Άνθρακας

Ο άνθρακας είναι α μη-κλαστικό ιζηματογενές πέτρωμα. Είναι τα απολιθωμένα υπολείμματα φυτών και είναι σε εύφλεκτους μαύρους και καφέ-μαύρους τόνους. Το κύριο στοιχείο του είναι ο άνθρακας, αλλά μπορεί επίσης να περιέχει διάφορα στοιχεία όπως υδρογόνο, θείο και οξυγόνο. Σε αντίθεση με τον άνθρακα ορυκτά, δεν έχει σταθερή χημική σύσταση και κρυσταλλική δομή. Ανάλογα με τον τύπο του φυτικού υλικού, σχηματίζονται διαφορετικοί βαθμοί ανθρακοποίησης και παρουσία ακαθαρσιών, διαφορετικοί τύποι άνθρακα. Υπάρχουν 4 αναγνωρισμένες ποικιλίες. Ο λιγνίτης είναι η χαμηλότερη ποιότητα και είναι ο μαλακότερος και λιγότερο απανθρακωμένος. Ο υποασφαλτικός άνθρακας είναι σκούρο καφέ έως μαύρος. Ο ασφαλτούχος άνθρακας είναι ο πιο άφθονος και συχνά καίγεται για παραγωγή θερμότητας. Ο ανθρακίτης είναι η υψηλότερη ποιότητα και η πιο μεταμορφωμένη μορφή άνθρακα. Περιέχει το υψηλότερο ποσοστό άνθρακα χαμηλών εκπομπών και θα ήταν ιδανικό καύσιμο αν δεν ήταν σχετικά λιγότερο.

Ο άνθρακας χρησιμοποιείται κυρίως ως καύσιμο. Ο άνθρακας χρησιμοποιείται εδώ και χιλιάδες χρόνια, αλλά η πραγματική του χρήση ξεκίνησε με την εφεύρεση των ατμομηχανών μετά τη βιομηχανική επανάσταση. Ο άνθρακας παρέχει τα δύο πέμπτα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως και ο άνθρακας χρησιμοποιείται ως το κύριο καύσιμο σίδερο και εγκαταστάσεις παραγωγής χάλυβα.

Όνομα καταγωγή: Η λέξη αρχικά πήρε την παλαιά αγγλική μορφή col από το πρωτογερμανικό *kula(n), που υποτίθεται ότι προέρχεται από την πρωτοϊνδοευρωπαϊκή ρίζα *g(e)u-lo- «ζωντανός άνθρακας».

Χρώμα: Μαύρο και καφέ μαύρο

Σκληρότητα: Cκρεμάσιμος

Μέγεθος κόκκου: Λεπτόκοκκο

Group: Μη κλασικό Ιζηματογενές πέτρωμα

Ταξινόμηση άνθρακα

Καθώς οι γεωλογικές διεργασίες ασκούν πίεση στο νεκρό βιοτικό υλικό με την πάροδο του χρόνου υπό ευνοϊκές συνθήκες, ο βαθμός ή η σειρά της μεταμόρφωσης αυξάνεται διαδοχικά ως εξής:

Λιγνίτης, το χαμηλότερο επίπεδο άνθρακα, το πιο επιβλαβές για την υγεία, χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά ως καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

Αεριωθούμενο, μια συμπαγής μορφή λιγνίτη, μερικές φορές γυαλισμένο. Ο άνθρακας της ανώτερης παλαιολιθικής κατώτερης ασφάλτου, του οποίου οι ιδιότητες κυμαίνονται από αυτές του λιγνίτη έως τον ασφαλτούχο άνθρακα, χρησιμοποιήθηκε κυρίως ως διακοσμητικός λίθος καθώς χρησιμοποιήθηκε ως καύσιμο για την παραγωγή ατμοηλεκτρικής ενέργειας.

Ασφαλτώδης άνθρακας, ένα πυκνό ιζηματογενές πέτρωμα, συνήθως μαύρου, αλλά μερικές φορές σκούρο καφέ, συχνά με καλά καθορισμένες ζώνες γυαλιστερού και θαμπού υλικού. Χρησιμοποιείται κυρίως ως καύσιμο στην παραγωγή ατμοηλεκτρικής ενέργειας και στην παραγωγή οπτάνθρακα. Στο Ηνωμένο Βασίλειο είναι γνωστό ως άνθρακας ατμού και έχει χρησιμοποιηθεί ιστορικά για την ανύψωση ατμού σε ατμομηχανές και πλοία.

