Carbón marron

carbón marron
Reparto principal 50-77% C
Estado de agregación Sólido, a veces amorfo
Color Marrón rojizo a negro
Línea/ color directo Marrón
Brillar Semimetal, vidrio o ninguno
Densidad 0,5–1,5 g/cm³
bolsa mundial ESTÁ BIEN. 1,3 billones de toneladas
Calor específico de combustión 22-31 MJ/kg
Densidad 0,5–1,5 g/cm³

Carbón subbitominoso o carbón pardo ( lignito negro [1] ) es un mineral combustible , carbón fósil de la 2ª etapa de metamorfismo (enlace de transición entre el lignito y el carbón ), formado a partir de lignito o directamente a partir de turba .

En la URSS, el lignito se denominaba carbón con un calor específico de combustión de masa húmeda libre de cenizas superior a 24 MJ/kg, con una reflectividad de vitrinita en aceite (R 0 ) inferior a 0,50. La misma separación de los mismos de los carbones bituminosos según el calor de combustión también estaba en las clasificaciones internacionales. Los carbones marrones se caracterizan por una densidad de 1,2-1,5 t/m³, una densidad aparente de 1,05-1,4 t/m³ y una densidad aparente de 0,7-0,97 t/m³. Los carbones marrones tienen variedades [2] :

Según la clasificación en la URSS, se dividían en etapas O 1 , O 2 , O 3 y clases 01, 02, 03 de carbonificación, en 3 grupos tecnológicos según la humedad, según el rendimiento de alquitrán de semicoquización primario en 4 grupos, según el calor específico de combustión en 4 subgrupos. Según la clasificación internacional, la CEE se subdividió en 6 clases según la humedad, en 5 grupos según el rendimiento de las resinas semicoquizantes . Según la clasificación estadounidense , los carbones pardos corresponden a carbones subbituminosos B y C, lignitos A y B [2] . En Australia , India y algunos otros países, en lugar del nombre carbón pardo, se usa el nombre lignito [3] .

La clasificación de los carbones fósiles es bastante confusa. Así, en la Unión Europea e Inglaterra se utiliza el nombre de "lignito" (que se considera sinónimo de lignito), y en América se destacan por separado, y muy claramente, lignito y lignito. En Rusia, la palabra "lignito" suele ser sinónimo de lignito (el último término es más común) o un término inactivo; más raramente, el concepto de "lignito" cubre el lignito de un alto grado de carbonificación (HCU) y no captura el carbón subbituminoso de la HCU (este último se denomina hulla ).

Contiene un 50-77 % de carbono [4] , un 20-30 % (a veces hasta un 40 %) de humedad [5] y muchas sustancias volátiles (hasta un 50 %) [6] . Tiene un color negro-marrón o negro , con menos frecuencia marrón ( una línea en un gres porcelánico siempre es marrón). Se forman a partir de residuos orgánicos muertos bajo la presión de la carga y bajo la influencia de temperatura elevada a profundidades del orden de 1 kilómetro . Se utiliza como combustible en centrales térmicas y salas de calderas , así como materias primas químicas. Tienen un poder calorífico bajo , unos 26 MJ /kg.

En el aire, el lignito pierde humedad rápidamente, se agrieta y se convierte en polvo [6] .

Composición y estructura

El carbón subbituminoso (marrón) es una masa carbonácea densa , parecida a una piedra, de color casi negro a marrón claro , siempre con una raya marrón. A menudo tiene una estructura leñosa vegetativa; la fractura es concoide, terrosa o leñosa [4] . Arde fácilmente con una llama humeante, despidiendo un desagradable olor peculiar a quemado .

Cuando se trata con hidróxido de potasio, da un líquido marrón oscuro. La destilación seca forma amoníaco , libre o combinado con ácido acético . La gravedad específica es 0.5-1.5. La composición química promedio , menos ceniza y azufre : 50-77% (promedio 63%) carbono , 26-37% (promedio 32%) oxígeno , 3-5% hidrógeno y 0-2% nitrógeno . Las principales impurezas del lignito son las mismas que las de cualquier otro carbón fósil.

