Than đá là gì? Ứng dụng than đá trong đời sống hiện nay

Than là nguồn nhiên liệu hóa thạch được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, cung cấp tới 25% năng lượng cơ bản của thế giới. Năng lượng từ than phục vụ các hoạt động hàng ngày cũng như đóng một vai trò quan trọng trong nhiều ngành sản xuất. Vậy than là gì? Họ bắt nguồn từ đâu? Vai trò của than trong cuộc sống là gì? Hãy tìm hiểu thông qua bài viết dưới đây!

I. Than là gì?

Than là một loại đá trầm tích có màu nâu sẫm hoặc đen. Thành phần chính của than là carbon, ngoài một số nguyên tố khác như nitơ, lưu huỳnh, oxy, hydro … chúng thường tồn tại trong các tầng đá hoặc các lớp khoáng sâu dưới lòng đất. Than được đốt cháy để tạo ra nhiệt, là nguồn năng lượng chính cho các nhà máy nhiệt điện.

Hiện tại, Trung Quốc là quốc gia nhập khẩu và tiêu thụ nhiều than nhiều nhất trên thế giới. Trung Quốc chiếm gần một nửa sản lượng khai thác than của thế giới, tiếp theo là Ấn Độ với khoảng một phần mười. Úc chiếm khoảng một phần ba xuất khẩu than thế giới, tiếp theo là Indonesia và Nga. Than cũng là một khoáng sản mà Việt Nam khai thác và xuất khẩu với giá trị kinh tế cao.

Than là gì?

Ii. Than đến từ đâu?

Than là một nhiên liệu hóa thạch có nguồn gốc từ thực vật được chôn dưới áp suất và nhiệt độ cao trong lớp vỏ của Trái đất. Họ đã trải qua nhiều giai đoạn thay đổi trong hàng triệu năm để tạo thành các mỏ than mà họ có ngày nay. Đầu tiên họ phân hủy thành than bùn dưới hành động của vi sinh vật trong môi trường kỵ khí. Tiếp theo, nó dần dần biến thành than nâu, còn được gọi là than non, và thành than bán sinh học, sau đó thành than bitum hoàn chỉnh. Cuối cùng, nó được biến thành than (anthracite). Quá trình chuyển đổi này là một quá trình phức tạp của cả thay đổi sinh học và địa chất.

Quá trình hình thành than

Iii. Đặc điểm và tính chất của than

Đặc điểm đặc trưng của than bao gồm:

• Tình trạng: Than là một chất rắn với độ cứng khá cao. Tùy thuộc vào mỗi mỏ than và lượng tạp chất trong than, độ cứng là khác nhau. Càng ít tạp chất, độ cứng càng cao. Than có màu đen đặc trưng, ​​và cũng có thể được trộn với màu nâu, vàng, bạc …
• Độ ẩm (%): Độ ẩm của than là hàm lượng nước trong nhiên liệu. Độ ẩm của than càng cao thì giá trị tạo nhiệt của nó càng thấp.
• Tro, còn được gọi là xỉ than: các thành phần khoáng chất trong than khi bị đốt cháy sẽ tạo ra tro. Tỷ lệ tro sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng đốt của than. Nhiều tro sẽ làm giảm nhiệt của than, gây tắc nghẽn bề mặt ống hấp thụ nhiệt, dẫn đến giảm hệ số truyền nhiệt, giảm hiệu quả và tăng chi phí vận hành. Mức độ tro của than anthracite là khoảng 15 – 30% hoặc cao hơn.
• Vật chất dễ bay hơi (VK%): là sản phẩm (khí) của sự phân hủy nhiệt của than trong trường hợp không có oxy. Chúng bao gồm: hydro, carbon dioxide, cacbua hydro, carbon monoxide … trong than, tỷ lệ chất dễ bay hơi càng cao, càng tiêu thụ than. Ví dụ, các loại than trẻ hơn có tỷ lệ chất biến động cao hơn, than bùn có VK = 70%, than có VK = 10-45%.
• Giá trị nhiệt lượng Q (Cal/g, KJ/kg): là lượng nhiệt được giải phóng khi chúng ta đốt hoàn toàn 1kg than. Giá trị nhiệt lượng càng cao, than càng cháy và ngược lại, giá trị nhiệt lượng càng thấp, tính dễ cháy của than cũng giảm dần.