Ανθρακί, ο υψηλότερος βαθμός άνθρακα, είναι ένας σκληρότερος, γυαλιστερός μαύρος άνθρακας που χρησιμοποιείται κυρίως για θέρμανση κατοικιών και επαγγελματικών χώρων.

γραφίτης είναι δύσκολο να αναφλεγεί και δεν χρησιμοποιείται συνήθως ως καύσιμο. χρησιμοποιείται πιο συχνά σε μολύβια ή σε σκόνη για λίπανση.

Άνθρακα καναλιού (μερικές φορές αποκαλείται «κάρβουνο κεριού») είναι μια ποικιλία λεπτόκοκκου, υψηλής ποιότητας άνθρακα που αποτελείται κυρίως από λιπτινίτη με σημαντική περιεκτικότητα σε υδρογόνο.

Υπάρχουν πολλά διεθνή πρότυπα για τον άνθρακα. Η ταξινόμηση του άνθρακα βασίζεται γενικά στην περιεκτικότητα σε πτητικές ουσίες. Αλλά η πιο σημαντική διάκριση είναι ο θερμικός άνθρακας (επίσης γνωστός ως άνθρακας ατμού), ο οποίος καίγεται για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια μέσω του ατμού. και μεταλλουργικός άνθρακας (επίσης γνωστός ως άνθρακας οπτανθρακοποίησης), ο οποίος καίγεται σε υψηλή θερμοκρασία για την παραγωγή χάλυβα.

Ιστορική σημασία

Ο άνθρακας έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη ιστορία και έχει χρησιμοποιηθεί ως πηγή καυσίμου για χιλιάδες χρόνια. Στην αρχαιότητα, ο άνθρακας χρησιμοποιήθηκε για τη θέρμανση και το μαγείρεμα των τροφίμων και για τη ζεστασιά. Κατά τη διάρκεια της Βιομηχανικής Επανάστασης, ο άνθρακας έγινε η κύρια πηγή ενέργειας για την τροφοδοσία ατμομηχανών και μηχανημάτων, οδηγώντας σε σημαντικές τεχνολογικές προόδους στις μεταφορές, την κατασκευή και άλλες βιομηχανίες. Η χρήση άνθρακα οδήγησε επίσης στην ανάπτυξη της εξόρυξης ως σημαντικής βιομηχανίας και βοήθησε στην τόνωση της οικονομικής ανάπτυξης σε πολλά μέρη του κόσμου. Ωστόσο, η χρήση άνθρακα έχει επίσης συσχετιστεί με σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, συμπεριλαμβανομένης της ρύπανσης του αέρα και των υδάτων, και έχει συμβάλει σημαντικά στην κλιματική αλλαγή. Ως αποτέλεσμα, γίνονται προσπάθειες για τη μετάβαση σε καθαρότερες πηγές ενέργειας και τη μείωση της εξάρτησης από τον άνθρακα.

χημική σύνθεση

Ο άνθρακας αποτελείται κυρίως από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και θείο. Η ακριβής σύνθεση του άνθρακα ποικίλλει ανάλογα με την ηλικία και την προέλευσή του, αλλά γενικά, ο άνθρακας μπορεί να ταξινομηθεί σε τέσσερις κύριους τύπους με βάση την περιεκτικότητά του σε άνθρακα: λιγνίτης, υποασφαλτικός, ασφαλτικός και ανθρακίτης. Ο λιγνίτης είναι ο νεότερος τύπος άνθρακα και περιέχει τη λιγότερη ποσότητα άνθρακα, ενώ ο ανθρακίτης είναι ο παλαιότερος και έχει τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε άνθρακα. Γενικά, ο άνθρακας με υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε ενέργεια και καίγεται πιο αποτελεσματικά. Ο άνθρακας περιέχει επίσης ποικίλες ποσότητες ορυκτών όπως πυρίτιο, αλουμίνα, σίδηρο, ασβέστιο, νάτριο και κάλιο, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν τις ιδιότητες καύσης και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις όταν καίγονται.

