Habuk Arang Batu: Pilihan Unggul Sebagai Binder Untuk Briquettes Arang
Briquettes arang adalah pilihan ekonomi ketika datang ke bahan bakar pepejal domestik - dan wajar dari sudut pembuatan juga. Penggunaan pengikat organik seperti habuk arang batu boleh membuat bahan api yang berdaya maju dari kepingan kayu dan biomas yang lebih kecil dan lebih rendah, berbanding dengan kayu keras yang diperlukan untuk arang kayu lumpuh, dengan sedikit perbezaan prestasi.
Pengenalan
Briquettes arang adalah sumber bahan api domestik yang popular, terutamanya memenuhi fungsi pemanasan atau memasak. Ketumpatan tenaga tinggi mereka, berat badan rendah dan kos rendah bermakna mereka adalah pilihan yang masuk akal apabila bahan api pepejal diperlukan dalam persekitaran industri domestik dan ringan. Arang telah wujud selama beratus-ratus - jika tidak beribu-ribu tahun, menjadi satu-satunya sumber karbon yang digunakan untuk mengurangkan bijih pada zaman pra-perindustrian (1).
Arang tidak mengandungi arang batu, walaupun namanya. Ia adalah sisa yang terbentuk apabila kayu dipanaskan kepada suhu tinggi dalam atmosfera kekurangan oksigen, mengeluarkan hampir semua air dan sebatian organik yang tidak menentu yang ada dalam proses. Arang ketulan (lumpwood) adalah yang dihasilkan daripada ketulan kayu keras, manakala briquette arang dihasilkan menggunakan zarah arang yang lebih halus. Zarah-zarah ini terbentuk dan diadakan bersama-sama dengan pengikat.
Binder datang dalam pelbagai jenis tetapi, sebagai peraturan umum, pengikat organik lebih disukai. Ini disebabkan oleh kandungan abu yang meningkat yang diperlukan jika pengikat tidak organik digunakan - ini bermakna briquette akan mempunyai kapasiti pemanasan yang lebih rendah daripada arang kayu ketulan atau briquettes organik(2). Anthracite - habuk arang batu - adalah pengikat yang menjadi lebih popular digunakan.
Salah satu kelebihan untuk memerah adalah bahawa ia boleh menggunakan sumber kayu yang berkualiti rendah (iaitu bukan kepingan besar kayu keras mahal), yang bermaksud bahawa lebih banyak arang boleh dihasilkan setiap unit kawasan pokok yang tumbang. Konsep teras di sebalik arang adalah idea karbonisasi. Iaitu, di mana bahan organik (kayu) ditukar kepada karbon (arang batu) melalui distillation yang merosakkan (dalam kes ini, pyrolysis). Semasa proses karbonisasi kayu, bahan-bahan lain dihasilkan, termasuk tar, terpenes dan 'bio oil'. Kebanyakannya juga boleh digunakan sebagai pengikat dalam proses pembuatan arang batu kemudian (3).
Industri
pengasas
adalah yang intensif pelepasan karbon. Ia telah dicadangkan oleh sesetengah orang bahawa arang mungkin merupakan alternatif yang berdaya maju untuk mengasaskan kok sebagai sumber bahan api dalam usaha mengurangkan pelepasan(4). Sebahagian daripada masalah ini adalah bahawa - berbanding dengan kok - hampir semua jenis arang batu mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih rendah dan reaktor yang agak tinggi (5) dan oleh itu tidak boleh digunakan dalam relau suhu tertinggi, contohnya cupolas. Walau bagaimanapun, penyelidikan telah menunjukkan bahawa menggantikan hanya beberapa kok dengan arang yang mengandungi anthracite, kos 'caj karbon' ke cupola dikurangkan sebanyak 6%(6). 'Caj karbon' merujuk kepada pelepasan keseluruhan gas rumah hijau setiap kitaran relau. Kes-kes kegunaan lain yang berdaya maju - terutamanya untuk relau suhu yang lebih tinggi - termasuk yang di mana arang digunakan untuk memanaskan udara letupan pergi ke relau, menjimatkan kok (7). Proses ini juga meningkatkan kecekapan dari 43 hingga 62%.
Proses Peletisasi Dan Briquetting
Di samping menghasilkan produk yang lebih mudah dikendalikan dan dibungkus, briquetting meningkatkan ketumpatan pukal bahan dan menjadikan pengagihan saiz zarah dalam lebih konsisten. Kos pengangkutan dan penyimpanan boleh diminimumkan dengan lebih mudah dalam format yang rapuh. Briquetting adalah sejenis pemadatan tekanan, di mana bahan yang akan dibentuk dibenarkan untuk konglomerat dan kemudian tekanan dirawat ke dalam ketumpatan yang dikehendaki, apabila pemisahan mekanikal briquettes mengikut saiz mungkin berlaku.
