UTILIZAREA CARBUNILOR

UTILIZAREA CARBUNILOR

Aparent utilizarea carbunilor nu constituie o preocupare a geologului, insa in conditiile in care este evident ca resursele energetice si de materii prime ale tarii scad vertiginos datorita intensificarii exploatarii si consumului, geologul are datoria ca in faza de exploatare si chiar in timpul exploatarii sa obtina toate informatiile necesare privind caracteristicile fizico-chimice si tehnologice ale carbunilor, pentru ca numai o buna cunoastere a acestora asigura valorificarea lor rationala. In fig.19 sunt prezentate directiile principlae de valorificare a carbunilor.

Consumul mondial de carbuni este de 6,2 MD t/an din care aproximativ 75 % se folosesc pentru producerea energiei electrice si termice, primele doua si totodata cele mai importante domenii de utilizare a carbunilor.

Fig. 19 Principalele domenii si metode de utilizare a carbunilor si produsele

rezultate

In prezent exista mai multe metode de combustie a carbunilor in termocentrale, dar cea mai utilizata este cea in pulberi fine sub 1 mm pulverizate si arse in cuptoare cu boilere, care produc vapori de apa supraincaziti, capabili sa roteasca turbine pe a caror axe sunt cuplate generatoare de electricitate. Prin aceasta metoda se obtin randamente de pana la 35 %, restul energiei termice (65 %) se pierde in mediu. In vederea cresterii randamentelor termocentralelor sunt in curs de desfasurare cercetari tehnologice in urma carora s-a ajuns la randamente de 46 % si se prevede chiar atingerea unui prag de pana la 85 %. Daca avem in vedere, randamentele si consumurile actuale pe plan global, pentru producerea energiei electrice rezervele de carbuni sunt suficiente pentru 300 de ani.

Combustia domestica a carbunilor, puternic poluanta, este inca foarte rasapandita, fie ca sunt arsi carbunii direct, fie sub forma de brichete obtinute prin presiuni puternice asupra maruntului rezultat in urma exploatarii. Evident, o solutie mai putin poluanta, dar mai scumpa ar fi sa se utilizeze brichete de semicocs, acesta din urma fiind un bun combustibil fara fum.

Un alt domeniu foarte important de utilizare a carbunilor ( a unor tipuri de huile) il reprezinta fabricarea cocsului metalurgic (carbonizarea)*. Cocsul metalurgic este folosit ca agent reducator al minereului de fier si totodata ca sursa de caldura pentru topirea minereurilor si obtinerea fontelor, fierului si otelurilor. Cocsul metalurgic (K) se obtine prin coacerea huilelor de cocs sau a sarjelor obtinute din diferite tipuri de huile in cuptoare speciale (baterii de cocsificare), fara accesul aerului, la temepaturi de 800 - 1000 ^oC. In urma cocsificarii mai rezulta si alte produse: gudron de cocs (T_k), gaze (G_k) si apa (W_k), care, la randul lor deschid calea pentru utilizarea carbunilor in carbochimie. In urma cocsificarii se obtin cocsuri, dar carbunii mai sunt utilizati si pentru obtinerea altor produse carbonice printre care carbidul si electrozii, la acestia din urma se folosesc cu succes antracitii.

Carbonizarea la temperaturi scazute (low temperature carbonization, pe scurt LTC) cunoscuta si sub numele de semicarbonizare se produce prin incalzirea

carbunelui la 500- 700 ^oC, in retorte speciale fara aer. In acest fel se obtin: semicocsuri (SK), care sunt combustibili fara fum; ape de semicarbonizare (Wsk), gaze (Gsk) si gudroane (Tsk) ce pot fi tratate si utilizate drept combustibil.

Gazeificarea carbunilor consta in separarea carbunilor in componenti principali prin tratarea lor cu vapori de apa si oxigen, la presiuni si temperaturi ridicate, tratament in urma caruia rezulta gaze de carbune, un gaz sintetic (syngaz) compus din CO si H₂ utilizat in trecut la ilumirea oraselor si in prezent in diverse ramuri ale industriei chimice sau drept combustibil. Gazeificarea se poate face fie la suprafata, in uzine speciale (fig.20) fie direct in subteran._

*) carbonizarea si semicarbonizarea sunt procese de prelucrare termica a carbunilor in absenta aerului cunoscute si sub numele general de pyroliza, care poate fi de joasa tempertaura : semicocsificarea (500 - 700 ^oC) si de inalta temperatura :cocsificarea (800 -1000 ^oC)

Fig. 20 Schema generala a procesului de gazeificare a carbunilor la cogenerarea

electricitatii, caldurii si chimicalelor (dupa Tripsa, 2004).

Lichefierea carbunilor consta in transformarea carbunilor in combustibil lichid ( benzine, motorine etc.) prin mai multe procedee. Unul dintre cele mai vechi procedee de lichefiere, cunoscut sub numele de Fischer-Tropsch, a fost utilizat de germani in timpul celui de al II-lea razboi mondial. In Africa de Sud se aplica procedeul SASOL, constand in gazeificare si obtinere de syngaz (CO+H₂), apoi condensare prin procedeul Fischer-Tropsch si o cataliza care conduce la obtinerea de hidrocrburi usoare utilizate in petrochimie. Asemanator acestuia din urma este procedeul Borgius si consta in lichefiere si hidrogenare. Alte proceedee cu randamente mai mari cunoscute sub numele Solvent Rafined Coal (SRC I si SRC II) s-au folosit in SUA.

Hidrogenarea directa, patentata in SUA, implica tratarea carbunelui la temperaturi si presiuni inalte in prezenta unui catalizator (1 % molibden) si rezulta un produs lichid sintetic nerafinat, dar si cantitati semnificative de CO₂ si mici de NH₃.

*

Indiferent de metodele folosite in utilizarea carbunilor, trebuie avut in vedere ca acestea produc cantitati importante de CO₂, oricum mai mari decat cele rezultate din prelucrarea petrolurilor si a gazelor naturale si, ca atare, au un potential mai mare de accentuare a efectului de sera.