Φυσικές ιδιότητες

Ο άνθρακας έχει μια ποικιλία φυσικών ιδιοτήτων, όπως:

1. Χρώμα: Το χρώμα του άνθρακα μπορεί να κυμαίνεται από μαύρο έως καφέ έως γκριζωπό.
2. Σκληρότητα: Ο άνθρακας μπορεί να κυμαίνεται σε σκληρότητα από πολύ μαλακό και εύθραυστο, όπως ο γραφίτης, έως πολύ σκληρό, όπως ο ανθρακίτης.
3. Πυκνότητα: Ο άνθρακας έχει μικρότερη πυκνότητα από πολλούς βράχους και μέταλλα, καθιστώντας το σχετικά ελαφρύ.
4. Αραιότητα της ύλης: Ο άνθρακας μπορεί να είναι πολύ πορώδης, με μικρά κενά μεταξύ των σωματιδίων του άνθρακα.
5. Κονχοειδές κάταγμα: Ο άνθρακας συχνά σπάει με ένα ομαλό, καμπυλωτό σχέδιο, γνωστό ως κονχοειδές κάταγμα.
6. Λάμψη: Ο άνθρακας έχει θαμπή έως γυαλιστερή λάμψη, ανάλογα με τον τύπο του άνθρακα.
7. Ράβδωση: Ο άνθρακας δημιουργεί μια μαύρη ή σκούρα καφέ ράβδωση όταν τρίβεται σε ένα λευκό, χωρίς γυάλισμα πορσελάνινο πιάτο.

Οι φυσικές ιδιότητες του άνθρακα είναι σημαντικές για την εξόρυξη, την επεξεργασία και τη χρήση του. Για παράδειγμα, η σκληρότητα του άνθρακα μπορεί να επηρεάσει τον τύπο της χρησιμοποιούμενης μεθόδου εξόρυξης, ενώ το πορώδες και η πυκνότητα μπορούν να επηρεάσουν την επεξεργασία και τη μεταφορά του άνθρακα.

Εξόρυξη και επεξεργασία άνθρακα

Ο άνθρακας εξάγεται συνήθως από υπόγεια ή επιφανειακά ορυχεία. Οι μέθοδοι υπόγειας εξόρυξης περιλαμβάνουν την εξόρυξη δωματίου και πυλώνων, το μακρύ τείχος και την εξόρυξη υποχώρησης, ενώ οι μέθοδοι εξόρυξης επιφανείας περιλαμβάνουν την εξόρυξη ταινιών, την αφαίρεση βουνών και την εξόρυξη ανοιχτού λάκκου.

Στη μέθοδο εξόρυξης δωματίου και πυλώνων, οι σήραγγες σκάβονται σε μια ραφή άνθρακα και οι στύλοι από άνθρακα αφήνονται για να στηρίξουν την οροφή. Στην εξόρυξη με μακριά τοιχώματα, ένας μακρύς τοίχος άνθρακα εξορύσσεται σε μία μόνο φέτα, ενώ η οροφή πάνω από την εξορυσσόμενη περιοχή καταρρέει πίσω από τη μηχανή εξόρυξης. Η εξόρυξη υποχώρησης περιλαμβάνει την αφαίρεση πυλώνων από μια περιοχή που είχε εξορυχτεί στο παρελθόν.

Στην επιφανειακή εξόρυξη, ο υπερκείμενος βράχος και το έδαφος αφαιρούνται για πρόσβαση στον άνθρακα. Αυτή η διαδικασία μπορεί να γίνει με εξόρυξη ταινιών, κατά την οποία το υπερκείμενο φορτίο αφαιρείται σε ταινίες ή με αφαίρεση βουνοκορφών, κατά την οποία αφαιρούνται ολόκληρες βουνοκορφές για πρόσβαση στον άνθρακα. Η εξόρυξη ανοιχτού λάκκου είναι μια άλλη τεχνική επιφανειακής εξόρυξης, στην οποία ανασκάπτεται ένας μεγάλος λάκκος για την εξαγωγή του άνθρακα.

Μόλις εξαχθεί ο άνθρακας, υποβάλλεται σε επεξεργασία για να αφαιρεθούν οι ακαθαρσίες και να προετοιμαστεί για χρήση. Η επεξεργασία μπορεί να περιλαμβάνει σύνθλιψη, κοσκίνισμα και πλύσιμο για την αφαίρεση πετρωμάτων και άλλων ακαθαρσιών, καθώς και ξήρανση για μείωση της περιεκτικότητας σε υγρασία του άνθρακα. Ο άνθρακας μπορεί επίσης να υποβληθεί σε επεξεργασία με χημικές ουσίες για την απομάκρυνση του θείου και άλλων ακαθαρσιών, μια διαδικασία γνωστή ως καθαρισμός άνθρακα.

