Въглищата са едно от най-старите горива, познати на човека. И дори днес заема водеща позиция по отношение на употреба. Причината за това е неговото разпространение, лекота на извличане, обработка и използване. Но какъв е той? Каква е химическата формула на въглищата?
Всъщност този въпрос не е съвсем правилен. Въглищата не са вещество, те са смес от различни вещества. Има много от тях, така че е невъзможно напълно да се определи съставът на въглищата. Следователно под химическата формула на въглищата в тази статия ще имаме предвид по-скоро неговия елементен състав и някои други характеристики.
Но какво можем да научим за състоянието на това вещество? Въглищата се образуват от останките на растенията в продължение на много години поради излагане на висока температура и налягане. И тъй като растенията са органични по природа, органичните вещества ще преобладават в състава на въглищата.
В зависимост от възрастта и други условия на произход на въглищата, те се разделят на няколко вида. Всеки вид се отличава със своя елементен състав, присъствиепримеси и други важни характеристики.
Кафеви въглища
е най-младият вид въглища. Има дори растителна дървесна структура. Образува се директно от торф на дълбочина около 1 километър.
Този тип въглища съдържа доста голямо количество влага: от 20 до 40%. Когато е изложен на въздух, той се изпарява и въглищата се раздробяват на прах. След това ще говорим за химическия състав на този конкретен сух остатък. Количеството на неорганичните примеси в кафявите въглища също е високо и възлиза на 20-45%. Тези примеси са силициев диоксид, оксиди на алуминий, калций и желязо. Може също да съдържа алкални метални оксиди.
В тези въглища има много летливи органични и неорганични вещества. Те могат да бъдат до половината от масата на този вид въглища. Елементният състав минус неорганични и летливи вещества е както следва:
- Въглерод 50-75%.
- Кислород 26-37%.
- Водород 3-5%.
- Азот 0-2%.
- Сяра 0,5-3%.
Въглища
Според времето на образуване, този вид въглища е следващият след кафявите. Има черен или сиво-черен цвят, както и смолист, понякога метален блясък.
Влажността на въглищата е много по-ниска от кафявата: само 1-12%. Съдържанието на летливи вещества във въглищата варира значително в зависимост от мястото на добив. Тя може да бъде минимална (от 2%), но може да достигне и стойности, подобни на кафявите въглища (до 48%). Елементарният състав е както следва:
- Въглерод 75-92%.
- Водород 2, 5-5, 7%.
- Кислород 1, 5-15%.
- Азот до 2,7%.
- Сяра 0-4%.
От тук можем да заключим, че химическата формула на каменните въглища се състои от повече въглерод, отколкото кафявите въглища. Това прави този вид въглища по-качествено гориво.
Антрацит
Антрацитът е най-старата форма на изкопаеми въглища. Тъмно черен е на цвят и има характерен метален блясък. Това са най-добрите въглища по отношение на количеството топлина, което отделя при изгаряне.
Количеството на влага и летливи вещества в него е много малко. Около 5-7% за всеки индикатор. А елементният състав се характеризира с изключително високо съдържание на въглерод:
- Въглерод над 90%.
- Водород 1-3%.
- Кислород 1-1, 5%.
- Азот 1-1, 5%.
- Сяра до 0,8%.
Повече въглища се съдържат само в графита, който е по-нататъшен етап на коализиране на антрацита.
въглен
Този тип въглища не са изкопаеми, така че има някои особености в състава си. Произвежда се чрез нагряване на суха дървесина до температура 450-500 oC без въздух. Този процес се нарича пиролиза. При него от дървото се отделят редица вещества: метанол, ацетон, оцетна киселина и други, след което се превръща във въглища. Между другото, изгарянето на дървесината също е пиролиза, но поради наличието на кислород във въздуха, отделяните газове се запалват. Това е причината за съществуванетопламъци при изгаряне.
Дървото не е хомогенно, има много пори и капиляри. Подобна структура отчасти е запазена и в добитите от нея въглища. Поради тази причина има добър адсорбционен капацитет и се използва заедно с активен въглен.
Съдържанието на влага при този вид въглища е много ниско (около 3%), но при продължително съхранение абсорбира влагата от въздуха и процентът на водата се повишава до 7-15%. Съдържанието на неорганични примеси и летливи вещества се регулира от GOST и не трябва да надвишава съответно 3% и 20%. Елементният състав зависи от производствената технология и изглежда приблизително така:
- Въглерод 80-92%.
- Кислород 5-15%.
- Водород 4-5%.
- Азот ~0%.
- Сяра ~0%.
Химичната формула на дървените въглища показва, че по съдържание на въглерод той е близо до камъка, но освен това има само малко количество елементи, ненужни за изгаряне (сяра и азот).
Активен въглен
Активният въглен е вид въглен с висока специфична повърхност на порите, което го прави дори по-абсорбиращ от дървото. Като суровина за производството му се използват дървени въглища и въглища, както и кокосови черупки. Изходният материал се подлага на процес на активиране. Същността му е да отваря запушени пори с висока температура, електролитни разтвори или водна пара.
По време на процеса на активиране се променя само структурата на веществото, така че химичната формула на активния въгленидентичен със състава на суровините, от които е произведена. Съдържанието на влага в активния въглен зависи от специфичната повърхност на порите и обикновено е по-малко от 12%.