La gran mayoría de los carbones pardos son humitas en términos de composición material . Las sapropelitas y las variedades de humus - sapropel de transición tienen una importancia subordinada y se presentan como capas en capas compuestas de humitas . La mayoría de los carbones pardos están compuestos por microcomponentes del grupo vitrinita (80–98 %), y los microcomponentes del grupo fusinita (45–82 %) predominan solo en los carbones pardos del Jurásico de Asia Central ; los carbones pardos con bajo contenido de carbono se caracterizan por un alto contenido de leuptinita [2] .

Los carbones marrones se caracterizan por un mayor contenido de grupos fenólicos , carboxilos e hidroxilos , la presencia de ácidos húmicos libres , cuyo contenido disminuye al aumentar el grado de metamorfismo del 64 al 2-3% y las resinas del 25 al 5%. . En algunos yacimientos, los carbones pardos blandos dan un alto rendimiento de extracto de benceno (5-15 %), que contienen 50-75 % de ceras , y tienen un mayor contenido de uranio y germanio .

El contenido medio del residuo mineral ( cenizas ) del lignito es del 20-45% de la masa de materia seca. Con un aumento en el contenido de cenizas, el poder calorífico del carbón disminuye, es más difícil diseñar plantas de calderas para centrales térmicas y otros dispositivos para quemar carbón. Los principales componentes de las cenizas de carbón son el dióxido de silicio (alrededor del 30-60 %), el óxido de aluminio (alrededor del 10-20 %), así como los óxidos de calcio (7-15 %) y los óxidos de hierro (8-15 %). La presencia de grandes cantidades de óxidos de metales alcalinos en las cenizas reduce significativamente el punto de fusión de las cenizas, lo que debe tenerse en cuenta al diseñar los dispositivos de combustión. La composición elemental de la ceniza depende en gran medida no solo de las razas dominantes de las plantas originales, sino también de las condiciones para la formación de la veta de carbón (profundidad de ocurrencia, cuerpos de agua subterráneos, composición del suelo a una profundidad determinada, etc.). Para la conveniencia de realizar cálculos de ingeniería térmica y diseñar dispositivos para quemar carbón, existen tablas de referencia con los parámetros de carbones de varias rocas y sus residuos de cenizas [7] .

Clasificación

Los carbones se dividen en grados y grupos tecnológicos; Esta división se basa en parámetros que caracterizan el comportamiento de los carbones en el proceso de acción térmica sobre ellos [8] . La clasificación rusa difiere de la occidental.

En Rusia, todos los carbones marrones se clasifican como grado B:

Grados de carbón Letras de marca Rendimiento de sustancias volátiles V g , % Contenido de carbono С g , % Calor de combustión Q g b , kcal/kg Reflectividad en inmersión en aceite, %
Marrón B 41 y más 76 o menos 6900-7500 0,30-0,49

Los carbones se dividen en grupos tecnológicos según su capacidad de apelmazamiento; para indicar el grupo tecnológico, a la letra designación de la marca se le agrega un número, indicando el valor más bajo del espesor de la capa plástica en estos carbones, por ejemplo, G6, G17, KZh14, etc. [8] .

Según GOST de 1976, el lignito se subdivide según el grado de metamorfismo ( coalificación) en tres etapas: O 1 , O 2 y O 3 y clases 01, 02, 03. para la etapa O 1  - menos de 0.30; O2 - 0,30-0,39  ; Aproximadamente 3  - 0,40-0,49. Según la clasificación internacional adoptada por la Comisión Económica para Europa (1957), los carbones pardos se dividen en seis clases de humedad (hasta 20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60 y 70%) y cinco grupos según el rendimiento de las resinas semicoquizantes [2] .