Τεχνικές εξόρυξης (επιφανειακή και υπόγεια εξόρυξη)

Η εξόρυξη άνθρακα μπορεί να χωριστεί σε δύο μεγάλες κατηγορίες: την επιφανειακή και την υπόγεια εξόρυξη.

Η επιφανειακή εξόρυξη περιλαμβάνει την αφαίρεση του υπερκείμενου βράχου, του εδάφους και της βλάστησης για να αποκαλυφθεί η ραφή άνθρακα. Αυτό γίνεται συνήθως με μεγάλα μηχανήματα που αφαιρούν την υπερφόρτωση (το υλικό πάνω από τη ραφή του άνθρακα) σε στρώσεις. Υπάρχουν διαφορετικές μέθοδοι επιφανειακής εξόρυξης, συμπεριλαμβανομένης της εξόρυξης ταινιών, της εξόρυξης ανοιχτού λάκκου, της εξόρυξης απομάκρυνσης βουνών και της εξόρυξης υψηλών τοιχωμάτων. Στην εξόρυξη ταινιών, το υπερκείμενο αφαιρείται σε μακριές λωρίδες, ενώ στην εξόρυξη ανοιχτού λάκκου, το υπερκείμενο αφαιρείται σε μεγάλο λάκκο. Η εξόρυξη αφαίρεσης βουνοκορφών περιλαμβάνει την αφαίρεση ολόκληρης της κορυφής του α βουνό για πρόσβαση στη ραφή άνθρακα, ενώ η εξόρυξη υψηλών τοιχωμάτων χρησιμοποιείται για την ανάκτηση άνθρακα από εκτεθειμένη κάθετη όψη ή γκρεμό.

Η υπόγεια εξόρυξη περιλαμβάνει το σκάψιμο σηράγγων ή φρεατίων στη γη για να φτάσει στη ραφή του άνθρακα. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι υπόγειας εξόρυξης: η εξόρυξη δωματίων και πυλώνων και η εξόρυξη με μακρύ τοίχο. Στην εξόρυξη δωματίου και πυλώνων, η ραφή άνθρακα εξορύσσεται σε μια σειρά δωματίων, αφήνοντας στύλους άνθρακα για να στηρίξουν την οροφή. Στην εξόρυξη με μακριά τοιχώματα, ένα μηχάνημα που ονομάζεται shearer κινείται μπρος-πίσω κατά μήκος της ραφής άνθρακα, κόβοντας τον άνθρακα και ρίχνοντάς τον σε έναν ιμάντα μεταφοράς. Η οροφή υποστηρίζεται από υδραυλικά στηρίγματα καθώς το μηχάνημα προχωρά.

Μετά την εξαγωγή του άνθρακα, μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία για να αφαιρεθούν οι ακαθαρσίες και να προετοιμαστεί για χρήση. Η επεξεργασία μπορεί να περιλαμβάνει σύνθλιψη, κοσκίνισμα και πλύσιμο για την αφαίρεση πετρωμάτων και άλλων υλικών που αναμειγνύονται με τον άνθρακα. Ο άνθρακας μπορεί επίσης να υποστεί επεξεργασία με χημικά για την απομάκρυνση του θείου και άλλων ακαθαρσιών ή μπορεί να μετατραπεί σε υγρά ή αέρια καύσιμα.

Μέθοδοι επεξεργασίας (καθαρισμός, σύνθλιψη, ταξινόμηση κ.λπ.)

Μετά την εξόρυξη άνθρακα, συχνά χρειάζεται καθαρισμός και επεξεργασία για να αφαιρεθούν οι ακαθαρσίες και να προετοιμαστεί για χρήση. Οι ακριβείς μέθοδοι επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται μπορεί να ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του άνθρακα και την προβλεπόμενη χρήση του.