Iv. Than được sử dụng để làm gì? Các ứng dụng trong cuộc sống và sản xuất

Các ứng dụng nổi bật của than bao gồm:

1. Than là nhiên liệu cháy cung cấp năng lượng

Đây được coi là ứng dụng quan trọng nhất của than. Than đã được sử dụng trong một thời gian dài để cung cấp nhiệt để sưởi ấm, rèn các công cụ trong sản xuất, vận hành động cơ hơi nước trong tàu và tàu trong quá khứ … Ngày nay, than được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu để phát điện. Than sẽ bị nghiền nát và đốt trong nồi hơi. Nhiệt được cung cấp sẽ làm nóng nước và biến nó thành hơi nước. Hơi nước sau đó sẽ biến tuabin trong máy phát điện để sản xuất điện. Khoảng 40% điện của thế giới đến từ nhiên liệu than.

Hiện tại, vì lượng than ngày càng cạn kiệt, việc sử dụng than để sản xuất năng lượng nhiệt cũng cần phải được cải thiện. Thay vì đốt trực tiếp than để tạo nhiệt cho nồi hơi, các nhà máy sẽ sử dụng chu trình khí hóa tích hợp (IGCG) để tăng hiệu quả và giảm chi phí. Sau đó, than sẽ được khí hóa để tạo ra khí hóa than và đốt cháy khí hóa than trong tuabin khí để sản xuất điện.

Than được sử dụng làm nhiên liệu

2. Sản xuất khí tổng hợp

Than được sử dụng để tổng hợp hỗn hợp khí của CO và H2. Những khí này chủ yếu được sử dụng trong tua -bin khí để sản xuất điện. Bên cạnh đó, khí hóa than cũng được sử dụng để sản xuất nhiên liệu như xăng, diesel thông qua quá trình Fischer-Tropsch hoặc sản xuất nhiều hợp chất hóa học khác như metanol, axit axetic, formaldehyd, khí amoniac, …

Trong quá trình khí hóa, than được trộn với oxy và hơi nước, được làm nóng và điều áp. Các sản phẩm thu được sau phản ứng bao gồm carbon monoxide (CO) và khí hydro (H2).

3C + O2 + H2O H2 + 3 CO

CO + H2O ⟶ CO2 + H2.

3. Than tinh chế

Than tinh chế là than đã loại bỏ độ ẩm và các thành phần độc hại, gây ô nhiễm môi trường. Sử dụng than tinh chế giúp tăng hiệu quả đốt cháy, đồng thời giảm phát thải khí độc hại trong quá trình đốt than.

4. Được sử dụng trong ngành công nghiệp luyện kim

Than khi được sử dụng trong công nghệ luyện kim là Coke. Đây là một dạng than bitum thấp, được sản xuất từ ​​than được làm nóng trong trường hợp không có oxy ở nhiệt độ cao tới 1000 độ C, để đẩy các thành phần dễ bay hơi và tan chảy cùng với carbon. Than luyện kim được sử dụng làm nhiên liệu và làm chất khử trong quặng sắt tan chảy trong lò luyện để tạo ra các vật liệu như sắt và thép. Ngoài ra, trong quá trình nóng chảy kim loại trong khuôn, than được đốt cháy để giải phóng khí làm giảm áp suất, ngăn kim loại xâm nhập vào các khoảng trống của cát. Ngoài việc luyện sắt, Coke cũng được sử dụng trong việc luyện nhiều kim loại khác như đồng, nhôm …

Sử dụng than trong ngành công nghiệp luyện kim

5. Các ứng dụng khác của than

• Than là một nguyên liệu thô quan trọng trong việc sản xuất nhiều hóa chất khác. Phương pháp sản xuất chính của các sản phẩm này là khí hóa than để sản xuất tổng hợp. Các hóa chất chính được sản xuất từ ​​Syngas bao gồm: metanol, hydro và carbon monoxide, olefin, axit axetic, formaldehyd, amoniac, v.v.
• Than tham gia vào việc sản xuất xi măng, nhựa và sợi nhân tạo.
• Than được sử dụng để sản xuất các sản phẩm có khả năng hấp thụ độc tố; Được sử dụng rộng rãi trong các máy lọc nước và mặt nạ khí.
• Được sử dụng trong lĩnh vực điêu khắc, hội họa …

Trên đây là cổ phiếu của chúng tôi để giúp độc giả hiểu thêm về than là gì, tính chất và ứng dụng của nó trong cuộc sống. Mặc dù chúng là một nguồn nhiên liệu quan trọng, chúng đang dần hết. Đồng thời, việc sử dụng than có nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, làm tăng hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm không khí và gây hại cho sức khỏe con người. Đó là lý do tại sao mọi người đang dần tìm kiếm và chuyển đổi sang sử dụng các nguồn nhiên liệu tái chế vừa hiệu quả về mặt kinh tế vừa thân thiện với môi trường.

Chuyên mục: Hóa chất
Nguồn: EGroup Chemicals

Nguyễn Lân Dũng

Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.