Carvão mineral e vegetal

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Carvão mineral e vegetal

  1. 1. ESCOLA ESTADUAL PROFESSORA BEATHRIS CAIXEIRO DEL CISTIA CARVÃO MINERAL E VEGETAL Isabela Rocha Sulamita Ferreira Vinicius Reis Wesley Germano Série: 3º B
  2. 2. CARVÃO MINERAL E VEGETAL O carvão é uma das principais fontes de energia utilizadas pela Humanidade, em especial na Europa, a partir da Primeira Revolução Industrial. Atualmente, com o aumento do custo do petróleo, há uma tendência mundial ao aumento do consumo de carvão, tendo em vista as extensas reservas mundiais. Diferença entre eles O carvão vegetal é obtido a partir da carbonização da madeira (fonte renovável). Devido a sua alta capacidade de adsorção (retenção de material, por interações químicas ou físicas, sob sua superfície) pode ser utilizado como purificador de ambiente (filtro de água, gases, etc.). Para isso a queima da madeira deve ser feita sob alta temperatura e pressão, controlando o processo para que não haja perda da capacidade de adsorção ou combustão completa do material. O carvão mineral provém de restos de vegetais fossilizados, depositados em regiões muito profundas (fonte esgotável), nas quais a temperatura e a pressão são elevadas. Essas condições favorecem a expulsão de grande parte do oxigênio e do hidrogênio presentes na estrutura, restando carvão de alta pureza e capacidade calorífica. Emite mais gases poluentes para o meio ambiente (dióxido de carbono). É uma rocha riquíssima em carbono que pode ser queimada e atinge altas temperaturas (por isso sua importância na indústria). Matéria – prima de obtenção de cada O carvão mineral, também chamado de carvão natural, é um combustível fóssil obtido por meio da fossilização da madeira e variada mistura de componentes orgânicos sólidos. A madeira é constituída basicamente de
  3. 3. hidrogênio (H), oxigênio (O) e carbono (C), mas com o tempo, o hidrogênio e o oxigênio são eliminados na forma de água (H2O), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). Desse modo, forma-se o carvão mineral, que é uma mistura de substâncias complexas ricas em carbono. Dependendo da composição e principalmente do porcentual de carbono, formam-se quatro tipos de carvões minerais: Tipo de Carvão Mineral Porcentagem de Carbono Turfa com aprox. 60% Linhito com aprox. 70% Hulha com aprox. 80 a 85% Autracito com aprox. 90% Matérias orgânicas presentes no carvão: Materiais minerais (inorgânicos) presentes no carvão: - C (carbono) - H (hidrogênio) - O (oxigênio) - N (nitrogênio) - S (enxofre presente na matéria carbonosa). - argilas (ver calcários) - piritas (o rejeito piritoso é utilizado como matéria prima para fabricação de ácido sulfúrico e o ácido fosfórico, empregado na indústria de fertilizantes). - calcários ( o rejeito calcário e argiloso é empregado para a conservação das estradas). - óxidos: silício, alumínio, ... Turfa:  carbono 60,0%  hidrogênio 5,5 %  oxigênio 32,0 % Linhito:  Carbono 65,0 a 75,0 %  hidrogênio 5,0 %  oxigênio 16,0 a 25,0 % Hulha:  carbono 80,0 a 85,0 %  hidrogênio 4,5 a 5,5 %  oxigênio 12,0 a 21,0 % (no carvão sub-betuminoso) e 5,0 a 20,0 % (no carvão betuminoso).
  4. 4. Antracito:  carbono 90,0 %  hidrogênio 3,0 a 4,0 %  oxigênio 4,0 a 5,0% Entre os tipos citados, a hulha é um dos que têm maior importância comercial, pois através da sua destilação a seco na ausência de ar, obtêm-se três frações de ampla aplicação, que são: Fração gasosa: Contém hidrogênio, metano e monóxido de carbono, sendo usada como combustível e para iluminação a gás de ruas; Fração líquida: Contêm duas partes, as águas amoniacais, que são usadas principalmente para produzir fertilizantes, e o alcatrão de hulha, que é fracionado em cinco partes, sendo usadas para as mais diversas aplicações, tais como produção de tintas, medicamentos, plásticos e pavimentações asfálticas; Fração sólida: Contém carvão de coque usado em indústrias siderúrgicas para produzir ferro e aço. O carvão vegetal é produzido a partir da queima da madeira formada basicamente por oxigênio, carbono e hidrogênio. Processo de Obtenção de Cada Carvão Mineral Beneficiamento: O beneficiamento consiste em processos que visam à redução da matéria inorgânica existente no carvão, melhorando desta forma a qualidade. O Carvão ROM (Run of Mine): É o minério bruto, obtido diretamente da mina, sem sofrer nenhum tipo de beneficiamento e é retirado através de correia transportadora ou vagonetes.