Μια κοινή μέθοδος επεξεργασίας άνθρακα είναι μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως «πλύσιμο», η οποία περιλαμβάνει τη χρήση νερού, χημικών και μηχανικού εξοπλισμού για τον διαχωρισμό του άνθρακα από ακαθαρσίες όπως πέτρες, τέφρα και θείο. Ο άνθρακας συνθλίβεται και αναμιγνύεται με νερό και χημικές ουσίες για να δημιουργηθεί ένας πολτός, ο οποίος στη συνέχεια περνά μέσα από μια σειρά από κόσκινα και κυκλώνες για να διαχωριστεί ο άνθρακας από τα άλλα υλικά. Ο διαχωρισμένος άνθρακας στη συνέχεια υποβάλλεται σε περαιτέρω επεξεργασία για να αφαιρεθούν τυχόν εναπομείνασες ακαθαρσίες και ταξινομείται με βάση το μέγεθος.

Άλλες μέθοδοι επεξεργασίας μπορεί να περιλαμβάνουν τη σύνθλιψη και άλεση του άνθρακα για να γίνει κατάλληλος για καύση ή άλλες χρήσεις, καθώς και διαδικασίες για την απομάκρυνση του θείου και άλλων ρύπων από τον άνθρακα. Ανάλογα με την προβλεπόμενη χρήση του άνθρακα, μπορεί επίσης να απαιτούνται πρόσθετα στάδια επεξεργασίας, όπως η ενανθράκωση για την παραγωγή οπτάνθρακα για χρήση στη διαδικασία παραγωγής χάλυβα.

Σύνθεση Άνθρακα

Η σύνθεση του άνθρακα μπορεί να αναλυθεί με δύο τρόπους. Η πρώτη αναφέρεται ως στενή ανάλυση (υγρασία, πτητική ύλη, σταθερός άνθρακας και τέφρα) ή τελική ανάλυση (στάχτη, άνθρακας, υδρογόνο, άζωτο, οξυγόνο και θείο). Ένας τυπικός ασφαλτικός άνθρακας μπορεί να έχει τελική ανάλυση σε ξηρή βάση χωρίς τέφρα από 84.4% άνθρακα, 5.4% υδρογόνο, 6

ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΕΚΧΗΣ, ΠΟΣΟΣΤΟ ΒΑΡΟΣ
ΣιΟ 2	20-40
Al 2O 3	10-35
Fe 2O 3	5-35
CaO	1-20
MgO	0.3-4
Θείος 2	0.5-2.5
Na 2ΕΝΤΑΞΕΙ 2O	1-4
SO 3	0.1-12

Σχηματισμός Άνθρακα

Η διαδικασία μετατροπής της νεκρής βλάστησης σε άνθρακα ονομάζεται ενανθράκωση. Στο γεωλογικό παρελθόν υπήρχαν χαμηλοί υγρότοποι και πυκνά δάση σε διάφορες περιοχές. Η νεκρή βλάστηση σε αυτές τις περιοχές έχει γενικά αρχίσει να βιοδιασπάται και να μεταμορφώνεται με λάσπη και όξινο νερό.

Αυτό παγίδευσε τον άνθρακα σε τεράστιους τυρφώνες που τελικά θάφτηκαν βαθιά από ιζήματα. Στη συνέχεια, για εκατομμύρια χρόνια, η θερμότητα και η πίεση της βαθιάς ταφής προκάλεσαν απώλεια νερού, μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα και αυξημένη περιεκτικότητα σε άνθρακα.

Η ποιότητα του παραγόμενου άνθρακα εξαρτιόταν από τη μέγιστη πίεση και θερμοκρασία που επιτυγχάνονταν. Ο λιγνίτης (ονομάζεται επίσης «φαιούς άνθρακας») και ο υποασφαλτικός άνθρακας, ο ασφαλτούχος άνθρακας ή ο ανθρακίτης (ονομάζεται επίσης «σκληρός άνθρακας» ή «σκληρός άνθρακας») που παράγονται κάτω από σχετικά ήπιες συνθήκες παράγεται με αυξανόμενη θερμοκρασία και πίεση.

Από τους παράγοντες που εμπλέκονται στην απανθράκωση, η θερμοκρασία είναι πολύ πιο σημαντική από την πίεση ή τον χρόνο ταφής. Ο υποασφαλτικός άνθρακας μπορεί να σχηματιστεί σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο 35 έως 80 °C (95 έως 176 °F), ενώ ο ανθρακίτης απαιτεί θερμοκρασία τουλάχιστον 180 έως 245 °C (356 έως 473 °F).

