Ugalj je jedno od najstarijih goriva poznatih čovjeku. I danas zauzima vodeću poziciju u pogledu upotrebe. Razlog tome je njegova rasprostranjenost, lakoća ekstrakcije, obrade i upotrebe. Ali šta je on? Koja je hemijska formula uglja?
Zapravo, ovo pitanje nije sasvim tačno. Ugalj nije tvar, on je mješavina raznih tvari. Ima ih puno, tako da je nemoguće u potpunosti odrediti sastav uglja. Stoga, pod hemijskom formulom uglja u ovom članku radije ćemo misliti na njegov elementarni sastav i neke druge karakteristike.
Ali šta možemo naučiti o stanju ove supstance? Ugalj nastaje iz ostataka biljaka tokom mnogo godina zbog izlaganja visokoj temperaturi i pritisku. A pošto su biljke organske prirode, u sastavu uglja će dominirati organske supstance.
U zavisnosti od starosti i drugih uslova porekla uglja, deli se na nekoliko vrsta. Svaka vrsta se razlikuje po elementarnom sastavu, prisutnostinečistoće i druge važne karakteristike.
Mrki ugalj
Najmlađa vrsta uglja. Ima čak i biljnu drvenastu strukturu. Formirano direktno od treseta na dubini od oko 1 kilometar.
Ova vrsta uglja sadrži prilično veliku količinu vlage: od 20 do 40%. Kada je izložen zraku, isparava, a ugalj se raspada u prah. Zatim ćemo govoriti o hemijskom sastavu ovog posebnog suvog ostatka. Količina neorganskih primesa u mrkom uglju je takođe visoka i iznosi 20-45%. Ove nečistoće su silicijum dioksid, oksidi aluminijuma, kalcijuma i gvožđa. Može sadržavati i okside alkalnih metala.
U ovom uglju ima dosta isparljivih organskih i neorganskih materija. Mogu biti i do polovine mase ove vrste uglja. Elementarni sastav minus neorganske i isparljive supstance je sljedeći:
- Ugljik 50-75%.
- Oxygen 26-37%.
- Vodik 3-5%.
- Azot 0-2%.
- Sumpor 0,5-3%.
ugalj
Prema vremenu formiranja, ova vrsta uglja je sljedeća nakon mrkog. Ima crnu ili sivo-crnu boju, kao i smolasti, ponekad metalni sjaj.
Vlažnost uglja je mnogo manja od smeđeg: samo 1-12%. Sadržaj isparljivih materija u uglju uveliko varira u zavisnosti od mesta vađenja. Može biti minimalan (od 2%), ali može dostići i vrijednosti slične mrkom uglju (do 48%). Elementarni sastav je sljedeći:
- Ugljik 75-92%.
- Vodik 2, 5-5, 7%.
- Oxygen 1, 5-15%.
- Azot do 2,7%.
- Sumpor 0-4%.
Odavde možemo zaključiti da se hemijska formula kamenog uglja sastoji od više ugljenika nego mrkog uglja. Ovo čini ovu vrstu uglja kvalitetnijim gorivom.
antracit
Antracit je najstariji oblik fosilnog uglja. Tamno crne je boje i karakterističnog metalnog sjaja. Ovo je najbolji ugalj u smislu količine toplote koju oslobađa kada gori.
Količina vlage i isparljivih materija u njemu je vrlo mala. Oko 5-7% za svaki indikator. A elementarni sastav karakteriše izuzetno visok sadržaj ugljenika:
- Ugljik preko 90%.
- Vodik 1-3%.
- Oxygen 1-1, 5%.
- Azot 1-1, 5%.
- Sumpor do 0,8%.
Više uglja sadrži samo grafit, koji je daljnja faza ugljavanja antracita.
Ugalj
Ova vrsta uglja nije fosil, tako da ima neke posebnosti u svom sastavu. Proizvodi se zagrevanjem suvog drveta na temperaturu od 450-500 oC bez vazduha. Ovaj proces se naziva piroliza. Pri tome se iz drveta oslobađa niz tvari: metanol, aceton, octena kiselina i druge, nakon čega se pretvara u ugalj. Inače, sagorevanje drveta je takođe piroliza, ali zbog prisustva kiseonika u vazduhu, oslobođeni gasovi se zapale. To je ono što uzrokuje postojanjeplamen kada gori.
Drvo nije homogeno, ima puno pora i kapilara. Slična struktura je dijelom očuvana i u uglju dobivenom iz njega. Iz tog razloga ima dobar kapacitet adsorpcije i koristi se zajedno sa aktivnim ugljem.
Sadržaj vlage ove vrste uglja je veoma nizak (oko 3%), ali tokom dugotrajnog skladištenja apsorbuje vlagu iz vazduha i procenat vode raste na 7-15%. Sadržaj neorganskih nečistoća i isparljivih supstanci reguliran je GOST-ovima i ne smije prelaziti 3% odnosno 20%. Elementarni sastav zavisi od tehnologije proizvodnje, a otprilike izgleda ovako:
- Ugljik 80-92%.
- Oxygen 5-15%.
- Vodik 4-5%.
- Azot ~0%.
- Sumpor ~0%.
Kemijska formula drvenog uglja pokazuje da je po sadržaju ugljika blizak kamenu, ali osim toga ima samo malu količinu elemenata nepotrebnih za sagorijevanje (sumpor i dušik).
Aktivni ugljen
Aktivni ugljen je vrsta uglja sa visokom specifičnom površinom pora, što ga čini još upijajućim od drveta. Kao sirovine za njegovu proizvodnju koriste se drveni ugalj i ugalj, kao i kokosove ljuske. Početni materijal se podvrgava procesu aktivacije. Njegova suština je otvaranje začepljenih pora visokom temperaturom, rastvorima elektrolita ili vodenom parom.
Tokom procesa aktivacije mijenja se samo struktura tvari, pa se kemijska formula aktivnog ugljaidentičan sastavu sirovina od kojih je napravljen. Sadržaj vlage u aktivnom uglju zavisi od specifične površine pora i obično je manji od 12%.