Entre las variedades, extraoficialmente se distinguen suave, terroso, mate, lignito y denso (brillante) [2] [9] . También hay:

Otra clasificación es la alemana, basada en el porcentaje de elementos [10] :

análogo ruso nombre alemán Volátiles %  % de carbono Hidrógeno  %  % de oxígeno  % de azufre Calor de combustión Q g b , KJ/kg
Marrón (lignitos) Braunköhle 45-65 60-75 6.0-5.8 34-17 0.5-3 <28470

Origen de los depósitos

Las mayores cuencas y depósitos de lignito son característicos de los depósitos Mesozoico-Cenozoico . La excepción son los carbones marrones del Carbonífero Inferior de la Plataforma de Europa del Este ( Cuenca Podmoskovny ). En Europa, los depósitos de lignito se asocian casi exclusivamente con depósitos de la edad Neógeno-Paleógeno, en Asia, predominantemente Jurásico, en menor medida Cretácico y Paleógeno-Neógeno, en otros continentes: Cretácico y Paleógeno-Neógeno. En Rusia, las principales reservas de lignito se limitan a los depósitos del Jurásico [2] .

Una parte significativa del lignito se encuentra a poca profundidad en vetas de carbón (depósitos) con un espesor de 10-60 m, lo que permite extraerlos a cielo abierto. En algunos depósitos, el espesor de los depósitos es de 100 a 200 m.

El material para la formación de lignito fue varias palmeras, coníferas y árboles de hoja caduca y plantas de turba, cuya descomposición gradual bajo el agua , sin acceso al aire , bajo cubierta y mezclada con arcilla y arena , conduce gradualmente al enriquecimiento de la planta en descomposición. residuos con carbón con liberación constante de sustancias volátiles. Una de las primeras etapas de tal descomposición, después de la turba , es el carbón pardo, cuya descomposición posterior termina con la transformación en carbón y antracita e incluso grafito .

Tal transición de los restos vegetales desde un estado de turba ligeramente degradado a través de lignito, marrón, carbón y antracita , finalmente a carbono puro  : el grafito es , por supuesto, extremadamente lento y está bastante claro que las variedades más ricas en carbono de carbones fósiles, los mayores y su edad geológica. El grafito y el shungite están confinados al grupo Azoico , la antracita y el carbón  al Paleozoico , y el lignito al Mesozoico y predominantemente al Cenozoico . Sin embargo, el carbón también se encuentra en los depósitos del Mesozoico y, en vista de la existencia de una transición gradual entre el carbón pardo y el carbón negro, es costumbre que muchos llamen a los carbones fósiles más jóvenes que el sistema Cretácico carbón pardo y a los más antiguos - carbón negro. , aunque por sus características merecerían más bien el nombre de lignito.

Los recursos mundiales totales de lignito se estiman (hasta una profundidad de 600 m) en 4,9 billones de toneladas (1981), de los cuales 1,3 billones de toneladas se calculan con precisión, medidos 0,3 billones de toneladas Las principales reservas se concentran en Rusia , Alemania , Checoslovaquia , Polonia y Australia . De estos, Alemania es el principal proveedor de lignito, Rusia ocupa el segundo lugar.

Diferencias con el carbón

El carbón marrón se diferencia exteriormente del carbón en el color de la línea en un plato de porcelana: siempre es marrón. La diferencia más importante con la hulla es el menor contenido de carbono y el contenido significativamente mayor de volátiles bituminosos y agua. Esto explica por qué el lignito se quema más fácilmente, produce más humo, olor y genera poco calor. Debido a su alto contenido de agua para la combustión, se utiliza en forma de polvo, en el que inevitablemente se convierte cuando se seca. El contenido de nitrógeno es significativamente inferior al del carbón, pero el contenido de azufre aumenta .

Aplicación

Como combustible, el lignito en Rusia y muchos otros países, debido a sus deficiencias (bajo poder calorífico, alta humedad), es menos importante que el carbón . La principal ventaja del lignito es su bajo costo . Se utiliza tanto en centrales térmicas (se utiliza en centrales eléctricas tan grandes como Berezovskaya GRES , Primorskaya GRES , Blagoveshchenskaya CHPP ) como en salas de calderas . Se utiliza para la combustión pulverizada (durante el almacenamiento, el lignito se seca y se desmorona) y, a veces, como un todo [2] . En Grecia y especialmente en Alemania, el lignito se utiliza activamente en centrales térmicas [11] .