Αν και ο άνθρακας είναι γνωστός από τις περισσότερες γεωλογικές περιόδους, το 90% του συνόλου του άνθρακα καταθέσεις κατατέθηκαν κατά την περίοδο του ανθρακοφόρου και της περμίας, που αντιπροσωπεύουν μόνο το 2% της γεωλογικής ιστορίας της Γης.

Περιστατικό του Άνθρακα

Ο άνθρακας είναι μια κοινή πηγή ενέργειας και χημικών. Τα χερσαία φυτά που ήταν απαραίτητα για την ανάπτυξη του άνθρακα δεν ήταν άφθονα μέχρι την περίοδο του ανθρακοφόρου (358.9 εκατομμύρια έως 298.9 εκατομμύρια χρόνια πριν), μεγάλες ιζηματογενείς λεκάνες που περιέχουν πετρώματα ανθρακοφόρου ηλικίας και μικρότερης ηλικίας είναι γνωστές σχεδόν σε κάθε ήπειρο, συμπεριλαμβανομένης της Ανταρκτικής. Η παρουσία μεγάλων κοιτασμάτων άνθρακα σε περιοχές με αρκτικό ή υποαρκτικό κλίμα (όπως η Αλάσκα και η Σιβηρία) οφείλεται στις κλιματικές αλλαγές και στην τεκτονική κίνηση των φλοιών που έχουν μετακινήσει παλαιότερες ηπειρωτικές μάζες στην επιφάνεια της Γης, μερικές φορές μέσω των υποτροπικών και ακόμη και των τροπικών. . περιφέρειες. Ορισμένες περιοχές (όπως η Γροιλανδία και το μεγαλύτερο μέρος του βόρειου Καναδά) στερούνται άνθρακα επειδή τα πετρώματα που βρέθηκαν εκεί προϋπήρχαν της Περιόδου Ανθρακοφόρου και αυτές οι περιοχές, γνωστές ως ηπειρωτικές ασπίδες, δεν έχουν την άφθονη χερσαία φυτική ζωή που απαιτείται για το σχηματισμό μεγάλων κοιτασμάτων άνθρακα.

Χαρακτηριστικά και Ιδιότητες Άνθρακα

Πολλές από τις ιδιότητες του άνθρακα ποικίλλουν ανάλογα με παράγοντες όπως η σύστασή του και η παρουσία ορυκτών υλών. Έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές για την εξέταση των ιδιοτήτων του άνθρακα. Αυτές είναι η περίθλαση ακτίνων Χ, η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και μετάδοσης, η υπέρυθρη φασματοφωτομετρία, η φασματοσκοπία μάζας, η αέρια χρωματογραφία, η θερμική ανάλυση και η ηλεκτρική, θερμική ανάλυση και οι ηλεκτρικές, οπτικές και μαγνητικές μετρήσεις.

Ένταση

Η γνώση των φυσικών ιδιοτήτων του άνθρακα είναι σημαντική για την παρασκευή και τη χρήση του άνθρακα. Για παράδειγμα, η πυκνότητα του άνθρακα κυμαίνεται από περίπου 1.1 έως περίπου 1.5 μεγαγραμμάρια ανά κυβικό μέτρο ή γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Ο άνθρακας είναι ελαφρώς πιο πυκνός από το νερό και σημαντικά λιγότερο πυκνός από τα περισσότερα πετρώματα και ορυκτά υλικά. Οι διαφορές πυκνότητας καθιστούν δυνατή τη βελτίωση της ποιότητας ενός άνθρακα αφαιρώντας το μεγαλύτερο μέρος της πετρώδους ύλης και των πλούσιων σε σουλφίδια σωματιδίων μέσω διαχωρισμού βαρέων υγρών. 

Αραιότητα της ύλης

Η πυκνότητα του άνθρακα ελέγχεται εν μέρει από την παρουσία πόρων που επιμένουν κατά τη διάρκεια της απανθράκωσης. Τα μεγέθη των πόρων και η κατανομή των πόρων είναι δύσκολο να μετρηθούν. Ωστόσο, οι πόροι φαίνεται να έχουν τρία εύρη μεγεθών:

(1) μακροπόροι (διάμετρος μεγαλύτερη από 50 νανόμετρα),

(2) μεσοπόροι (διαμέτρου 2 έως 50 νανόμετρα) και

(3) μικροπόροι (διάμετρος μικρότερη από 2 νανόμετρα).