Seperti yang disebutkan, proses briquetting biasanya memerlukan pengikat untuk semua tetapi bahan permulaan kesucian tertinggi, yang boleh mengambil banyak bentuk, tetapi yang paling popular adalah tumbuh-tumbuhan kanji pyrolysed atau habuk arang batu serbuk(8). Proses briquetting apabila digunakan dengan pengikat adalah menarik dari perspektif keselamatan, juga, sebagai zarah halus yang mungkin terdedah kepada letupan dikurangkan. Manipulasi proses pemerkasan, saiz zarah akhir dan pilihan pengikat boleh membawa kepada arang yang disesuaikan dengan baik untuk aplikasi tertentu, jika diperlukan. Satu kelebihan utama dalam menggunakan pengikat untuk menghasilkan briquettes adalah bahawa pemadatan tekanan yang lebih rendah diperlukan. Jika tiada pengikat digunakan, kekuatan proses pemadatan bergantung sebahagian besarnya pada pasukan valence atau Van der Waals, atau interlocking. Penggunaan pengikat menambah lebih banyak solidariti, dengan binder yang sangat viscous membentuk lapisan adsorption di bawah tekanan - peningkatan yang besar ke atas mana-mana kekuatan yang boleh disediakan melalui sesuatu seperti Van der Waals sahaja.
Briquetting biasanya diteruskan sama ada melalui akhbar tradisional atau dengan pemusnahan skru(9). Pelampau skru bertanggungjawab menghasilkan briquettes dengan tahap homogeneity yang lebih tinggi. Mereka menghasilkan briquette yang padat tetapi kurang bertoleransi dengan kandungan kelembapan yang tinggi. Kedua-duanya adalah contoh aplikasi tekanan, dengan tekanan dalaman sering mencapai sekitar 150 MPa. Penggunaan tekanan adalah penting dalam pembentukan briquette yang berdaya maju - tanpa mengira sama ada pengikat digunakan atau tidak(10). Peletisation adalah satu lagi kaedah, tetapi ini menghasilkan bahan api yang lebih kecil daripada apa yang akan dianggap arang konvensional.
Bergantung kepada apabila pengikat ditambah, ia mungkin mempunyai kesan ke atas karbonisasi. Jika arang dibuat dari kayu berkarbonat, pengikat berfungsi hanya sebagai pengikat. Sebaliknya, jika ditambah sebelum karbonisasi, kesan mungkin diberikan. Pengikat organik ditambah kepada arang batu bukan coking sebelum karbonisasi dan peningkatan kekuatan dicatat(11).
Habuk arang batu sebagai pengikat
Habuk arang batu
- sering dan saling ditukar dikenali sebagai anthracite - adalah bahan yang dihasilkan oleh kilang halus arang batu anthracite. Anthracite dianggap sebagai bentuk arang batu unggul. Debu arang batu juga membuktikan mettlenya sebagai pengikat dalam
senario lain
.
Oleh kerana pengikat ditambah sebelum pemadatan dan bertanggungjawab untuk pencerobohan zarah, adalah penting bahawa beberapa faktor dipertimbangkan dan penggredan yang sesuai habuk arang batu dicapai:
- Saiz zarah mesti seragam, memastikan konsistensi ikatan
- Saiz zarah tidak boleh terlalu besar, risiko aliran ke dalam kawasan pemadatan
- Kekerasan material mesti sesuai, jika tidak, pencerobohan akan dihalang
Syukurlah, habuk anthracite/arang batu mudah dimanipulasi dan boleh dibentuk menjadi pengikat yang sangat sesuai.
Penyelidikan dan kesusasteraan paten menunjukkan bahawa apabila briquette arang dihasilkan menggunakan pengikat organik seperti anthracite, pengikat hadir dalam kuantiti antara kira-kira 2 dan 8% dengan berat (12,13), yang bermaksud bahawa biasanya melebihi 90% jisim arang berasal dari produk kayu asal.
Pengikat anthracite dalam arang juga menambah fungsi dalam bentuk sumber haba - anthracite adalah dengan sendirinya mudah terbakar, dan dianggap sebagai sumber bahan api yang sangat baik(14). Fenomena ini juga diperhatikan dalam memerah apabila selinder kaya karbon lain, seperti lignin, digunakan(15).