La producción de combustibles de hidrocarburos líquidos a partir de lignito por destilación se está extendiendo rápidamente [12] [13] . Después de la destilación , el residuo es apto para la obtención de hollín. De él se extrae el gas combustible, se obtienen reactivos alcalinos de carbono y cera montana (cera de montaña).

En escasas cantidades, también se utiliza para la artesanía.

El lignito y la ecología

Grandes depósitos

Australia

En el valle de Latrobe se extrae entre el 90 [14] y el 98,5 [15]  % del lignito de toda Australia.

Alemania

Alemania es el mayor productor de lignito de Europa, solo Rusia puede competir con él. De las reservas probadas de lignito (80.000 millones de toneladas), la mayoría se encuentran en Alemania Oriental (las cuencas de Lausitz y Alemania Central), mientras que en Alemania Occidental destaca una cuenca al oeste de Colonia (Bajo Rin). El lignito se extrae aquí de forma abierta.

Rusia

Depósito Salton

El depósito de carbón de Soltonskoye  es un depósito de carbón ubicado en Altai , Rusia. Las reservas previstas se estiman en 250 millones de toneladas. El carbón se extrae aquí de forma abierta. En la actualidad, las reservas exploradas de lignito en dos minas a cielo abierto ascienden a 34 millones de toneladas. En 2006, aquí se extrajeron 100 mil toneladas de carbón. También hay un depósito de lignito en el río Selenga.

Cuenca Kansk-Achinsk

Cuenca carbonífera de Kansk-Achinsk , ubicada a varios cientos de kilómetros al este de la cuenca de Kuznetsk en el territorio de Krasnoyarsk y en parte en las regiones de Kemerovo e Irkutsk de Rusia. Esta cuenca de Siberia Central tiene importantes reservas de lignito térmico. La minería se lleva a cabo principalmente de forma abierta (la parte abierta de la cuenca es de 45 mil km² - 143 mil millones de toneladas de carbón, vetas de 15 a 70 m de espesor). También hay yacimientos de carbón.

Las reservas totales son de unos 638 mil millones de toneladas. El espesor de las costuras de trabajo es de 2 a 15 m, el máximo es de 85 m Los carbones se formaron en el período Jurásico. El área de la cuenca se divide en 10 regiones geológicas industriales, en cada una de las cuales se está desarrollando un yacimiento:

  • Abán
  • Irsha-Borodino
  • Berezovskoe
  • Nazarovskoye
  • Bogotá
  • Borodinó
  • Uryupskoe
  • Barandat
  • italiano
  • Sayano Partizanskoe
Cuenca de carbón de Tunguska

La cuenca de carbón de Tunguska se encuentra en el territorio de la República de Sakha y el Territorio de Krasnoyarsk de la Federación Rusa . Su parte principal se encuentra en la llanura central de Yakut en la cuenca del río Lena y sus afluentes ( Aldana y Vilyui ). El área es de unos 750.000 km². Las reservas geológicas totales hasta una profundidad de 600 m son más de 2 billones de toneladas. Según la estructura geológica, el territorio de la cuenca del carbón se divide en dos partes: la parte occidental, que ocupa la sineclisa de Tunguska de la Plataforma Siberiana , y la parte oriental, que forma parte de la zona marginal de la Cordillera Verkhoyansk .

Las vetas de carbón de esta cuenca están compuestas por rocas sedimentarias del Jurásico Inferior al Paleógeno. La aparición de rocas carboníferas se ve complicada por suaves elevaciones y depresiones. En la depresión de Verkhoyansk, el estrato que contiene carbón se acumula en pliegues complicados por rupturas, su espesor es de 1000–2500 m, costuras con un espesor de 1-2 m, no solo hay carbones marrones, sino también bituminosos.

El lignito de Tunguska contiene de 15 a 30% de humedad, el contenido de cenizas del carbón es de 10-25% y el poder calorífico es de 27,2 MJ/kg. Las vetas de lignito son de naturaleza lenticular, el espesor varía de 1 a 10 ma 30 m.