(Ένα νανόμετρο ισούται με 10−9 μέτρα.) Το μεγαλύτερο μέρος της αποτελεσματικής επιφάνειας ενός άνθρακα - περίπου 200 τετραγωνικά μέτρα ανά γραμμάριο - βρίσκεται στους πόρους του άνθρακα και όχι στην εξωτερική επιφάνεια ενός κομματιού άνθρακα. Η παρουσία χώρου πόρων είναι σημαντική για την παραγωγή οπτάνθρακα, την αεριοποίηση, την υγροποίηση και την παραγωγή άνθρακα υψηλής επιφάνειας για τον καθαρισμό του νερού και των αερίων. Για λόγους ασφαλείας, οι πόροι του άνθρακα μπορεί να περιέχουν σημαντικές ποσότητες προσροφημένου μεθανίου, το οποίο μπορεί να απελευθερωθεί κατά τις εργασίες εξόρυξης και να σχηματίσει εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα. Ο κίνδυνος έκρηξης μπορεί να μειωθεί με επαρκή αερισμό ή προηγούμενη απομάκρυνση του μεθανίου από κάρβουνο κατά την εξόρυξη.

Αντανακλαστικότητα

Μια σημαντική ιδιότητα του άνθρακα είναι η ανακλαστικότητά του (ή ανακλαστικότητα), δηλαδή η ικανότητά του να ανακλά το φως. Η ανακλαστικότητα μετριέται εκπέμποντας μια μονοχρωματική δέσμη φωτός (με μήκος κύματος 546 νανόμετρα) σε μια γυαλισμένη επιφάνεια macerals βιτρινίτη σε ένα δείγμα άνθρακα και μετρώντας το ποσοστό του ανακλώμενου φωτός με ένα φωτόμετρο. Ο βιτρινίτης χρησιμοποιείται καθώς η ανακλαστικότητα του αλλάζει σταδιακά με αυξανόμενο βαθμό. Οι αντανακλάσεις του φουσινίτη είναι πολύ υψηλές λόγω της προέλευσης του άνθρακα και οι λιπτινίτες τείνουν να εξαφανίζονται με αυξανόμενους βαθμούς. Αν και πολύ λίγο από το προσπίπτον φως ανακλάται (που κυμαίνεται από μερικά δέκατα του τοις εκατό έως 12 τοις εκατό), η τιμή αυξάνεται με τους βαθμούς και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ταξινόμηση των περισσότερων άνθρακα χωρίς μέτρηση του ποσοστού της παρούσας πτητικής ύλης.

Άλλα χαρακτηριστικά

Άλλες ιδιότητες όπως η σκληρότητα, η ικανότητα λείανσης, η θερμοκρασία σύντηξης τέφρας και ο δείκτης ελεύθερης διόγκωσης (μια οπτική μέτρηση της ποσότητας διόγκωσης που εμφανίζεται όταν ένα δείγμα άνθρακα θερμαίνεται σε κλειστό χωνευτήριο) μπορούν να επηρεάσουν την εξόρυξη και την προετοιμασία του άνθρακα. καθώς και τον τρόπο χρήσης ενός άνθρακα. Η σκληρότητα και η ικανότητα λείανσης καθορίζουν τους τύπους εξοπλισμού που χρησιμοποιείται για την εξόρυξη, τη σύνθλιψη και τη λείανση, επιπλέον της ποσότητας ισχύος που καταναλώνεται στις λειτουργίες τους. Η θερμοκρασία σύντηξης τέφρας επηρεάζει το σχεδιασμό και τις συνθήκες λειτουργίας του κλιβάνου. Ο δείκτης ελεύθερης διόγκωσης παρέχει προκαταρκτικές πληροφορίες σχετικά με την καταλληλότητα ενός άνθρακα για παραγωγή οπτάνθρακα.

