Carvão - processando ontem, hoje e amanhã

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Uma vez Mendeleev disse que se afogar com óleo é como jogar notas na fornalha. O mesmo pode ser dito sobre o carvão. A reciclagem reduz a carga sobre o meio ambiente e praticamente elimina as impurezas nocivas contendo enxofre do carvão. Vejamos os principais métodos e processos de beneficiamento do carvão, bem como o resultado e os produtos dele obtidos.

Carvão passado

A humanidade conhece o carvão como combustível desde a Grécia antiga. Mas como indústria independente, a indústria do carvão destacou-se apenas no século XVIII. No início do século 19, o carvão começou a ser usado muito ativamente - combustível para transporte, produção de eletricidade, metalurgia, indústria química, automobilística e construção naval, etc.

Os métodos de processamento do carvão foram desenvolvidos no século XX para que a qualidade das matérias-primas extraídas fosse superior. Apresentavam desvantagens, como baixo rendimento dos produtos, armações rígidasimplementação do processo. Mas com a introdução de vários catalisadores no processo, o rendimento do produto tornou-se maior e, portanto, mais barato, e a passagem do processo não exigia mais o cumprimento rigoroso de todas as condições.

Hoje, a mineração e processamento de carvão é um passo para o futuro. É realizado de cinco maneiras. A escolha do método depende do produto final desejado.

Pirólise

Este método de processamento de carvão é usado há muito tempo. De volta ao final dos anos 90. No século 19, eles sabiam como aquecer o carvão sem acesso ao ar para causar a destruição das moléculas do polímero, seguida de sua transformação. Os produtos de processamento termoquímico vêm nos estados sólido, líquido e gasoso.

A coqueificação moderna (outro nome para pirólise) é realizada a temperaturas entre 900 e 1100 °C. O produto do processo é o coque, que é utilizado na indústria metalúrgica, tanto ferrosa quanto não ferrosa, além de um subproduto na forma de mistura de gases e vapores.

Cerca de 250 produtos químicos são posteriormente recuperados da mistura de coqueificação de alta temperatura, incluindo benzeno, naftaleno, fenóis, amônia e compostos heterocíclicos. A introdução de um catalisador no processo contribuiu para a formação de coque com estrutura interna de granulação fina - um tipo de coque comercial mais valioso.

Semi-coking

Para obter combustível (líquido ou gasoso) do carvão por processamento, utiliza-se o coqueamento de baixa temperatura a 500 °C. O processo também não é inovador, já é conhecido há muito tempo. Anteriormente, o objetivo era obter combustível sólido da lenhite, mais valioso energeticamente. Hoje, o processo de processamento de carvão por semicoqueamento com o uso de um catalisador de oxidação aumentou a compatibilidade ambiental do produto final, reduziu a concentração de substâncias cancerígenas e nocivas. A resina resultante é usada para produzir solventes e combustíveis.

hidrogenação destrutiva

Este método de processamento de carvão visa converter combustível sólido em "óleo sintético" a uma temperatura de 400-500 °C e sob a influência do hidrogênio. A ideia de tal processamento surgiu nos anos 20 do século passado. Nas décadas de 1930 e 1940, as primeiras empresas industriais foram construídas na Alemanha e na Grã-Bretanha, mas na URSS o processo foi utilizado em escala industrial apenas na década de 1950.

Uma mistura de alumínio, molibdênio e cob alto é usada como catalisador no refino de petróleo. Inicialmente, também foi usado para carvão, mas, como se viu, o processo pode ser muito mais barato, sem perda de eficiência, usando um minério de ferro difundido - magnetita, pirita ou pirrotita - como catalisador. Tal resultado foi fácil de calcular, se você sabe que a catálise ocorre indiretamente. O carvão passa para a fase líquida não sob a ação de moléculas de hidrogênio, mas através da transferência de átomos de hidrogênio das moléculas do solvente orgânico para as moléculas do componente do carvão. O catalisador é necessário apenas para restaurar as propriedades do solvente perdidas durante a eliminação dos átomos de hidrogênio.

Gaseificação

Sob a influência de altas temperaturas, mas em um ambiente de ar onde estão presentes oxigênio, hidrogênio, dióxido de carbono e vapor, o carvão sólido passa para o estado gasoso. Este é todo o ponto do processo. Existem cerca de 20 tecnologias. Não vamos nos deter em cada um deles em detalhes, mas considerar como a introdução de um catalisador pode ajudar.

Além de aumentar a eficiência, com um catalisador torna-se possível baixar a temperatura mantendo a velocidade no mesmo nível, também é possível regular o produto final da gaseificação. Os mais comuns são os metais alcalinos e alcalino-terrosos, assim como ferro, níquel e cob alto.

Processamento químico a plasma

Um dos mais promissores, pois, além dos combustíveis líquidos, são extraídos compostos valiosos como ferrossilício, silício técnico e outras substâncias contendo silício durante o processamento, que, sob outros métodos, eram simplesmente jogado fora com cinzas.

E amanhã

Dada a rapidez com que os depósitos de petróleo e gás na Terra estão se esgotando, a questão do combustível logo se tornará bastante aguda. E uma das soluções mais simples seria a mineração de carvão. Os cientistas estão realizando seu trabalho de pesquisa em busca de novos processos de reciclagem - mais eficientes, baratos, mas ao mesmo tempo ecologicamente corretos.

Trabalho também está em andamento para obter "óleo sintético". Em Krasnoyarsk, por exemplo, foi testado para obtê-lo a partir de uma mistura de carvão e água em proporções iguais. A síntese foi realizada sob alta pressão, o tratamento foi realizado mecânico, eletromagnético e cavitação. O consumo de energia é baixo - apenas 5 kW por tonelada de óleo. Em termos de composição química, a fração resultante é próxima da natural.

Então não se apresse em se desfazer do seu cavalo de ferro, haverá algo para alimentar. E mais uma boa notícia - o carvão é reabastecido, o que significa que servirá a humanidade por um longo tempo.