Los depósitos de lignito a menudo se encuentran junto a la hulla. Por lo tanto, también se extrae en cuencas tan conocidas como Minusinsky o Kuznetsky .

Cuenca de carbón de Chelyabinsk

El campo comenzó a desarrollarse industrialmente a principios del siglo XX y se agotó a finales de siglo [16] . Las empresas locales de metalurgia y suministro de energía térmica [17] [18] que se estaban construyendo fueron adaptadas para los carbones del yacimiento .

Cuenca carbonífera de la región de Moscú

Ucrania

En los años 60-80 del siglo XX, Ucrania produjo alrededor de 10 millones de toneladas de lignito de la región geológica e industrial de Alejandría de la región de lignito del Dniéper [19] . El pico de producción ocurrió en 1976, cuando la asociación de producción "Alexandriaugol" produjo 11.722,7 mil toneladas, recibiendo 4.079,7 mil toneladas de briquetas de lignito. La cuenca del Dnieper se encuentra en la parte central de Ucrania en el territorio de 6 regiones: Zhytomyr, Vinnitsa, Cherkasy, Kirovohrad, Dnepropetrovsk, Zaporozhye. Dentro de sus límites se han descubierto alrededor de 200 yacimientos con diferentes reservas y condiciones mineras y geológicas. Los recursos recuperables de la región de lignito del Dniéper se estiman en 1.150 millones de toneladas. En 2008, en el transcurso de un experimento fallido con el arrendamiento de instalaciones de producción del holding estatal Alexandriaugol, la producción y las ventas prácticamente cesaron y disminuyeron a un mínimo histórico de 41 mil toneladas, y en 2009 se detuvo por completo. Se reanudó la producción en el campo Mokrokalygorskoye, cuyas reservas se estiman en 7,76 millones de toneladas [20] . La industria del carbón de Ucrania tiene más de 250 minas y 6 canteras, 64 plantas de procesamiento, 3 plantas de minería de carbón, 17 plantas de ingeniería de carbón, 20 organizaciones de investigación, diseño y tecnología.

Botín

Producción de lignito, en millones de toneladas :

No. País Producción en 2010 [21] Producción en 2013 [22]
una. Alemania 169 183
2. Porcelana n / A 147
3. Rusia 76 73
cuatro EE.UU sesenta y cinco 70
5. Polonia 56 66
6. Indonesia 163 sesenta y cinco
7. Australia 67 63
ocho. Pavo 69 58
9. Grecia 56 54
diez. India n / A 44
Total: 1042 1056