Οικονομική και κοινωνική σημασία του άνθρακα

Ο άνθρακας είναι ένας σημαντικός φυσικός πόρος που έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του σύγχρονου κόσμου. Η οικονομική και κοινωνική σημασία του μπορεί να φανεί σε πολλούς τομείς:

1. Παραγωγή ενέργειας: Ο άνθρακας είναι μια από τις πρωταρχικές πηγές ενέργειας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Καίγεται σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία κατοικιών, επιχειρήσεων και βιομηχανιών.
2. Παραγωγή χάλυβα: Ο άνθρακας είναι επίσης βασικό συστατικό στην παραγωγή χάλυβα. Όταν θερμαίνεται, ο άνθρακας απελευθερώνει άνθρακα, ο οποίος χρησιμοποιείται για τη μείωση σιδηρομετάλλευμα να σιδερώσω. Αυτός ο σίδηρος στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή χάλυβα, που είναι απαραίτητο υλικό για την κατασκευή, την υποδομή και πολλές άλλες εφαρμογές.
3. Τη δημιουργία θέσεων εργασίας: Η εξόρυξη και η επεξεργασία άνθρακα δημιουργεί θέσεις εργασίας και συμβάλλει στις τοπικές οικονομίες σε πολλές χώρες. Η βιομηχανία απασχολεί μεγάλο αριθμό ατόμων, συμπεριλαμβανομένων μεταλλωρύχων, μηχανικών, γεωλόγων και άλλων επαγγελματιών.
4. Μεταφορά: Ο άνθρακας συχνά μεταφέρεται σε μεγάλες αποστάσεις σιδηροδρομικώς ή με πλοίο για να φτάσει στον προορισμό του, γεγονός που μπορεί να δημιουργήσει θέσεις εργασίας και να συμβάλει στην οικονομία των περιοχών από τις οποίες διέρχεται.
5. Προσιτή ενέργεια: Ο άνθρακας είναι συχνά μια πιο προσιτή πηγή ενέργειας σε σύγκριση με άλλες πηγές, γεγονός που μπορεί να βοηθήσει στη διατήρηση του ενεργειακού κόστους σε χαμηλά επίπεδα για τους καταναλωτές και τις επιχειρήσεις.
6. Χημικά προϊόντα: Ο άνθρακας χρησιμοποιείται επίσης ως πρώτη ύλη για την παραγωγή μιας σειράς χημικών προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων των πλαστικών, των συνθετικών ινών, των λιπασμάτων και άλλων χημικών ουσιών.

Ωστόσο, η χρήση άνθρακα έχει επίσης σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, συμπεριλαμβανομένων των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και άλλων ατμοσφαιρικών ρύπων, καθώς και αρνητικές επιπτώσεις στην ποιότητα του νερού και στη χρήση της γης. Αυτές οι επιπτώσεις πρέπει να εξετάζονται προσεκτικά σε κάθε αξιολόγηση της οικονομικής και κοινωνικής σημασίας του άνθρακα.

Περίληψη των βασικών σημείων

Ακολουθούν ορισμένα βασικά σημεία σχετικά με τον άνθρακα:

• Ο άνθρακας είναι ένα ορυκτό καύσιμο που σχηματίζεται από τα υπολείμματα αρχαίων φυτών που έζησαν πριν από εκατομμύρια χρόνια.
• Υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι άνθρακα: ο λιγνίτης, ο υποασφαλτικός, ο ασφαλτικός και ο ανθρακίτης, ο καθένας με διαφορετικές ιδιότητες και χρήσεις.
• Ο άνθρακας είναι μια άφθονη και σχετικά φθηνή πηγή ενέργειας, καθιστώντας τον σημαντικό καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τη θέρμανση και τις βιομηχανικές διεργασίες.
• Η εξόρυξη άνθρακα μπορεί να έχει σημαντικές περιβαλλοντικές και κοινωνικές επιπτώσεις, συμπεριλαμβανομένης της διατάραξης της γης, της ρύπανσης των υδάτων και των κινδύνων για την υγεία για τους εργαζόμενους και τις κοντινές κοινότητες.
• Γίνονται προσπάθειες για την ανάπτυξη καθαρότερων τεχνολογιών άνθρακα, όπως η δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα, για τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της χρήσης άνθρακα.

αναφορές

• Bonewitz, R. (2012). Βράχοι και ορυκτά. 2η έκδ. Λονδίνο: DK Publishing.
• Kopp, OC (2020, 13 Νοεμβρίου). κάρβουνο. Εγκυκλοπαίδεια Britannica. https://www.britannica.com/science/coal-fossil-fuel
• Συνεργάτες της Wikipedia. (2021, 26 Οκτωβρίου). Κάρβουνο. Στη Wikipedia, The Free Encyclopedia. Ανακτήθηκε στις 09:57, 1 Νοεμβρίου 2021, από https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Coal&oldid=1051971849