  5. 5. Carvão pré-lavado: É o minério que após sua extração sofre o primeiro beneficiamento, nas "bocas da mina" ficando com menor quantidade de impurezas. Lavagem do carvão pré-lavado: O carvão sofre, então, nova lavagem. Obtêm-se as seguintes frações:  28% de carvão metalúrgico (16% de cinzas) - utilizado nas indústrias siderúrgicas como agente redutor na obtenção do ferro.  35% de carvão energético (42% de cinzas) - utilizado nas indústrias cimenteiras e nas locomotivas.  2% de perdas residuais (carvão com elevado teor de cinzas).  outros 2,5 a 4,5%. (Tópicos extraídos da publicação "Aspectos Sobre CARVÃO MINERAL" das Centrais Elétricas de Santa Catarina, de autoria dos engenheiros: José Corrêa Hulse e Ronê de Oliveira -dezembro/93). Coloboração do Professor Rodi Hickel da UFSC. Lavra: É o processo de extração do carvão. Pode ser lavra a céu aberto ou lavra subterrânea. A lavra a céu aberto é possível quando a camada de carvão está aflorando à superfície. A lavra consiste na remoção da camada estéril (superior), deixando a camada de carvão ao tempo, onde então, extrai -se o carvão mineral.
  6. 6. A lavra subterrânea (mais profunda) é feita através de galerias. Esta extração pode ser manual, semi-mecanizada ou mecanizada. Pirólise da hulha: A pirólise (destilação) da hulha é feita sob aquecimento de, aproximadamente, 1000º C e na presença de corrente de ar. Obtém-se quatro frações, sendo uma gasosa, duas líquidas e uma sólida. Fração gasosa: gás de rua ou gás de iluminação (já serviu para iluminar as ruas e hoje é utilizada na indústria e como combustível doméstico). Composição química: H2 (gás hidrogênio) 50% CH4 (gás metano) 30% outros gases: CO (monóxido de carbono), N2 (nitrogênio), etc Fração líquida clara ou águas amoniacais: predomina NH3 (amônia ou gás amoníaco). É empregada na preparação de fertilizantes (adubos), ácido nítrico, etc.. Fração líquida escura ou alcatrão da hulha: mais densa que a fração líquida clara - águas amoniacais. Composição química do alcatrão da hulha, depois de sofrer um novo processo de destilação:  óleo leve benzeno, tolueno, etc.  óleo médio fenol, naftaleno, xilenos, etc.  óleo pesado naftaleno, fenóis, etc.  óleo verde ou de antraceno antraceno, fenantreno, etc.
  7. 7. A finalidade da destilação do alcatrão da hulha é de ser obter hidrocarbonetos aromáticos (benzeno, tolueno, naftaleno, antraceno, fenantreno, etc ...). Fração sólida: coque (tipo de carvão poroso) que atua como agente redutor na produção do ferro na indústria siderúrgica e na produção de gasolina sintética. Obs.: nas paredes da retorta fica um depósito de carvão utilizado na fabricação de eletrodos, denominado de "carvão de retorta". Carvão Vegetal O carvão vegetal é obtido da queima incompleta da madeira. É a falta de oxigênio na queima que "cria" o carvão. O processo tradicional de obtenção do carvão vegetal dá-se pela queima ou aquecimento de madeira, em temperaturas que variam entre 500 e 600 C, na ausência de ar. Empilham-se estacas de madeira, cobertas parcialmente por terra, para limitar a entrada de ar, e procede-se à queima. Trata-se de uma técnica bastante primitiva, que não permite o aproveitamento de nenhum subproduto, geralmente usada por pequenos produtores, que operam no próprio local de desbaste das árvores. A carbonização (se caracteriza por ser um processo de decomposição térmica, que depende do tempo e da temperatura e que tem como objetivo aumentar o teor de carbono na madeira.) ocorre, geralmente, em fornos de alvenaria, que são de baixo custo e de fácil construção. Porém, suas paredes são más condutoras de calor, o que fazem que sejam gastos dias para o resfriamento do forno, diminuindo a produtividade. Além disso, o processo é bastante heterogêneo, sendo assim, a cada fornada, têm-se carvões com qualidade variável e diferentes rendimentos gravimétricos.
  8. 8. O processo industrial utiliza fornos, pré-aquecidos à temperatura de 300 C, nos quais são colocados pedaços relativamente pequenos de madeira seca. Esse processo permite a produção em escala incomparavelmente maior de carvão vegetal destinado à siderurgia do ferro gusa e à obtenção de subprodutos, como metanol, ácido acético piche, óleo e gás. A madeira mais indicada é o eucalipto, plantado em grandes extensões. Subprodutos Carvão vegetal Distinguem-se 3 produtos básicos formados durante a produção:  Carvão vegetal  Produtos condensáveis  Produtos gasosos Carvão vegetal é o termo genérico do produto sólido obtido da carbonização da madeira. Mas, segundo as técnicas para sua obtenções e o uso para o qual ele é destinado, pode-se obter carvões muito diferentes. O rendimento em carvão vegetal gira em torno dos limites de 25 a 35% com base na madeira seca. Os principais tipos de carvão são: a) Carvão para uso doméstico b) Carvão metalúrgico c) Carvão para gasogênio. d) Carvão ativo e) Carvão para a indústria química
  9. 9. f) Outros usos: carvão para a indústria de cimento. Produtos condensáveis Tais produtos são representados pela água (no mínimo ¾ da totalidade dos produtos condensáveis), seguido pelo ácido acético, álcool metílico, acetona e alcatrões. Normalmente os produtos condensáveis se separam por repouso, em duas camadas: uma camada inferior formada por alcatrão bruto onde o creosoto é o constituinte mais importante e uma camada superior aquosa, onde são encontrados o ácido acético, álcool metílico, acetona e alcatrões solúveis dissolvidos em 80-85% de água. Essa camada é denominada de ácido ou licor pirolenhoso. Em termos de rendimento os valores encontrados para estas duas frações têm estado compreendidos entre 40 e 45% para o caso do ácido pirolenhoso e 5% a 15% para o alcatrão, com base na madeira seca. Produtos gasosos O volume e a composição dos gases não condensáveis bem como os demais produtos da destilação dependem da madeira e da técnica de carbonização empregada. A destilação seca da madeira fornece em média de 15 a 20% de seu peso em gás. Seu poder calorífico a 15oC corresponde em média a 1.300 calorias/m3. A composição química quantitativa média desses gases é mostrada na tabela 4. Tabela 4. Composição química média dos produtos gasosos da destilação seca da madeira.
