Le charbon est l'un des plus anciens combustibles connus de l'homme. Et encore aujourd'hui, il occupe une position de leader en termes d'utilisation. La raison en est sa prévalence, sa facilité d'extraction, de traitement et d'utilisation. Mais qu'est-il ? Quelle est la formule chimique du charbon ?
En fait, cette question n'est pas tout à fait correcte. Le charbon n'est pas une substance, c'est un mélange de diverses substances. Il y en a beaucoup, il est donc impossible de déterminer complètement la composition du charbon. Par conséquent, sous la formule chimique du charbon dans cet article, nous entendrons plutôt sa composition élémentaire et quelques autres caractéristiques.
Mais que pouvons-nous apprendre sur l'état de cette substance ? Le charbon se forme à partir des restes de plantes pendant de nombreuses années en raison de l'exposition à des températures et à des pressions élevées. Et puisque les plantes sont de nature organique, les substances organiques prédomineront dans la composition du charbon.
Selon l'âge et d'autres conditions d'origine du charbon, il est divisé en plusieurs types. Chaque espèce se distingue par sa composition élémentaire, la présenceimpuretés et autres caractéristiques importantes.
Charbon brun
Est le plus jeune type de charbon. Il a même une structure boisée végétale. Formé directement à partir de tourbe à une profondeur d'environ 1 kilomètre.
Ce type de charbon contient une quantité d'humidité assez importante: de 20 à 40 %. Lorsqu'il est exposé à l'air, il s'évapore et le charbon se réduit en poudre. Ensuite, nous parlerons de la composition chimique de ce résidu sec particulier. La quantité d'impuretés inorganiques dans le lignite est également élevée et s'élève à 20-45 %. Ces impuretés sont le dioxyde de silicium, les oxydes d'aluminium, de calcium et de fer. Il peut également contenir des oxydes de métaux alcalins.
Il y a beaucoup de substances organiques et inorganiques volatiles dans ce charbon. Ils peuvent représenter jusqu'à la moitié de la masse de ce type de charbon. La composition élémentaire moins les substances inorganiques et volatiles est la suivante:
- Carbone 50-75%.
- Oxygène 26-37%.
- Hydrogène 3-5%.
- Azote 0-2%.
- Soufre 0,5-3%.
Charbon
Selon le temps de formation, ce type de charbon vient après le brun. Il a une couleur noire ou gris-noir, ainsi qu'un éclat résineux, parfois métallique.
L'humidité du charbon est bien inférieure à celle du brun: seulement 1 à 12 %. La teneur en substances volatiles du charbon varie fortement selon le lieu d'extraction. Il peut être minime (à partir de 2%), mais peut aussi atteindre des valeurs proches du lignite (jusqu'à 48%). La composition élémentaire est la suivante:
- Carbone 75-92%.
- Hydrogène 2, 5-5, 7%.
- Oxygène 1, 5-15%.
- Azote jusqu'à 2,7 %.
- Soufre 0-4%.
De là, nous pouvons conclure que la formule chimique de la houille contient plus de carbone que la lignite. Cela fait de ce type de charbon un combustible de meilleure qualité.
Anthracite
L'anthracite est la plus ancienne forme de charbon fossile. Il est de couleur noir foncé et a un éclat métallique caractéristique. C'est le meilleur charbon en termes de quantité de chaleur qu'il dégage lorsqu'il brûle.
La quantité d'humidité et de substances volatiles qu'il contient est très faible. Environ 5-7% pour chaque indicateur. Et la composition élémentaire se caractérise par une teneur en carbone extrêmement élevée:
- Carbone à plus de 90 %.
- Hydrogène 1-3%.
- Oxygène 1-1, 5%.
- Azote 1-1, 5%.
- Soufre jusqu'à 0,8 %.
Plus de charbon est contenu uniquement dans le graphite, qui est une étape supplémentaire de la coalification de l'anthracite.
Charbon
Ce type de charbon n'est pas un fossile, il a donc quelques particularités dans sa composition. Il est produit en chauffant du bois sec à une température de 450-500 oC sans air. Ce processus est appelé pyrolyse. Au cours de celui-ci, un certain nombre de substances sont libérées du bois: méthanol, acétone, acide acétique et autres, après quoi il se transforme en charbon. Soit dit en passant, la combustion du bois est également une pyrolyse, mais en raison de la présence d'oxygène dans l'air, les gaz libérés s'enflamment. C'est ce qui cause l'existenceflammes lors de la combustion.
Le bois n'est pas homogène, il a beaucoup de pores et de capillaires. Une structure similaire est en partie conservée dans le charbon qui en est extrait. Pour cette raison, il a une bonne capacité d'adsorption et est utilisé avec du charbon actif.
La teneur en humidité de ce type de charbon est très faible (environ 3%), mais lors d'un stockage à long terme, il absorbe l'humidité de l'air et le pourcentage d'eau monte à 7-15%. La teneur en impuretés inorganiques et en substances volatiles est réglementée par les GOST et ne doit pas dépasser 3% et 20%, respectivement. La composition élémentaire dépend de la technologie de production et ressemble approximativement à ceci:
- Carbone 80-92%.
- Oxygène 5-15%.
- Hydrogène 4-5%.
- Azote ~0 %.
- Soufre ~0%.
La formule chimique du charbon de bois montre qu'en termes de teneur en carbone, il est proche de la pierre, mais en plus il ne contient qu'une petite quantité d'éléments inutiles à la combustion (soufre et azote).
Charbon actif
Le charbon actif est un type de charbon avec une surface spécifique de pores élevée, ce qui le rend encore plus absorbant que le bois. Le charbon de bois et le charbon, ainsi que les coquilles de noix de coco sont utilisés comme matières premières pour sa production. Le matériau de départ est soumis à un processus d'activation. Son essence est d'ouvrir les pores obstrués avec des solutions d'électrolytes à haute température ou de la vapeur d'eau.
Pendant le processus d'activation, seule la structure de la substance change, donc la formule chimique du charbon actifidentique à la composition des matières premières à partir desquelles il a été fabriqué. La teneur en humidité du charbon actif dépend de la surface spécifique des pores et est généralement inférieure à 12 %.
