title-icon
Яндекс.Метрика
» » Древесный уголь

Древесный уголь

Древесный уголь представляет собой продукт неполного разложения древесины при нагреве до достаточно высокой температуры без доступа воздуха. Древесина разлагается с образованием твердого обугленного остатка и смеси парообразных и газообразных продуктов.
Весь процесс сухой перегонки дерева можно разбить на четыре основные стадии. Первая стадия — подогрев до 150° С, при котором происходит в основном подсушка исходного материала. Во второй стадии процесса — нагрев в интервале от 150 до 270—280° С — происходит медленное разложение древесины с выделением газа. Выделяющиеся газы относятся, главным образом, к кислородсодержащим (CO2 и CO), с примесью незначительных количеств уксусной кислоты, метанола, смолы, а при переработке хвойных пород — скипидара. В третьей стадии процесса — дальнейший нагрев в интервале 270—400—430° С — происходит экзотермическое разложение древесины. Выделяющееся при этом тепло способствует энергичному обугливанию древесины. Четвертая стадия — нагрев выше 400—430° С — характеризуется дальнейшим выделением летучих веществ, которые претерпевают термическое изменение. В газе возрастает содержание водорода за счет расщепления углеводородов.
Первоначально древесный уголь получался в кучах. Куча выкладывалась из поленьев дров, обмазывалась снаружи глиной; и этой обмазке делалось несколько отверстий для доступа воздуха, потребного для сжигания части дров в целях достижения внутри кучи температуры, необходимой для переугливания дров. Ввepxy оставлялось отверстие для отвода дыма и газообразных продуктов сухой перегонки древесины. При кучном способе часть дров, подлежащих обугливанию, сгорала. Это обстоятельство, а также дороговизна кучного угля и полная потеря ценных продуктов перегонки были недостатками кучного способа. Температура внутри кучи достигала 650° С; это значительно выше температуры переугливания древесины в печах; вследствие этого кучкой уголь содержал меньше летучих веществ и больше нелетучего углерода.
Состав древесного угля зависит от температуры переугливания. Скорость переугливания, по-видимому, также оказывает влияние на состав угля, но этот вопрос изучен недостаточно.

В табл. 3 указано содержание в угле углерода и летучих веществ, а также дан состав этих летучих в зависимости от температуры переугливания (по данным И.Л. Соколова).
По данным В.А. Коробкина, в практике углежжения при выжиге в печах обычно имеют дело с древесным углем, содержащим общего углерода от 70 до 85% и при кучном методе — до 95%.
Поскольку при нагреве древесного угля часть углерода удаляется с летучими, при характеристике древесного угля необходимо принимать во взимание содержание в нем нелетучего углерода, что также зависит от температуры переугливания.

На рис. 3 представлена диаграмма, составленная по данным проф. И.А. Соколова и В.А. Коробкина, показывающая зависимость между температурой переугливания и содержанием в угле общего и нелетучего углерода. На диаграмме показана также зависимость выхода древесного угля от температуры переугливания. По данным ВА. Коробкина, выход угля на абсолютно сухую массу древесины при температуре переугливания 425° С составляет для сосны 37,83%, для ели 37,81% и для березы 31,8%.
Однако выход древесного угля и содержание нелетучего углерода зависят не только от температуры, но и от скорости и продолжительности переугливания. Выход древесного угля и нелетучего углерода будет выше при увеличении продолжительности переугливания, как это видно из табл. 4, составленной по данным В.А. Коробкина, в которой указан выход угля и нелетучего углерода при конечной температуре обугливания 400° С.

На практике продолжительность переугливания в кучах составляет 15—20 суток для кучи объемом 200 м3. Продолжительность переугливания в печах зависит от их конструкции и других факторов. Так, продолжительность переугливания полусухих или воздушно сухих дров в камерных печах емкостью 100 м3 составляет для березы 70 час., сосны — 66 час., ели — 90 час. Продолжительность охлаждения (для тех же условий) составляет соответственно 80, 72 и 72 часа. Продолжительность процесса переугливания в современных печах непрерывного действия меньше и для печи Аминова составляет 28 час. при продолжительности охлаждения 17 час.
Содержание золы в древесном угле невелико — от 0,5% до 2,5% (большее содержание золы относится к углям, полученным из сплавного леса).
Содержание влаги в свежевыжженном угле составляет не более 5°/о (обычно 3%); при длительном лежании на воздухе древесный уголь может поглощать влаги до 10% и более.
Содержание серы в древесном угле очень невелико и обычно не указывается.
Содержание фосфора в древесном угле прежде всего зависит от сорта древесины, применяющейся для выжига угля. Так, наибольшее количество фосфора содержится в угле, выжженном из лиственных пород, наименьшее — в угле из хвойных. Меньше всего содержится фосфора в древесном угле из сосновых и еловыx поленьев, очищенных от коры (0,01%—0,017%). Следует указать, что древесина одной и той же породы может содержать фосфора больше или меньше в зависимости от почвы, климата, густоты леса.
Древесный уголь отличается большой пористостью — процент пустот в нем колеблется от 73 до 85, т. е. насыпной вес угля очень невелик. В настоящее время принимают следующие насыпныеe веса 1 м3 угля:
Древесный уголь

Насыпной вес кучного угля примерно на 20% выше.
Древесный уголь характеризуется недостаточной механической прочностью; показателем его прочности может служить сопротивление раздавливанию. В табл. 5 приводятся данные о сопротивлении раздавливанию (в кг/см2) угля различных пород, полученного при одинаковых условиях в камерных печах.

В России применяется метод определения прочности древесного угля в аппаратах барабанного типа длиной 0,8 м, диаметром 1,5 м, с полезной емкостью 1,3 м3. Барабан снабжен прутьями диаметром 16 мм, расстояние между прутьями составляет 12 мм. В барабан загружается 0,5 м3 древесного угля. Скорость вращения барабана 15 об/мин, время вращения — 10 мин. Прошедшие между прутьями куски просеиваются через сито 12х12 мм. Остатки на сите смешиваются с остатков на барабане и взвешиваются. Полученный вес, выражаемый в % от веса первоначальной загрузки, называется барабанным числом и служит критерием механической прочности древесного угля. При этом для углей из различных пород дерева приняты нормы, приведенные в табл. 6, в которой указана прочность по барабану углей различных пород.
В настоящее время применение древесного угля для доменной плавки, резко сократившееся ещё в первой четверти нашего века, продолжает падать. Причины этого — непригодность древесного угля вследствие его недостаточной механической прочности для печей объемом более 200—300 м3 и его высокая себестоимость.


title-icon Подобные новости