A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
11 pág.
MINERALOGIA

Pré-visualização | Página 1 de 3

CARVÃO MINERAL
Introdução
Carvão mineral é uma rocha combustível sedimentar formado principalmente a partir do soterramento e decomposição de restos materiais de origem vegetal. Gradualmente, estes materiais ao sofrerem soterramento e compactação em bacias de deposição, sofrem perdas de oxigênio, hidrogênio e nitrogênio pela ação de micro-organismos, pressão, temperatura e consequentemente enriquecimento no teor de carbono. Este processo é conhecido como carbonificação, quanto maior o teor de carbono, maior também é o seu poder energético e são quatro os principais estágios deste processo: a turfa, o linhito, a hulha e o antracito (em ordem crescente do teor de carbono. Esquema 1)
 A Turfa apresenta aproximadamente 60% de carbono em sua composição e alto grau de umidade tendo pouca utilidade para produção de energia. O Linhito com aproximadamente 70% de carbono é um carvão fóssil relativamente recente, representa o estágio seguinte da turfa na transformação da matéria vegetal em carvão. Tem cor castanha e é mais denso que a turfa. A hulha é um dos estágios da formação do carvão mineral que apresenta um dos maiores índices de carbono aproximadamente 80-85% em sua composição. A hulha é um composto muito utilizado pela indústria, porque ao se fazer a sua destilação seca, ela dá origem a três compostos analisados a seguir:
1. Fração gasosa: (gás de iluminação): é chamada assim porque era utilizada para iluminar ruas. Também é usado como combustível doméstico e na indústria. Composta de 49% de Hidrogênio, 34% de metano, 8% de dióxido de carbono e outros gases em menor proporção.
2. Fração Líquida: formada pelas águas amoniacais e o alcatrão de hulha
2.1- Águas amoniacais: constituídas de substâncias nitrogenadas; principalmente aminas - compostos derivados da amônia (NH3). Usado para produzir ácido nítrico e principalmente na produção de fertilizantes agrícolas.
2.2 – Alcatrão de hulha: é a principal fonte natural de obtenção dos compostos aromáticos e ao passar por uma destilação fracionada dá origem a cinco frações, que permitem fornecer matérias-primas para inúmeros produtos químicos, como medicamentos, plásticos, tintas, produtos de limpeza, pavimentação de ruas (piche), etc. As cinco frações são:
• Óleo leve (2%) - benzeno tolueno, xileno;
• Óleo médio (12%) - fenol, cresóis, etc.;
• Óleo pesado (10%) - Naftaleno e seus derivados;
• Óleo de antraceno (25%) - antraceno, fenantreno, carbazol, criseno, etc.
• Piche (51%) - Hidrocarbonetos de massa molar elevada.
3. Fração sólida: Denominado carvão coque, é bastante utilizado em siderúrgicas para a obtenção de aço. Também é utilizado na produção de ferro e na de gasolina sintética.
 O antracito, última estágio da formação do carvão, caracteriza-se pelo alto teor de carbono fixo, baixo teor de compostos voláteis, cor negra brilhante, rigidez e dificuldade com que se queima, dada sua pobreza de elementos inflamáveis. É usado como redutor em metalurgia, na fabricação de eletrodos e de grafita artificial. Uma de suas principais vantagens consiste em proporcionar chama pura, sem nenhuma fuligem.
Esquema 1. Estágios de carbonização e percentagem de carbono
A partir do século XVIII, o carvão mineral passou a ser utilizado como fonte energética, substituindo, gradativamente, a lenha, que era a principal fonte de energia utilizada pelo homem. A intensificação do seu uso proporcionou subsídios para o desenvolvimento industrial. O carvão mineral em qualquer fase compõe-se de uma parte orgânica, formadas por macromoléculas de carbono e hidrogênio e pequenas proporções de oxigênio, enxofre e nitrogênio. Essa é a parte útil, por ser fortemente combustível. A outra parte mineral contém os silicatos que constituem a cinza. As proporções desses elementos variam de acordo com o grau de evolução do processo de carbonização, isto é, quanto mais avançado mais alto é o teor de carbono na parte orgânica e menor será o teor de oxigênio. Em virtude dessa estrutura complexa e variável, o carvão mineral apresenta diversos tipos. 
