Makaa ni mojawapo ya nishati za zamani zaidi zinazojulikana na mwanadamu. Na hata leo inachukua nafasi ya kuongoza katika suala la matumizi. Sababu ya hii ni kuenea kwake, urahisi wa uchimbaji, usindikaji na matumizi. Lakini yeye ni nani? Fomula ya kemikali ya makaa ya mawe ni ipi?
Kwa kweli, swali hili si sahihi kabisa. Makaa ya mawe sio dutu, ni mchanganyiko wa vitu mbalimbali. Kuna mengi yao, kwa hivyo haiwezekani kuamua kabisa muundo wa makaa ya mawe. Kwa hivyo, chini ya fomula ya kemikali ya makaa katika makala haya, tutamaanisha utungaji wake wa kimsingi na vipengele vingine.
Lakini tunaweza kujifunza nini kuhusu hali ya dutu hii? Makaa ya mawe huundwa kutoka kwa mabaki ya mimea kwa miaka mingi kutokana na yatokanayo na joto la juu na shinikizo. Na kwa kuwa mimea ina asili ya kikaboni, vitu vya kikaboni vitatawala katika utungaji wa makaa ya mawe.
Kulingana na umri na hali zingine za asili ya makaa ya mawe, imegawanywa katika aina kadhaa. Kila spishi inatofautishwa na muundo wake wa kimsingi, uwepouchafu na sifa nyingine muhimu.
Makaa ya kahawia
Ndiyo aina changa zaidi ya makaa ya mawe. Hata ina muundo wa miti ya mboga. Imeundwa moja kwa moja kutoka kwa peat kwa kina cha takriban kilomita 1.
Aina hii ya makaa ya mawe ina kiasi kikubwa cha unyevu: kutoka 20 hadi 40%. Inapofunuliwa na hewa, huvukiza, na makaa ya mawe huanguka na kuwa poda. Ifuatayo, tutazungumza juu ya muundo wa kemikali wa mabaki haya kavu. Kiasi cha uchafu wa isokaboni katika makaa ya mawe ya kahawia pia ni ya juu na ni sawa na 20-45%. Uchafu huu ni dioksidi ya silicon, oksidi za alumini, kalsiamu na chuma. Inaweza pia kuwa na oksidi za metali za alkali.
Kuna dutu nyingi tete za kikaboni na isokaboni kwenye makaa haya. Wanaweza kuwa hadi nusu ya wingi wa aina hii ya makaa ya mawe. Muundo wa kimsingi ukiondoa dutu isokaboni na tete ni kama ifuatavyo:
- Kaboni 50-75%.
- Oksijeni 26-37%.
- Hidrojeni 3-5%.
- Nitrojeni 0-2%.
- Sulfuri 0.5-3%.
Makaa
Kulingana na wakati wa kuunda, aina hii ya makaa huja baada ya kahawia. Ina rangi nyeusi au kijivu-nyeusi, pamoja na mng'ao wa utomvu, wakati mwingine wa metali.
Unyevunyevu katika makaa ya mawe ni kidogo sana kuliko kahawia: 1-12% pekee. Maudhui ya dutu tete katika makaa ya mawe hutofautiana sana kulingana na mahali pa uchimbaji. Inaweza kuwa ndogo (kutoka 2%), lakini pia inaweza kufikia maadili sawa na makaa ya mawe ya kahawia (hadi 48%). Utunzi wa kimsingi ni kama ifuatavyo:
- Kaboni 75-92%.
- Hidrojeni 2, 5-5, 7%.
- Oksijeni 1, 5-15%.
- Nitrojeni hadi 2.7%.
- Sulfuri 0-4%.
Kuanzia hapa tunaweza kuhitimisha kuwa fomula ya kemikali ya makaa magumu ina kaboni zaidi kuliko makaa ya kahawia. Hii inafanya aina hii ya makaa ya mawe kuwa mafuta yenye ubora zaidi.
