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Carbone bituminoso

Carbone bituminoso

Il carbone bituminoso o il carbone nero è un carbone relativamente tenero contenente una sostanza leggera chiamata bitume o asfalto. È di qualità superiore rispetto al carbone di lignite ma di qualità inferiore rispetto all'antracite. La formazione è di solito il risultato di alta pressione esercitata sulla lignite. La sua colorazione può essere nera o talvolta marrone scuro; spesso ci sono bande ben definite di materiale lucido e opaco all'interno delle cuciture. Queste sequenze distintive, che sono classificate in base a "noioso, lucido" o "luminoso, opaco", è il modo in cui i carboni bituminosi sono identificati stratigraficamente.

Il carbone bituminoso è una roccia sedimentaria organica formata dalla compressione diagenetica e sub metamorfica del materiale della torbiera. I suoi componenti principali sono i macerali: vitrinite e liptinite. Il contenuto di carbonio del carbone bituminoso è di circa il 60-80%; il resto è composto da acqua, aria, idrogeno e zolfo, che non sono stati allontanati dai macerali. La densità della banca è di circa 1346 kg / m³ (84 lb / ft³). La densità apparente in genere arriva a 833 kg / m³ (52 lb / ft³). Il contenuto di calore del carbone bituminoso varia da 24 a 35 MJ / kg (da 21 a 30 milioni di BTU per tonnellata corta) su una base umida e priva di sostanze minerali.

Nell'industria estrattiva del carbone, questo tipo di carbone è noto per il rilascio di grandi quantità di fuoco, una pericolosa miscela di gas che può causare esplosioni sotterranee. L'estrazione di carbone bituminoso richiede le massime procedure di sicurezza che prevedono un attento monitoraggio del gas, una buona ventilazione e una gestione vigile del sito.

usi

I carboni bituminosi sono classificati in base alla riflettanza della vitrinite, contenuto di umidità, contenuto volatile, plasticità e contenuto di ceneri. In generale, i carboni bituminosi di valore più elevato hanno un grado specifico di plasticità, volatilità e basso contenuto di ceneri, in particolare con basso contenuto di carbonato, fosforo e zolfo.

La plasticità è vitale per la coking in quanto rappresenta la sua capacità di formare gradualmente specifiche fasi di plasticità durante il processo di coking, misurate mediante test di dilatazione del carbone. Il basso contenuto di fosforo è vitale per questi carboni, poiché il fosforo è un elemento altamente dannoso nella fabbricazione dell'acciaio.

Il carbone da coke è il migliore se ha una gamma molto ristretta di volatilità e plasticità. Questo viene misurato dal test dell'indice di rigonfiamento libero. Il contenuto volatile e l'indice di rigonfiamento vengono utilizzati anche per selezionare carboni per la miscelazione di coke.

La volatilità è anche fondamentale per la produzione di acciaio e la produzione di energia, in quanto ciò determina la velocità di combustione del carbone. I carboni ad alto contenuto volatile, sebbene facili da accendere spesso non sono così apprezzati come i carboni moderatamente volatili; il carbone a bassa volatilità può essere difficile da accendere sebbene contenga più energia per unità di volume. La fonderia deve bilanciare il contenuto volatile dei carboni per ottimizzare la facilità di accensione, la velocità di combustione e la produzione di energia del carbone.

I carboni a basso contenuto di ceneri, zolfo e carbonato sono apprezzati per la produzione di energia perché non producono molte scorie della caldaia e non richiedono lo stesso sforzo per pulire i gas di combustione per rimuovere il particolato. I carbonati sono deleteri poiché si attaccano facilmente all'apparato della caldaia.

Carbone di fabbro

Il carbone da fabbro è un tipo di carbone bituminoso di alta qualità ideale per l'uso in una fucina di carbone. È il più libero possibile da ceneri, zolfo e altre impurità. I componenti del carbone dovrebbero essere i seguenti:

Costituente Percentuale
Zolfo Non oltre l'1%
Cenere Non oltre il 7%
Carbonio Non meno del 70%
Umidità Non oltre il 12%

Carbone di cannella

Il carbone di Cannel è un carbone che si accende facilmente producendo una fiamma brillante. Il nome deriva dalla pronuncia scozzese del carbone di candela . Contiene un alto contenuto volatile, è non coke ed è stata una fonte di olio di carbone nella Virginia dell'Ovest durante la metà del 1800. Mentre l'uso di Cannel è notevolmente diminuito nel secolo scorso, è ancora apprezzato dagli artisti per la sua capacità di essere scolpito e lucidato in sculture e gioielli.