Pengikat berasaskan arang batu telah ditunjukkan untuk mengatasi lain-lain organik dan hampir semua binder inorganik dalam briquetting dari segi kekuatan mampatan(16). Interaksi binder karbonaceous dan bahan bahan api asal adalah kompleks, bergantung kepada rangkaian rumit ikatan hidrogen dan pasukan Van der Waals; sebagai tambahan kepada kuasa mampatan fizikal yang digunakan padanya oleh proses pembuatan (17). Walau bagaimanapun, peningkatan kekuatan sebahagian besarnya dijelaskan oleh sifat-sifat basah arang batu yang berbeza berbanding dengan arang; dengan peningkatan kandungan karbon (iaitu arang batu kaya karbon seperti anthracite), sudut hubungan arang dan binder berkurangan, dengan itu menyebabkan tenaga laungan meningkat (18) - oleh itu meningkatkan kekuatan.
Ia secara meluas dianggap bahawa anthracite adalah bahan mudah yang berfungsi, kerana sifat aliran bebas apabila dalam bentuk serbuk, dan ini menjadikannya lebih sesuai untuk digunakan sebagai pengikat. Laporan dalam kesusasteraan paten menerangkan penggunaan lebih banyak tarry atau viscous karbon binder sebagai agak sukar, terutamanya pada suhu atmosfera yang agak tinggi (19). Ini berpotensi menjadi masalah untuk pembuatan arang dalam beberapa iklim yang lebih panas di seluruh dunia berkembang.
Kesan Air
Seperti banyak pertimbangan dalam persekitaran pengeluaran pengasas dan bahan api, kawalan kelembapan adalah paling utama. Bahan bakar basah adalah bahan bakar yang buruk. Penambahan
bahan kaya karbon seperti anthracite
boleh memodulasikan hidrofilifilis relatif bahan api - ini adalah penting dari segi penyimpanan. Telah ditunjukkan bahawa apabila anthracite dipanaskan kepada suhu yang melampau, ia menjadi lebih hidrofili (20). Penjagaan yang sesuai perlu diambil untuk menggunakan hanya jumlah anthracite yang sesuai. Walau bagaimanapun, bahan-bahan kaya karbon lain, termasuk arang batu lignite dan bituminous secara konsisten disingkirkan oleh anthracite dalam hal ini (21).
Ringkasan
- Briquettes adalah sumber bahan api yang murah dan boleh dipercayai
- Kayu adalah haba yang dirawat dalam persekitaran oksigen yang rendah untuk menghasilkan arang
- Binder boleh digunakan untuk mematuhi kepingan kayu yang lebih kecil bersama-sama, yang bermaksud bahawa kayu berkualiti rendah boleh digunakan dan bukannya kepingan mahal kayu keras besar
- Habuk arang batu (anthracite) adalah pengikat yang sangat baik kerana ketersediaannya, kemudahan permohonan dan prestasi yang sangat baik
- Briquettes arang sedang disiasat kerana kegunaan pengasas untuk mengurangkan pelepasan karbon secara keseluruhan
Rujukan
1 V. Smil, Masih Zaman Besi: Besi dan Keluli di Dunia Moden,Butterworth-Heinemann, London, 2016
2 R. H. Venderbosch et al., Adv. Chem. Eng., 2013, 42, 75
3 N. Tancredi et al., J. Energ. Nat. Resourc., 2015, 4, 34
4 E. Mousa et al., APPL. Mini., 2019, 9, 5288
5 N. Norberg et al., APPL. Tenaga, 2018, 213, 384
6 R.M. Torielli et al., Int. J. Bertemu., 2014, 8, 37
7 M. H. Gavra et al., Int. J. Emerg. Tech. Eng. Res., 2017, 5, 54
8 K. N. Finney et al., Tenaga Bahan Api, 2009, 23, 3195
9 R. Saidur et al., Memperbaharui. Mengekalkan. Mengira. Rev., 2011, 15, 2262
10 L. F. Hawley, J. Ind. Eng. Chem., 1921, 13, 301
11 B. Rubio et al., Karbon, 1999, 37, 1833
12 Paten AS US5221290A, 1991
13 A. Demirbas, Sumber Tenaga, Pt. A: Pemulihan, Penggunaan, Iri hati. Kesan, 2009, 31, 1694
14 A. Caldera-Pires et al., J. Pembersih Prod., 2011, 19, 1647
15 F. Meriam et al., Fuel, 2012, 97, 869
16 D. Taulbee et al., Int. J. Coal Prep. Menggunakannya., 2009,29, 1
17 G. Zhang et al., Memperbaharui. Mengekalkan. Mengira. Rev., 2018, 82, 477
18 B. Tian et al., China Coal, 2013, 37, 80
19 Paten AS US1609097A, 1922
20 W. Xia dan G. Xie, Powder Tech., 2014, 264, 31
21 F. Alplan et al., Colloids and Surfaces, 1984, 12, 1
You must be logged in to post a comment.