Человек издавна использовал древесный уголь в качестве топлива. Несмотря на появление многих более эффективных источников энергии, древесный уголь пользуется неослабевающим интересом — прежде всего как экологически чистое и безопасное сырье. Вы можете использовать его для приготовления пищи и выпечки, а также для приготовления пищи дома (например, в камине), потому что он не выделяет дыма. Этот материал широко используется в промышленности, медицине и других сферах.
Особенности производства древесного угля
Ключевой особенностью производства древесного угля является то, что древесина, служащая исходным материалом, сжигается в отсутствие кислорода. В процессе изготовления древесина тлеет, но не воспламеняется. В результате древесина сохраняет свою уникальную структуру — с большим количеством капилляров и пор. Именно эта структура определяет важнейшие свойства древесного угля как источника тепловой энергии.
Люди давно придумали, как сделать древесный уголь из дров. В старину, когда не было современного оборудования, применялись традиционные методы. А именно выкапывали ямы, брали дрова и складывали в созданные таким образом «плиты». Дрова будут подожжены, но яма будет засыпана землей, перекрыв подачу кислорода. В этих условиях древесина медленно тлела, превращаясь в древесный уголь.
Современная технология производства древесного угля требует использования промышленного оборудования. Основной метод производства древесного угля — пиролиз. Делается это с помощью специальных пиролизных котлов, в которых происходит сжигание газов. Само дерево не горит, а обугливается.
Пиролиз — не единственный метод производства древесного угля, древесина также сушится при высоких температурах и обжигается.
Поэтапное изготовление угля методом пиролиза
Основные этапы процесса производства древесного угля:
- Сушка древесины.
- Пиролиз (сухая перегонка).
- Закалка.
Пиролиз еще называют сухой перегонкой древесины. В качестве сырья используется только тщательно высушенная древесина. Для этого сырье сначала помещается в устройство для сжигания древесного угля, где оно подвергается газовой обработке. Влажность материала снижается до 5% при температуре выше 150 ° С.
Высушенная древесина помещается в специальные пиролизные котлы — бочки. По сути, это печи без кислорода.
В процессе пиролиза древесина нагревается до температуры 300 ° C. В этом состоянии вся влага из древесины удаляется. Дополнительно происходит химическая реакция разложения, в результате которой вещество теряет элементы H (водород) и O (кислород). Таким образом образуется почти чистый углерод (C), содержание которого в древесном угле достигает 90%.
На последнем этапе древесный уголь подвергается дальнейшему кальцинированию при еще более высокой температуре, более 500 ° C. В этих условиях из материала выделяются оставшиеся нежелательные смолы и газы. В результате мы получаем чистый продукт.
Какое сырье используют в производстве угля?
Есть стандарт ГОСТ, регулирующий производство древесного угля. Сырьем для производства древесного угля может быть только древесина твердых пород. Наиболее часто используемые породы: береза, клен, ясень, бук, дуб и вяз.
Также можно использовать хвойные породы, такие как сосна, ель, лиственница, кедр и пихта. Гораздо реже используются хвойные породы: тополь, яблоня, груша, слива.
Для производства используется только качественное сырье. Стандарт допускает не более 3% гнили в общем составе древесины. Древесина должна быть достаточно сухой. Древесина вырезается до следующих типовых размеров: длина — не более 125 см, толщина — до 18 см.
Варианты самостоятельного изготовления угля
Если вам нужно относительно небольшое количество древесного угля (например, для барбекю), вы можете приготовить его самостоятельно дома.
Древесный уголь можно сделать из
- углубление;
- бочка;
- печь.
Чтобы использовать яму, вы должны выкопать небольшую ямку в земле подальше от построек. Он должен быть более 1,5 метра в глубину и около 1 метра в ширину. Сначала в яме разводят дровяной костер, затем накрывают его и оставляют на несколько дней, чтобы дрова тлели.
Чтобы приготовить угли в бочке, нужно взять железную емкость и положить в нее дрова. Дрова поджигают, а поверх них кладут металлическую решетку с деревянными поленьями. При нагревании заготовок из них образуется древесный уголь.
Можно использовать домашнюю печь: дрова помещают в камеру сгорания, а затем печь нагревают до температуры более 500 С. Когда дрова раскалены, их вынимают из печи щипцами и охлаждают.
Свойства древесного угля
Древесный уголь очень пористый. Этот материал легко реагирует на горение и выделяет значительное количество тепловой энергии. Это простое в использовании топливо, которое дает относительно мало дыма. После горения остается небольшое количество золы.
Древесный уголь горит при температуре около 1200 ° C. С его помощью можно запекать мясо, сушить овощи, готовить и разогревать пищу. Это альтернативное топливо при отсутствии первичных источников энергии.
Благодаря высокой пористости материал обладает ярко выраженными сорбционными свойствами. Активно поглощает влагу, жидкости, газы, а вместе с ними и различные вещества и загрязнители.
Применение древесного угля
В качестве топлива используется в основном древесный уголь. В домашних условиях его используют при изготовлении каминов. В деревне и в кафе его используют для гриля. Для домашнего использования древесный уголь обычно предлагается в мешках по 3, 5 и более кг. В таком виде материал легко хранить, транспортировать (например, в багажнике автомобиля) и использовать.
Древесный уголь используется в промышленности. Применяется в черной и цветной металлургии, в производстве кремния и стекла, красок и полимеров. Этот материал используется в инструментальной, полиграфической и пороховой промышленности. Используется в пищевой промышленности. Уголь действует как компрессор веществ, он используется как очищающее, фильтрующее средство, поглощающее влагу и воду.
В медицине широко применяется активированный уголь. Его можно отпускать без рецепта и использовать для удаления токсинов, ядов, газов и т. Д. Угольный компонент используется во многих косметических продуктах.
В сельском хозяйстве этот материал используется как компонент удобрений. Используется как удобрение для сельскохозяйственных растений, а также для комнатных растений. Он также присутствует в рационах питания многих сельскохозяйственных животных (крупный рогатый скот, птицы).
На очистных сооружениях углеродная фракция действует как адсорбент в процессе фильтрации воды. Здесь используется уникальная абсорбционная способность угля: он улавливает примеси и примеси, абсорбирует их и удаляет в виде шлама.
Широкий спектр применения этого материала обусловлен, в том числе, его долговечностью. Он может храниться до 10 лет без потери основных свойств.
