Carvão

Carvão é um rocha sedimentar não clástica. Eles são os restos fossilizados de plantas e são em tons de preto inflamável e preto acastanhado. Seu principal elemento é o carbono, mas também pode conter diversos elementos como o hidrogênio, enxofre e oxigênio. Ao contrário do carvão minerais, não possui composição química e estrutura cristalina fixas. Dependendo do tipo de material vegetal, dos vários graus de carbonização e da presença de impurezas, formam-se diferentes tipos de carvão. Existem 4 variedades reconhecidas. Lignite é o grau mais baixo e é o mais macio e menos carbonizado. O carvão sub-betuminoso é marrom escuro a preto. O carvão betuminoso é o mais abundante e muitas vezes é queimado para geração de calor. O antracito é a forma de carvão de maior grau e mais metamorfoseada. Ele contém a maior porcentagem de carbono de baixa emissão e seria um combustível ideal se não fosse por comparativamente menos.

O carvão é usado principalmente como combustível. O carvão é usado há milhares de anos, mas seu uso real começou com a invenção dos motores a vapor após a revolução industrial. O carvão fornece dois quintos da produção de eletricidade em todo o mundo e o carvão é usado como o principal combustível na ferro e instalações de produção de aço.

Nome origem: A palavra originalmente tomou a forma do inglês antigo col do proto-germânico *kula(n), que supostamente deriva da raiz proto-indo-européia *g(e)u-lo- “carvão vivo”.

Cor: Preto e preto acastanhado

Dureza: Cpendurável

Tamanho de grão: Granulação fina

Grupo: não clástico Rocha sedimentar

Classificação de Carvão

Como os processos geológicos pressionam o material biótico morto ao longo do tempo sob condições favoráveis, o grau ou a ordem metamórfica aumenta sucessivamente da seguinte forma:

Lignite, o menor teor de carvão, o mais nocivo à saúde, é utilizado quase que exclusivamente como combustível para geração de energia elétrica

jato, uma forma compacta de lenhite, por vezes polida; O carvão betuminoso inferior do Paleolítico Superior, cujas propriedades vão desde o linhito até o carvão betuminoso, foi usado principalmente como pedra ornamental, pois era usado como combustível para geração de energia elétrica a vapor.

Betuminoso carvão, uma rocha sedimentar densa, geralmente preta, mas às vezes marrom escura, muitas vezes com faixas bem definidas de material brilhante e opaco. É usado principalmente como combustível na produção de energia elétrica a vapor e na produção de coque. No Reino Unido, é conhecido como carvão a vapor e historicamente tem sido usado para gerar vapor em locomotivas a vapor e navios.

Antracite, o tipo mais alto de carvão, é um carvão preto mais duro e brilhante usado principalmente para aquecimento de ambientes residenciais e comerciais.

Graphite é difícil de inflamar e não é comumente usado como combustível; é mais comumente usado em lápis ou em pó para lubrificação.

canal de carvão (às vezes chamado de “carvão de vela”) é uma variedade de carvão de grão fino e de alta qualidade, composto principalmente de liptinita com teor significativo de hidrogênio.

Existem vários padrões internacionais para o carvão. A classificação do carvão é geralmente baseada no conteúdo de substâncias voláteis. Mas a distinção mais importante é o carvão térmico (também conhecido como carvão vapor), que é queimado para gerar eletricidade por meio do vapor; e carvão metalúrgico (também conhecido como carvão de coque), que é queimado em alta temperatura para produzir aço.

Significado histórico

O carvão desempenhou um papel importante na história da humanidade e tem sido usado como fonte de combustível por milhares de anos. Nos tempos antigos, o carvão era usado para aquecer e cozinhar alimentos e para aquecer. Durante a Revolução Industrial, o carvão tornou-se a principal fonte de energia para alimentar máquinas e motores a vapor, levando a avanços tecnológicos significativos em transporte, manufatura e outras indústrias. O uso do carvão também levou ao desenvolvimento da mineração como uma grande indústria e ajudou a estimular o crescimento econômico em muitas partes do mundo. No entanto, o uso de carvão também tem sido associado a impactos ambientais significativos, incluindo poluição do ar e da água, e tem sido um dos principais contribuintes para as mudanças climáticas. Como resultado, esforços estão em andamento para fazer a transição para fontes de energia mais limpas e reduzir a dependência do carvão.