Carbone da coke

Se utilizzato per molti processi industriali, il carbone bituminoso deve essere prima "coke" per rimuovere i componenti volatili. La cokizzazione si ottiene riscaldando il carbone in assenza di ossigeno, che spegne idrocarburi volatili come propano, benzene e altri idrocarburi aromatici e alcuni gas di zolfo. Questo spinge anche una notevole quantità di acqua contenuta nel carbone bituminoso.

Il carbone da coke (carbone metallurgico) viene utilizzato nella produzione di acciaio, dove il carbonio deve essere il più volatile e privo di ceneri possibile.

Il carbone da coke viene riscaldato per produrre coke, un materiale duro, grigio e poroso che viene utilizzato per esplodere in forni per l'estrazione di ferro dal minerale di ferro.

Carbone bituminoso per periodo geologico

Il carbone bituminoso negli Stati Uniti ha un'età compresa tra 100 e 300 milioni di anni.

Carboni Cretacei

Negli Stati Uniti, carboni bituminosi cretacei si verificano nel Wyoming, in Colorado e nel Nuovo Messico.

In Canada, il bacino sedimentario del Canada occidentale dell'Alberta e della Columbia Britannica ospita importanti giacimenti di carbone bituminoso che si è formato nelle paludi lungo il margine occidentale della Western Interior Seaway. Esse vanno dall'età del più recente giurassico o del primo cretaceo nella formazione della montagna nebbiosa, fino al tardo cretaceo nella formazione dei cancelli. I campi di carbone intermontano e insulare della Columbia Britannica contengono anche depositi di carbone bituminoso cretaceo.

Carboni giurassici

I carboni estesi ma di scarso valore dell'età giurassica si estendono attraverso il bacino di Surat in Australia, formato in un bacino idrofilo intracratonico e contengono prove dell'attività dei dinosauri nei numerosi strati di cenere. Questi carboni sono sfruttati nel Queensland dalle misure del carbone vallone, che hanno uno spessore fino a 15 m da carboni sub-bituminosi a bituminosi adatti per coke, raccolta di vapore e cracking di petrolio.

Carboni triassici

I carboni di età triassica sono noti dai bacini di Clarence-Moreton e Ipswich, vicino a Ipswich, in Australia e all'Esk Trough. I carboni di questa era sono rari e molti contengono fossili di piante fiorite. Alcuni dei migliori carboni da coke sono carboni triassici australiani, sebbene la maggior parte dei depositi economici siano stati elaborati.

Carboni Permiani

Il secondo più grande deposito di carbone bituminoso al mondo è contenuto negli strati permiani in Russia. I depositi australiani nel Bacino di Bowen nel Queensland, nel Bacino di Sydney e nel Bacino di Perth sono carbone Permiano, dove sono noti spessori superiori a 300 m. Le riserve e le risorse correnti dovrebbero durare per oltre 200 anni.

L'Australia esporta la stragrande maggioranza del carbone per la produzione di coke e acciaio in Giappone. Alcuni carboni australiani sono i migliori al mondo per questi scopi, che richiedono poca o nessuna miscelazione. Alcuni carboni bituminosi del Permiano e del Triassico in Australia sono anche i più adatti per il cracking in petrolio.

Carboni carboniferi

Gran parte del carbone nordamericano è stato creato nelle aree adiacenti ai monti Appalachi durante il sottoperiodo pennsylvaniano. Una vasta rete di paludi copriva gran parte del Nord America in quel momento e gran parte del materiale organico creato in queste zone umide si accumulò per formare spessi strati di torba (il precursore del carbone) che furono sepolti più velocemente di quanto potessero decadere.

Il carbone bituminoso viene estratto nella regione degli Appalachi, principalmente per la produzione di energia. L'estrazione viene effettuata tramite miniere sia di superficie che sotterranee. Il carbone bituminoso di Pocahontas un tempo alimentava metà delle marine del mondo e oggi alimenta acciaierie e centrali elettriche in tutto il mondo.