Véase también

Notas

  1. ↑ Minería - Tipos de Carbón . Archivado desde el original el 14 de febrero de 2012.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Carbón pardo / Enciclopedia minera . En 5 tomos. cap. edición E. A. Kozlovsky . Volumen 1: Aa-lava - Geosystem // Moscú: Enciclopedia soviética , 1984. - 560 p., il. - S. 320-323.
  3. ↑ Carboncillo  / Golitsyn M.V.  // Gran Enciclopedia Rusa [Recurso electrónico]. — 2016 (2015). ( Carbón ligero  / Golitsyn M.V.  // Gran Cáucaso - Gran Canal. - M .  : Gran Enciclopedia Rusa, 2006. - P. 390. - ( Gran Enciclopedia Rusa  : [en 35 volúmenes]  / Ch. Ed. Yu S. Osipov  , 2004-2017, volumen 4), ISBN 5-85270-333-8 .
  4. ↑ 1 2 Carbón // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
  5. ↑ LuganTopService (enlace inaccesible) . Archivado desde el original el 18 de abril de 2012. 
  6. ↑ 1 2 RosInformUgol . Fecha de acceso: 7 de noviembre de 2011. Archivado desde el original el 11 de enero de 2012.
  7. ↑ Ceniza de carbón parte 3 - 24 de octubre de 2014 - Química y tecnología química en la vida (enlace inaccesible) . www.chemfive.ru Fecha de acceso: 19 de octubre de 2015. Archivado desde el original el 5 de marzo de 2016. 
  8. ↑ 1 2 GOST 25543-88. Carbones marrones, piedra y antracitas. Clasificación según parámetros genéticos y tecnológicos . Consultado el 8 de febrero de 2012. Archivado desde el original el 5 de marzo de 2016.
  9. ↑ KuzbassTehProm Archivado el 20 de noviembre de 2011 en Wayback Machine .
  10. ↑ Eberhard Lindner; Chemie für Ingenieure; Lindner Verlag Karlsruhe, S. 258
  11. ↑ ¿Energía nuclear? Um, tal vez  (2 de septiembre de 2010). Archivado desde el original el 6 de septiembre de 2010. Consultado el 5 de septiembre de 2010.
  12. ↑ Compañía de inversión en energía  (enlace inaccesible)
  13. ↑ Perspectivas alternativas: CWF (combustible de carbón), CCGT y combustibles sintéticos . Consultado el 25 de enero de 2012. Archivado desde el original el 31 de julio de 2014.
  14. ↑ Editado por E. A. Kozlovsky. Valle de Latrobe // Enciclopedia Minera. — M.: Enciclopedia soviética . - 1984-1991.  (ruso) en el sitio dic.academic.ru
  15. ↑ 1301.0 Year Book Australia, 2004 - Coal Archivado el 27 de julio de 2011 en Wayback  Machine en abs.gov.au
  16. ↑ Elokhina S. N., Gorbova S. V., Tsvetov N. V. , Tsepelevich T. Yu . Número 21. Equilibrio ecológico y económico de la gestión de la naturaleza en las regiones mineras (Materiales de la sesión anual del Consejo Científico de la Academia de Ciencias de Rusia sobre problemas de geoecología, ingeniería geológica e hidrogeología del 2 al 4 de abril de 2019). ed. N. G. Maksimovich // Perm: PGNIU , 2019. - 639 p., il. ISBN 978-5-91252-138-6 . — Art. 398-404.
  17. ↑ Kotov V. F., Zakharyevich A. N. Cuenca de carbón de Chelyabinsk - un artículo en la versión electrónica de la enciclopedia "Chelyabinsk" (Chelyabinsk: Encyclopedia / Comp.: V. S. Bozhe , V. A. Chernozemtsev . - Ed. Corregido y adicional - Chelyabinsk: Stone belt, 2001. - 1112 págs., ilustración ISBN 5-88771-026-8 )
  18. ↑ Vasilenko S. A. Chelyabinskugol - un artículo en la versión electrónica de la enciclopedia "Chelyabinsk" (Chelyabinsk: Encyclopedia / Comp.: V. S. God , V. A. Chernozemtsev . - Ed. Corregido y agregado. - Chelyabinsk: Stone belt, 2001. - 1112 pp. , ilustración ISBN 5-88771-026-8 )
  19. ↑ Desarrollo del depósito de lignito de Alejandría | Sociedad de inversión en energía . Consultado el 11 de febrero de 2013. Archivado desde el original el 15 de febrero de 2013.
  20. ↑ Depósito de lignito Mokrokalygorsk  (enlace inaccesible)
  21. ↑ Asociación Mundial del Carbón  . Archivado desde el original el 14 de febrero de 2012.
  22. ↑ Minería de carbón en 2013 Archivado el 23 de septiembre de 2015 en Wayback Machine p.102

Literatura

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  • Kuznetsov B. N., Shendrik T. G. , Shchipko M. L., Chesnokov N. V., Sharypov V. I., Osipov A. M. Procesamiento profundo de carbones marrones con la producción de combustibles líquidos y materiales de carbono / Ed. edición GI Gritsko / Instituto de Química y Tecnología Química SB RAS, Instituto de Química Orgánica Física y Química del Carbón. L. M. Litvinenko NASU // Novosibirsk: SO RAN , 2012. - 212 p. ISBN 978-5-7692-1258-1 .
  • Carbón marrón // Gran enciclopedia soviética  : [en 30 volúmenes]  / cap. edición A. M. Projorov . - 3ra ed. - M.  : Enciclopedia soviética, 1969-1978.
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Enlaces

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