Composição química

O carvão é composto principalmente de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre. A composição exata do carvão varia dependendo de sua idade e origem, mas geralmente o carvão pode ser classificado em quatro tipos principais com base no seu teor de carbono: linhito, sub-betuminoso, betuminoso e antracito. A lenhite é o tipo de carvão mais novo e contém a menor quantidade de carbono, enquanto a antracite é o mais antigo e tem o maior teor de carbono. Geralmente, o carvão com maior teor de carbono tem um maior teor de energia e queima de forma mais eficiente. O carvão também contém quantidades variáveis ​​de minerais como sílica, alumina, ferro, cálcio, sódio e potássio, que podem afetar suas propriedades de combustão e impacto ambiental quando queimados.

Propriedades físicas

O carvão tem uma variedade de propriedades físicas, incluindo:

1. Cor: a cor do carvão pode variar de preto a marrom a acinzentado.
2. Dureza: O carvão pode variar em dureza, desde muito macio e quebradiço, como o grafite, até muito duro, como o antracito.
3. Densidade: O carvão tem uma densidade menor do que muitos rochas e minerais, tornando-o relativamente leve.
4. Porosidade: O carvão pode ser muito poroso, com pequenos espaços entre as partículas de carvão.
5. fratura concoidal: o carvão geralmente fratura em um padrão suave e curvo, conhecido como fratura concoidal.
6. Brilho: O carvão tem um brilho fosco a brilhante, dependendo do tipo de carvão.
7. Risca: O carvão produz uma mancha preta ou marrom escura quando esfregado em uma placa de porcelana branca não esmaltada.

As propriedades físicas do carvão são importantes para sua mineração, processamento e uso. Por exemplo, a dureza do carvão pode afetar o tipo de método de mineração usado, enquanto a porosidade e a densidade podem afetar o processamento e o transporte do carvão.

Mineração e processamento de carvão

O carvão é normalmente extraído de minas subterrâneas ou de superfície. Os métodos de mineração subterrânea incluem sala e pilar, longwall e mineração de recuo, enquanto os métodos de mineração de superfície incluem mineração de tiras, remoção de topo de montanha e mineração a céu aberto.

No método de mineração de quarto e pilar, os túneis são cavados em uma camada de carvão e os pilares de carvão são deixados para sustentar o telhado. Na mineração longwall, uma longa parede de carvão é extraída em uma única fatia, enquanto o teto sobre a área minerada desaba atrás da máquina de mineração. A mineração de recuo envolve a remoção de pilares de uma área previamente minerada.

Na mineração de superfície, a rocha e o solo sobrejacentes são removidos para acessar o carvão. Esse processo pode ser feito por mineração a céu aberto, na qual o estéril é removido em faixas, ou por remoção de topo de montanha, em que topos de montanha inteiros são removidos para acessar o carvão. A mineração a céu aberto é outra técnica de mineração de superfície, na qual um grande poço é escavado para extrair o carvão.

Depois de extraído, o carvão é processado para remover as impurezas e prepará-lo para uso. O processamento pode incluir britagem, peneiramento e lavagem para remover rochas e outras impurezas, bem como secagem para reduzir o teor de umidade do carvão. O carvão também pode ser tratado com produtos químicos para remover o enxofre e outras impurezas, um processo conhecido como limpeza do carvão.

Técnicas de extração (mineração de superfície e subterrânea)

A mineração de carvão pode ser dividida em duas grandes categorias: mineração de superfície e mineração subterrânea.