  10. 10. Dos produtos passíveis de serem obtido a partir da destilação seca da madeira, o carvão tem sido tradicionalmente o mais importante e, como visto anteriormente, ele possui uma série de utilizações. No entanto, hoje, cresce cada vez mais o interesse pelo aproveitamento industrial dos demais produtos da destilação seca da madeira. A França foi um dos países pioneiros na carbonização de madeira. Atualmente, essa indústria sobrevive baseada quase exclusivamente na obtenção de uma gama de produtos a partir do alcatrão e ácido pirolenhoso. O carvão vegetal é que é considerado subproduto e vendido para outras finalidades que não o alto-forno. Como pode ser observado na tabela 5 são bastante amplas as possibilidades de utilização dos produtos da destilação seca da madeira. Tabela 5. Possíveis utilizações dos produtos da destilação seca da madeira. Fonte: Adaptado de PANDOLFO (1977)
  11. 11. Carvão mineral  Fração gasosa: gás de hulha  Frações líquidas: águas amoniacais e alcatrão de hulha  Fração sólida: coque Produção aproximada de derivados por tonelada de carvão VANTAGENS E DESVANTAGENS DA UTILIZAÇÃO Vantagens da utilização do carvão  Contém muita energia.
  12. 12.  Vastas reservas.  Elevado poder calorífico.  Domínio da tecnologia para o seu aproveitamento.  Facilidade de transporte e distribuição. Desvantagens da utilização do carvão  Graves alterações ao nível dos solos, atmosfera e dos recursos hídricos.  Elevado uso dos solos.  Possibilidade de graves consequências ao nível da saúde humana.  Poluição da atmosfera.  Contribui para as chuvas ácidas. Carvão vegetal Vantagem  O carvão também é usado na medicina, nesse caso chamado de carvão ativado oriundo de determinadas madeiras de aspecto mole e não resinosas.  Diante de várias indicações positivas do carvão pode-se destacar o seu uso no tratamento de dores estomacais, mau hálito, aftas, gases intestinais, diarreias infecciosas, desinteria hepática e intoxicações.  O carvão também se destaca na condução de oxigênio e um eficiente disseminador de toxinas.  O carvão vegetal é derivado de uma matéria-prima renovável - o eucalipto -, que tem poder de limpeza da atmosfera por meio da reação da fotossíntese.
  13. 13. Desvantagem  A desvantagem da produção do carvão vegetal no Brasil está na questão da origem da madeira: usualmente, utilizam as nativas, causando um grande dano ambiental. Carvão mineral Vantagens  Grandes quantidades de eletricidade são formadas onde existe carvão  Custo relativamente baixo por causa de grandes reservas  O carvão é o recurso mineral mais abundante  Simples acessibilidade Desvantagens  Recurso não renovável  Grande poluente da atmosfera liberta CO2, óxidos de enxofre de azoto, além de poluentes radioativos e de cinzas.  Agrava o aquecimento global  Contribui para as chuvas ácidas
  14. 14. BIBLIOGRAFIA  http://www.mma.gov.br/clima/energia/fontes-convencionais-de-energia/ carvao  http://meioambiente.culturamix.com/recursos-naturais/carvao-vegetal- e-mineral  http://www.algosobre.com.br/quimica/carvao.html  http://www.brasilescola.com/quimica/carvao-mineral-ou-natural. htm  http://www.mundoeducacao.com/quimica/tipos-carvao.htm  http://www.grupoescolar.com/pesquisa/carvao-mineral.html  http://pt.wikipedia.org/wiki/Carv%C3%A3o_mineral  http://www.grupoescolar.com/pesquisa/carvao.html  http://carvao-vegetal. info/mos/view/Carv%C3%A3o_vegetal_na_medicina/  http://fontesdeenergianaesdah.blogspot.com.br/2010/05/carvao. html  http://www.stabh.com/carvao-vegetal/  http://pt.slideshare.net/materiaissustentabilidade/carvo-9837000

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