Anthracite
Anthracite ndiyo aina ya zamani zaidi ya makaa ya mawe. Ni nyeusi kwa rangi na ina mng'ao wa metali. Hili ndilo makaa bora zaidi kulingana na kiasi cha joto linalotoa linapowaka.
Kiasi cha unyevu na dutu tete ndani yake ni kidogo sana. Karibu 5-7% kwa kila kiashiria. Na muundo wa kimsingi una sifa ya maudhui ya juu sana ya kaboni:
- Kaboni zaidi ya 90%.
- Hidrojeni 1-3%.
- Oksijeni 1-1, 5%.
- Nitrojeni 1-1, 5%.
- Sulfuri hadi 0.8%.
Makaa mengi zaidi yamo kwenye grafiti pekee, ambayo ni hatua nyingine ya uunganishaji wa anthracite.
Mkaa
Aina hii ya makaa si kisukuku, kwa hivyo ina baadhi ya vipengele vya kipekee katika muundo wake. Huzalishwa kwa kupasha joto kuni kavu hadi joto la 450-500 oC bila hewa. Utaratibu huu unaitwa pyrolysis. Wakati huo, idadi ya vitu hutolewa kutoka kwa kuni: methanol, acetone, asidi asetiki na wengine, baada ya hapo hugeuka kuwa makaa ya mawe. Kwa njia, mwako wa kuni pia ni pyrolysis, lakini kutokana na kuwepo kwa oksijeni katika hewa, gesi iliyotolewa huwaka. Hiki ndicho kinachosababisha kuwepomoto unapowaka.
Mti haufanani, una vinyweleo vingi na kapilari. Muundo kama huo umehifadhiwa kwa sehemu katika makaa ya mawe yaliyopatikana kutoka kwake. Kwa sababu hii, ina uwezo mzuri wa kufyonza na hutumiwa pamoja na kaboni iliyoamilishwa.
Unyevunyevu wa aina hii ya makaa ni mdogo sana (takriban 3%), lakini wakati wa kuhifadhi kwa muda mrefu hufyonza unyevu kutoka hewani na asilimia ya maji hupanda hadi 7-15%. Yaliyomo ya uchafu wa isokaboni na dutu tete inadhibitiwa na GOSTs na haipaswi kuzidi 3% na 20%, kwa mtiririko huo. Utunzi wa kimsingi unategemea teknolojia ya uzalishaji, na takriban inaonekana kama hii:
- Kaboni 80-92%.
- Oksijeni 5-15%.
- Hidrojeni 4-5%.
- Nitrojeni ~0%.
- Sulfuri ~0%.
Mchanganyiko wa kemikali wa mkaa unaonyesha kwamba kwa upande wa maudhui ya kaboni ni karibu na mawe, lakini kwa kuongeza ina kiasi kidogo tu cha vipengele visivyohitajika kwa mwako (sulfuri na nitrojeni).
Kaboni iliyoamilishwa
Kaboni iliyoamilishwa ni aina ya kaboni iliyo na eneo mahususi la juu la uso wa tundu, ambayo huifanya kunyonya zaidi kuliko kuni. Mkaa na makaa ya mawe, pamoja na shells za nazi hutumiwa kama malighafi kwa uzalishaji wake. Nyenzo ya kuanzia inakabiliwa na mchakato wa uanzishaji. Kiini chake ni kufungua vinyweleo vilivyoziba vyenye joto la juu, miyeyusho ya elektroliti au mvuke wa maji.
Wakati wa mchakato wa kuwezesha, ni muundo wa dutu pekee unaobadilika, kwa hivyo fomula ya kemikali ya kaboni iliyoamilishwa.sawa na muundo wa malighafi ambayo ilitengenezwa. Kiwango cha unyevu wa kaboni iliyoamilishwa hutegemea eneo mahususi la uso wa vinyweleo na kwa kawaida huwa chini ya 12%.