A mineração de superfície envolve a remoção da rocha, solo e vegetação sobrejacentes para expor a camada de carvão. Isso geralmente é feito com máquinas grandes que removem a sobrecarga (o material acima da camada de carvão) em camadas. Existem diferentes métodos de mineração de superfície, incluindo mineração a céu aberto, mineração a céu aberto, mineração por remoção de topos de montanhas e mineração em paredes altas. Na mineração a céu aberto, o estéril é removido em longas faixas, enquanto na mineração a céu aberto, o estéril é removido em uma cava grande. A mineração de remoção do topo de uma montanha envolve a remoção de todo o topo de uma montanha para acessar a jazida de carvão, enquanto a mineração em highwall é usada para recuperar carvão de uma face vertical exposta ou penhasco.

A mineração subterrânea envolve a escavação de túneis ou poços na terra para alcançar o veio de carvão. Existem dois tipos principais de mineração subterrânea: mineração de pilares e sala e mineração longwall. Na mineração de salas e pilares, o veio de carvão é extraído em uma série de salas, deixando pilares de carvão para sustentar o telhado. Na mineração longwall, uma máquina chamada tesoura se move para frente e para trás ao longo da camada de carvão, cortando o carvão e deixando-o cair em uma correia transportadora. O teto é sustentado por suportes hidráulicos à medida que a máquina avança.

Depois que o carvão é extraído, ele pode ser processado para remover as impurezas e preparado para uso. O processamento pode envolver britagem, peneiramento e lavagem para remover rochas e outros materiais misturados ao carvão. O carvão também pode ser tratado com produtos químicos para remover o enxofre e outras impurezas, ou pode ser convertido em combustíveis líquidos ou gasosos.

Métodos de processamento (limpeza, trituração, classificação, etc.)

Depois que o carvão é extraído, muitas vezes ele precisa ser limpo e processado para remover as impurezas e prepará-lo para uso. Os métodos exatos de processamento usados ​​podem variar dependendo do tipo de carvão e seu uso pretendido.

Um método comum de processamento de carvão é através de um processo conhecido como “lavagem”, que envolve o uso de água, produtos químicos e equipamentos mecânicos para separar o carvão de impurezas como rocha, cinzas e enxofre. O carvão é triturado e misturado com água e produtos químicos para criar uma pasta, que é então passada por uma série de telas e ciclones para separar o carvão dos outros materiais. O carvão separado é então processado para remover quaisquer impurezas remanescentes e classificado com base no tamanho.

Outros métodos de processamento podem incluir esmagar e moer o carvão para torná-lo adequado para queima ou outros usos, bem como processos para remover enxofre e outros poluentes do carvão. Dependendo do uso pretendido do carvão, também podem ser necessárias etapas de processamento adicionais, como a carbonização para produzir coque para uso no processo de fabricação de aço.

Composição do Carvão

A composição do carvão pode ser analisada de duas maneiras. A primeira é relatada como uma análise minuciosa (umidade, matéria volátil, carbono fixo e cinzas) ou uma análise final (cinzas, carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e enxofre). Um carvão betuminoso típico pode ter uma análise final em uma base seca e livre de cinzas de 84.4% de carbono, 5.4% de hidrogênio, 6

COMPOSIÇÃO DE CINZAS, PERCENTUAL DE PESO
SiO 2	20-40
Al 2O 3	10-35
Fe 2O 3	5-35
CaO	1-20
MgO	0.3-4
TiO 2	0.5-2.5
Na 2OK 2O	1-4
SO 3	0.1-12

Formação de Carvão

O processo de transformar vegetação morta em carvão é chamado de coalificação. No passado geológico havia zonas úmidas baixas e florestas densas em várias regiões. A vegetação morta nessas áreas geralmente começou a se biodegradar e se transformar com lama e água ácida.

Isso prendeu o carbono em enormes pântanos de turfa que acabaram sendo enterrados profundamente por sedimentos. Então, ao longo de milhões de anos, o calor e a pressão do soterramento profundo causaram perda de água, metano e dióxido de carbono e aumentaram o teor de carbono.

A qualidade do carvão produzido dependia da pressão e temperatura máximas atingidas; Lignite (também chamado de “carvão marrom”) e carvão sub-betuminoso, carvão betuminoso ou antracito (também chamado de “carvão” ou “carvão”) produzido em condições relativamente amenas é produzido com temperatura e pressão crescentes.

