Kolen is een van de oudste brandstoffen die de mensheid kent. En zelfs vandaag de dag neemt het een leidende positie in op het gebied van gebruik. De reden hiervoor is de prevalentie, het gemak van extractie, verwerking en gebruik. Maar wat is hij? Wat is de chemische formule van steenkool?
Eigenlijk is deze vraag niet helemaal correct. Steenkool is geen stof, het is een mengsel van verschillende stoffen. Er zijn er veel, dus het is onmogelijk om de samenstelling van steenkool volledig te bepalen. Daarom zullen we onder de chemische formule van steenkool in dit artikel eerder de elementaire samenstelling en enkele andere kenmerken bedoelen.
Maar wat kunnen we leren over de toestand van deze stof? Steenkool wordt gevormd uit de overblijfselen van planten gedurende vele jaren als gevolg van blootstelling aan hoge temperaturen en druk. En aangezien planten organisch van aard zijn, zullen organische stoffen de overhand hebben in de samenstelling van steenkool.
Afhankelijk van de leeftijd en andere omstandigheden van de oorsprong van steenkool, is het verdeeld in verschillende soorten. Elke soort onderscheidt zich door zijn elementaire samenstelling, de aanwezigheidonzuiverheden en andere belangrijke kenmerken.
Bruinkool
Is het jongste type steenkool. Het heeft zelfs een plantaardige houtachtige structuur. Rechtstreeks gevormd uit veen op een diepte van ongeveer 1 kilometer.
Deze kolensoort bevat vrij veel vocht: van 20 tot 40%. Wanneer het wordt blootgesteld aan lucht, verdampt het en de steenkool verkruimelt tot poeder. Vervolgens zullen we het hebben over de chemische samenstelling van dit specifieke droge residu. Ook de hoeveelheid anorganische onzuiverheden in bruinkool is hoog en bedraagt 20-45%. Deze onzuiverheden zijn siliciumdioxide, oxiden van aluminium, calcium en ijzer. Het kan ook alkalimetaaloxiden bevatten.
Er zitten veel vluchtige organische en anorganische stoffen in deze steenkool. Ze kunnen tot de helft van de massa van dit soort steenkool zijn. De elementaire samenstelling minus anorganische en vluchtige stoffen is als volgt:
- Koolstof 50-75%.
- Zuurstof 26-37%.
- Waterstof 3-5%.
- Stikstof 0-2%.
- Zwavel 0,5-3%.
Kolen
Volgens de vormingstijd komt dit type steenkool na bruin. Het heeft een zwarte of grijszwarte kleur, evenals een harsachtige, soms metaalachtige glans.
Vochtigheid van steenkool is veel minder dan die van bruin: slechts 1-12%. Het geh alte aan vluchtige stoffen in steenkool varieert sterk, afhankelijk van de plaats van winning. Het kan minimaal zijn (vanaf 2%), maar kan ook waarden bereiken die vergelijkbaar zijn met bruinkool (tot 48%). De elementaire samenstelling is als volgt:
- Koolstof 75-92%.
- Waterstof 2, 5-5, 7%.
- Zuurstof 1, 5-15%.
- Stikstof tot 2,7%.
- Zwavel 0-4%.
Hieruit kunnen we concluderen dat de chemische formule van steenkool meer koolstof bevat dan bruinkool. Dit maakt van dit type steenkool een brandstof van betere kwaliteit.
Antraciet
Antraciet is de oudste vorm van fossiele steenkool. Het is donker zwart van kleur en heeft een karakteristieke metaalachtige glans. Dit is de beste steenkool in termen van de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij verbranding.
De hoeveelheid vocht en vluchtige stoffen erin is erg klein. Ongeveer 5-7% voor elke indicator. En de elementaire samenstelling wordt gekenmerkt door een extreem hoog koolstofgeh alte:
- Koolstof meer dan 90%.
- Waterstof 1-3%.
- Zuurstof 1-1, 5%.
- Stikstof 1-1, 5%.
- Zwavel tot 0,8%.
Meer steenkool zit alleen in grafiet, wat een verdere fase is van de verkoling van antraciet.
Houtskool
Dit type steenkool is geen fossiel, dus het heeft enkele eigenaardigheden in zijn samenstelling. Het wordt geproduceerd door droog hout te verhitten tot een temperatuur van 450-500 oC zonder lucht. Dit proces wordt pyrolyse genoemd. Daarbij komen een aantal stoffen vrij uit hout: methanol, aceton, azijnzuur en andere, waarna het steenkool wordt. Overigens is de verbranding van hout ook pyrolyse, maar door de aanwezigheid van zuurstof in de lucht ontbranden de vrijkomende gassen. Dit is wat het bestaan veroorzaaktvlammen bij het branden.
Hout is niet homogeen, het heeft veel poriën en haarvaten. Een soortgelijke structuur blijft gedeeltelijk behouden in de daaruit verkregen steenkool. Om deze reden heeft het een goede adsorptiecapaciteit en wordt het samen met actieve kool gebruikt.
Het vochtgeh alte van dit type steenkool is erg laag (ongeveer 3%), maar bij langdurige opslag neemt het vocht op uit de lucht en stijgt het percentage water tot 7-15%. Het geh alte aan anorganische onzuiverheden en vluchtige stoffen wordt gereguleerd door GOST's en mag respectievelijk niet hoger zijn dan 3% en 20%. De samenstelling van de elementen is afhankelijk van de productietechnologie en ziet er ongeveer zo uit:
- Koolstof 80-92%.
- Zuurstof 5-15%.
- Waterstof 4-5%.
- Stikstof ~0%.
- Zwavel ~0%.
De chemische formule van houtskool laat zien dat het qua koolstofgeh alte dicht bij steen ligt, maar daarnaast heeft het slechts een kleine hoeveelheid elementen die niet nodig zijn voor verbranding (zwavel en stikstof).
Actieve kool
Actieve koolstof is een soort koolstof met een hoog specifiek porieoppervlak, waardoor het zelfs meer absorberend is dan hout. Houtskool en steenkool, evenals kokosnootschalen worden gebruikt als grondstof voor de productie ervan. Het uitgangsmateriaal wordt onderworpen aan een activeringsproces. De essentie is om verstopte poriën te openen met elektrolytoplossingen op hoge temperatuur of waterdamp.
Tijdens het activeringsproces verandert alleen de structuur van de stof, dus de chemische formule van actieve koolidentiek aan de samenstelling van de grondstoffen waaruit het is gemaakt. Het vochtgeh alte van actieve kool is afhankelijk van het specifieke oppervlak van de poriën en is meestal minder dan 12%.