Classes de Carvão mineral
São quatro as principais classes de carvão mineral: carvão betuminoso e sub-betuminoso (ambos designados como hulha), linhito e antracito. Seu emprego para fins industriais obedece a uma classificação que toma como base a produção de matéria volátil e a natureza do resíduo. Assim, há carvões que se destinam à produção de gás, de vapor ou de coque, que é um carvão amorfo, resultante da calcinação do carvão mineral, e de largo emprego na siderurgia. Para combustão em caldeira, são preferíveis o carvão com pequenos teores de cinza e quantidades moderadas de matéria volátil, condições que proporcionam bom rendimento térmico. É preferível que apresente também o mínimo de enxofre e poder calorífico elevado, já que o calor por ele gerado vai ser utilizado diretamente ou transformado em outras formas de energia. Para a produção do coque metalúrgico com propriedades mecânicas para uso em altos fornos, o carvão mineral precisa apresentar propriedades aglomerantes ainda maiores e teores mais baixos de enxofre e cinza. Na destilação do carvão para produção de gás combustível ou coque metalúrgico, obtêm-se também águas amoniacais, das quais se extraem a amônia e o alcatrão. Muito embora os derivados de petróleo - como a gasolina, o querosene, o óleo combustível e o diesel - e a energia termonuclear tenham deslocado o carvão mineral como fonte de energia, sobretudo para as máquinas móveis, ainda é significativa sua participação no total do consumo energético dos países desenvolvidos - cerca de vinte por cento no final do século XX. A entrada em operação de centenas de usinas hidrelétricas e termonucleares não conseguiu diminuir drasticamente, como se esperava, a participação do carvão, não somente porque essas fontes de energia representam grandes investimentos iniciais e provocam sérios impactos nos meio ambiente, mas também porque a disponibilidade de grandes jazidas de carvão mineral é ainda grande.
Linhito: o aumento das pressões e do calor dos estratos sobrepostos faz com que a turfa enterrada seque e se endureça no lignite. O lignite é um carvão acastanhado com um alto teor de umidade e cinzas e um menor valor de aquecimento. No entanto, é uma forma importante de energia para gerar eletricidade. Principais operações de mineração de lignite estão localizadas no Texas, Dakota do Norte, Louisiana e Montana.
Sub-bituminoso: Sob ainda mais pressão, um pouco de lignite é transformado em próximo nível de carvão subbituminoso. Este é um carvão preto maçante com um valor de aquecimento mais elevado do que o linhito que é usado principalmente para gerar eletricidade e para o aquecimento de espaços. A maioria das reservas subbituminosas estão localizadas em Montana, Wyoming, Colorado, New Mexico, Washington e Alaska.
Bituminoso: pressão ainda maior resulta na criação de carvão bituminoso ou "macio". Este é o tipo mais comumente usado para geração de energia elétrica nos EUA. Ele possui um valor de aquecimento maior do que o linhito ou subbituminoso, mas menor que o de antracite. O carvão betuminoso é minado principalmente em Appalachia e no Centro-Oeste. Também é usado para fazer coque para produção de aço.
Antracite: às vezes chamado de "carvão", as formas de antracite do carvão betuminoso quando grandes pressões se desenvolveram em estratos de rocha dobrados durante a criação de cadeias de montanhas. Isso ocorre apenas em áreas geográficas limitadas - principalmente a região dos Apalaches na Pensilvânia. O Anthracite tem o maior conteúdo energético de todas as carvões e é usado para aquecimento de espaços e geração de eletricidade
Carboquímica:
O sistema ASA-ASTM estabeleceu quatro classes ou gramas de carvão - antracite, betuminoso, subbituminoso e lignite - com conteúdo de carbono fixo e valor de aquecimento medido em unidades térmicas britânicas por libra (Btu / lb). O antracite, um carvão duro e preto que queima com pouca chama e fumaça, tem o maior teor de carbono fixo,