Dos fatores envolvidos na carbonização, a temperatura é muito mais importante do que a pressão ou o tempo de enterramento. O carvão sub-betuminoso pode se formar em temperaturas tão baixas quanto 35 a 80 °C (95 a 176 °F), enquanto o antracito requer uma temperatura de pelo menos 180 a 245 °C (356 a 473 °F).

Embora o carvão seja conhecido na maioria dos períodos geológicos, 90% de todo o carvão depósitos foram depositados durante os períodos Carbonífero e Permiano, que representam apenas 2% da história geológica da Terra.

Ocorrência de carvão

O carvão é uma fonte comum de energia e química. As plantas terrestres necessárias para o desenvolvimento do carvão não eram abundantes até o período Carbonífero (358.9 milhões a 298.9 milhões de anos atrás), grandes bacias sedimentares contendo rochas da idade Carbonífera e mais jovens são conhecidas em quase todos os continentes, incluindo a Antártica. A presença de grandes depósitos de carvão em regiões com climas atualmente árticos ou subárticos (como Alasca e Sibéria) deve-se a mudanças climáticas e movimento tectônico de placas crustais que moveram massas continentais mais antigas sobre a superfície da Terra, às vezes através do subtropical e até trópico. . regiões. Algumas áreas (como a Groenlândia e a maior parte do norte do Canadá) carecem de carvão porque as rochas encontradas lá são anteriores ao Período Carbonífero, e essas regiões, conhecidas como escudos continentais, carecem da abundante vida vegetal terrestre necessária para a formação de grandes depósitos de carvão.

Características e propriedades do carvão

Muitas das propriedades do carvão variam de acordo com fatores como sua composição e a presença de matéria mineral. Diferentes técnicas foram desenvolvidas para examinar as propriedades do carvão. Estes são difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, espectrofotometria infravermelha, espectroscopia de massa, cromatografia gasosa, análise térmica e elétrica, análise térmica e medições elétricas, ópticas e magnéticas.

Intensidade

Conhecer as propriedades físicas do carvão é importante na preparação e uso do carvão. Por exemplo, a densidade do carvão varia de cerca de 1.1 a cerca de 1.5 megagramas por metro cúbico, ou gramas por centímetro cúbico. O carvão é ligeiramente mais denso que a água e significativamente menos denso que a maioria das rochas e matéria mineral. As diferenças de densidade tornam possível melhorar a qualidade de um carvão removendo a maior parte da matéria rochosa e partículas ricas em sulfetos por meio da separação de líquidos pesados. 

Porosidade

A densidade do carvão é controlada em parte pela presença de poros que persistem durante a carbonização. Os tamanhos e a distribuição dos poros são difíceis de medir; no entanto, os poros parecem ter três faixas de tamanho:

(1) macroporos (diâmetro superior a 50 nanômetros),

(2) mesoporos (2 a 50 nanômetros de diâmetro) e

(3) microporos (diâmetro inferior a 2 nanômetros).

(Um nanômetro equivale a 10-9 metros.) A maior parte da superfície efetiva de um carvão - cerca de 200 metros quadrados por grama - é encontrada nos poros do carvão, não na superfície externa de um pedaço de carvão. A presença de espaço poroso é importante na produção de coque, gaseificação, liquefação e produção de carbono de alta área superficial para purificar água e gases. Por motivos de segurança, os poros do carvão podem conter quantidades significativas de metano adsorvido, que pode ser liberado durante as operações de mineração e formar misturas explosivas com o ar. O risco de explosão pode ser reduzido por ventilação adequada ou remoção prévia do metano do leito de carvão durante a mineração.

Refletividade

Uma propriedade importante do carvão é sua refletividade (ou refletividade), ou seja, sua capacidade de refletir a luz. A refletividade é medida pelo brilho de um feixe de luz monocromática (com um comprimento de onda de 546 nanômetros) em uma superfície polida de macerais de vitrinita em uma amostra de carvão e medindo a porcentagem de luz refletida com um fotômetro. A vitrinita é usada porque sua refletividade muda gradualmente com o aumento do grau. As reflexões da fusinita são muito altas devido à sua origem carbonífera e as liptinitas tendem a desaparecer com graus crescentes. Embora muito pouco da luz incidente seja refletida (variando de alguns décimos de um por cento a 12 por cento), o valor aumenta com graus e pode ser usado para classificar a maioria dos carvões sem medir a porcentagem de matéria volátil presente.

