. În momentul extracţiei conţine 3 - 12 % umiditate. Are o putere calorifică de 20 - 25 MJ/kg. Datorită aprinderii dificile este puţin folosit în energetică, fiind folosit în industria chimică la producerea electrozilor.

În concluzie, cărbunele se foloseşte:

  • Drept combustibil, atât casnic, cât şi în producerea de curent electric produs cu ajutorul turbinelor din termocentrale. Prin ardere cărbunele eliberează căldură şi produce gaze de ardere ca dioxid de carbon, dioxid de sulf şi vapori de apă. In anul 2003 24,4 % din energia primară produsă pe glob şi 40,1 % din energia electrică era produsă pe bază de cărbune, cu ponderea însemnată a huilei şi lignitului. Termocentralele moderne au redus substanţial emisiile de gaze nocive rezultate din arderea cărbunilor.

[modifică] Rezervele de cărbuni

Rezervele de cărbuni pe glob estimate în anul 2004 au fost de 783,1 miliarde de tone, din care aparţine 27 % SUA, 16 % Rusia, 12 % China, 12 % India, 7 % Uniunii Europene şi 7 % Australiei.
Aceste rezerve dacă se continuă folosirea cărbunilor în acelaşi ritm ca în anul 2003 (3,8 miliarde de tone), atunci rezervele ar acoperi necesarul globului pe o perioadă de 203 ani. Rezervele de carbune ale României, aflate in evidenţa natională la începutul lui 2007, sunt urmatoarele: huilă 721 mil.tone; carbune brun 65 mil.tone; lignit 3.400 mil.tone.

[modifică] Exploatarea cărbunilor

Exploatare exprimată în mii de tone
Ordine Ţara 1970 1980 1990 2000 2004
1. Germania 406.034 387.930 356.524 167.724 181.926
2. USA 5.963 42.300 82.608 77.620 75.750
3. Grecia 8.703 23.207 49.909 63.948 71.237
4. Rusia 128.100 141.500 138.500 86.200 70.300
5. Australia 25.648 32.895 47.725 67.363 66.343
6. Polonia 36.118 36.866 67.584 59.505 61.198
7. China 16.960 26.288 44.520 42.774 50.000
8. Cehia 84.894 90.145 80.205 51.063 48.290
9. Turcia 4.400 16.967 46.892 61.315 43.754
10. Serbia 18.341 27.921 45.376 34.037 35.620
11. India 3.908 4.548 14.110 22.947 30.341
12. România 15.575 28.128 34.897 26.882 28.648
13. Bulgaria 31.806 29.946 31.532 26.183 26.455
14. Thailanda 441 1.427 12.421 17.714 20.060
15. Ungaria 26.102 22.636 15.842 13.532 12.730
16. Canada 3.919 5.971 9.407 11.190 11.600
17. Bosnia 7.340 11.174 18.160 7.441 9.000
18. Macedonia 4.940 7.519 6.640 7.516 8.500
19. Spania 3.121 15.390 20.870 8.524 8.147
20. Coreea de Nord 5.700 10.000 12.500 6.500 6.500
... ... ... ... ... ... ...
... Austria 4.045 2.865 2.448 1.255 235
... Lume 869.626 1.080.335 1.153.970 877.417 915.789

Sursă: United States Geological Survey

[modifică] Bibliografie

[modifică] Vezi şi

[modifică] Legături externe

Commons
Wikimedia Commons conţine materiale multimedia legate de Cărbune
Huilă
Cărbune brun
Minerale
Geologie : denumiri de Minerale

Acvamarin | Agat | Ajoit | Ametist | Amfibol | Apatit | Aragonit | Autunit | Azbest | Azurit | Baritină | Beril | Bismut | Biotit | Blendă | Borax | Calcedon | Calcit | Calcopirită | Caolinit | Carneol | Cinabru | Citrin | Clorură de amoniu | Corindon | Cristobalit | Cuarţ | Diamant | Diopsid | Dolomit | Epidot | Feldspat | Fluorină | Galenă | Gips | Goetit | Grafit | Granat | Hematit | Ilmenit | Jasp | Limonit | Magnetit | Malachit | Marcasită | Mică | Ochi de tigru | Olivină | Onix | Opal | Pirită | Piroxen | Realgar | Rodocrozit | Rubin | Rutil | Safir | Sare | Silvină | Smarald | Sodă | Spinel | Stibină | Talc | Tanzanit | Titanit | Topaz | Turmalină | Vanadinit | Vivianit | Wolastonit | Wolframit | Zircon | Zoisit
Denumiri de Roci

Andezit | Argilă | Bauxită | Bazalt | Calcar | Caolin | Diabaz | Diorit | Dolomit | Gabro | Granit | Gresie | Loess | Minerale argiloase | Nisip | Obsidian | Pegmatit | Peridotit | Riolit
Pământ şi Zăcăminte

Straturile pământului | Cărbune | Filon | Gaz natural | Lavă | Magmă | Minereu | Piroclaste | Petrol | Substanţe minerale | Vulcanism
editează
Adus de la "http://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83rbune"
Unelte personale