Outros recursos

Outras propriedades, como dureza, moabilidade, temperatura de fusão das cinzas e índice de intumescimento livre (uma medição visual da quantidade de intumescimento que ocorre quando uma amostra de carvão é aquecida em um cadinho fechado) podem afetar a mineração e a preparação do carvão. bem como a maneira como o carvão é usado. A dureza e a moabilidade determinam os tipos de equipamentos utilizados para mineração, britagem e moagem, além da quantidade de energia consumida em suas operações. A temperatura de fusão das cinzas afeta o projeto do forno e as condições de operação. O índice de expansão livre fornece informações preliminares sobre a adequação de um carvão para a produção de coque.

Importância econômica e social do carvão

O carvão é um importante recurso natural que desempenhou um papel significativo no desenvolvimento do mundo moderno. A sua importância económica e social manifesta-se em vários domínios:

1. Produção de energia: O carvão é uma das principais fontes de energia usadas para geração de energia. É queimado em usinas de energia para produzir eletricidade, que é usada para abastecer residências, empresas e indústrias.
2. Produção de aço: O carvão também é um ingrediente chave na produção de aço. Quando aquecido, o carvão libera carbono, que é usado para reduzir minério de ferro passar a ferro. Esse ferro é então usado para produzir aço, que é um material essencial para construção, infraestrutura e muitas outras aplicações.
3. Criação de emprego: A mineração e processamento de carvão criam empregos e contribuem para as economias locais em muitos países. A indústria emprega um grande número de pessoas, incluindo mineiros, engenheiros, geólogos e outros profissionais.
4. Transporte: Muitas vezes, o carvão é transportado por longas distâncias por trem ou navio para chegar ao seu destino, o que pode gerar empregos e contribuir para a economia das áreas por onde passa.
5. Energia acessível: o carvão costuma ser uma fonte de energia mais acessível em comparação com outras fontes, o que pode ajudar a manter os custos de energia baixos para consumidores e empresas.
6. Produtos químicos: O carvão também é usado como matéria-prima na produção de diversos produtos químicos, incluindo plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes e outros produtos químicos.

No entanto, o uso do carvão também tem impactos ambientais significativos, incluindo emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes atmosféricos, além de efeitos negativos na qualidade da água e no uso da terra. Esses impactos devem ser cuidadosamente considerados em qualquer avaliação da importância econômica e social do carvão.

Resumo dos pontos principais

Aqui estão alguns pontos importantes sobre o carvão:

• O carvão é um combustível fóssil formado a partir dos restos de plantas antigas que viveram há milhões de anos.
• Existem quatro tipos principais de carvão: linhito, sub-betuminoso, betuminoso e antracito, cada um com diferentes propriedades e usos.
• O carvão é uma fonte de energia abundante e relativamente barata, tornando-se um importante combustível para geração de energia, aquecimento e processos industriais.
• A mineração de carvão pode ter impactos ambientais e sociais significativos, incluindo perturbação do solo, poluição da água e riscos à saúde dos trabalhadores e das comunidades próximas.
• Esforços estão em andamento para desenvolver tecnologias de carvão mais limpas, como captura e armazenamento de carbono, para reduzir o impacto ambiental do uso de carvão.

Referências

• Bonewitz, R. (2012). Rochas e minerais. 2ª ed. Londres: DK Publishing.
• Kopp, OC (2020, 13 de novembro). carvão. Enciclopédia Britânica. https://www.britannica.com/science/coal-fossil-fuel
• Colaboradores da Wikipédia. (2021, 26 de outubro). Carvão. Na Wikipedia, a enciclopédia livre. Recuperado 09:57, 1º de novembro de 2021, de https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Coal&oldid=1051971849