Hiili: sovellus ja monimuotoisuus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-07 20:58

On vaikea kuvitella jotain ihmiskunnalle välttämättömämpää kuin hiili. Sen sovellus on niin monikäyttöinen, että joskus ihmettelee. Tällaisina hetkinä epäilys hiipii tahattomasti sisään ja päässäni soi täysin looginen kysymys: "Mitä? Onko kaikki hiiltä?!" Kaikki ovat tottuneet pitämään hiiltä vain palavana materiaalina, mutta itse asiassa sen käyttöalue on niin laaja, että se tuntuu yksinkertaisesti uskomattom alta.

Hiilisaumojen muodostuminen ja alkuperä

Hiilen esiintyminen maan päällä juontaa juurensa kaukaiselle paleotsoiselle aikakaudelle, jolloin planeetta oli vielä kehitysvaiheessa ja näytti meille täysin viera alta. Hiilisaumojen muodostuminen alkoi noin 360 000 000 vuotta sitten. Tämä tapahtui pääasiassa esihistoriallisten altaiden pohjasedimenteissä, joihin orgaanista materiaalia kertyi miljoonien vuosien ajan.

Toisin sanoen,kivihiili on jättiläiseläinten ruumiiden, puunrunkojen ja muiden elävien organismien jäänteitä, jotka upposivat pohjaan, rappeutuivat ja painuivat vesipatsaan alle. Esiintymien muodostumisprosessi on melko pitkä, ja hiilisauman muodostuminen kestää vähintään 40 000 000 vuotta.

Hiilikaivos

Ihmiset ovat jo pitkään ymmärtäneet, kuinka tärkeä ja korvaamaton kivihiili on, sen ominaisuudet ja sovellukset ovat pystyneet arvioimaan ja mukauttamaan sitä niin suuressa mittakaavassa suhteellisen hiljattain. Hiiliesiintymien laajamittainen kehittäminen alkoi vasta XVI-XVII vuosisatojen aikana. Englannissa, ja uutettua materiaalia käytettiin pääasiassa tykkien valmistukseen tarvittavan harkkoraudan sulattamiseen. Mutta sen tuotanto nykystandardien mukaan oli niin merkityksetöntä, että sitä ei voitu kutsua teolliseksi.

Laajamittainen louhinta alkoi vasta 1800-luvun puolivälissä, jolloin kehittyvästä teollistumisesta tuli kivihiilen kann alta välttämätön. Sen käyttö rajoittui kuitenkin tuolloin yksinomaan polttamiseen. Sadat tuhannet kaivokset toimivat nyt kaikkialla maailmassa, ja ne tuottavat enemmän päivässä kuin muutamaan vuoteen 1800-luvulla.

kivihiilen lajikkeet

Hiilisaumaesiintymät voivat ulottua useiden kilometrien syvyyteen ja ulottua maan paksuuteen, mutta ei aina eikä kaikkialla, koska se on heterogeenista sekä sisällöltään että ulkonäöltään.

Tätä fossiilia on 3 päätyyppiä: antrasiitti, ruskohiili ja turve, joka muistuttaa hyvin vähän hiiltä.

1. Antrasiitti on lajinsa vanhin muodostuma planeetallasuvun, tämän lajin keski-ikä on 280 000 000 vuotta. Se on erittäin kovaa, tiheää ja sen hiilipitoisuus on 96-98%.

2. Ruskohiilen kovuus ja tiheys on suhteellisen alhainen, samoin kuin sen hiilipitoisuus. Sen rakenne on epävakaa, löysä ja se on myös ylikyllästetty vedellä, jonka pitoisuus voi olla jopa 20 %.
3. Turve luokitellaan myös kivihiilen tyypeiksi, mutta ei vielä muodostunut, joten sillä ei ole mitään tekemistä hiilen kanssa.

Hiiliominaisuudet

Nyt on vaikea kuvitella toista kivihiiltä hyödyllisempää ja käytännöllisempää materiaalia, jonka pääominaisuudet ja käyttö ansaitsevat eniten kiitosta. Sen sisältämien aineiden ja yhdisteiden ansiosta siitä on tullut yksinkertaisesti välttämätön kaikilla nykyajan elämän alueilla.

Kivihiilen komponentti näyttää tältä:

• haihtuvien aineiden keskiarvo saavuttaa 35-40 %;
• keskimääräinen tuhkapitoisuus ei ylitä 15-18 %;
• keskimääräinen kosteuspitoisuus vaihtelee 12-15 %;
• keskimääräinen kaloripitoisuus on 5500-7000 kcal/kg.

Kaikki nämä komponentit tekevät hiilestä, jonka käyttö ja käyttö on niin monikäyttöistä. Hiilen sisältämät haihtuvat aineet aikaansaavat nopean syttymisen, minkä seurauksena saavutetaan korkeita lämpötiloja. Kosteus yksinkertaistaa käsittelyähiili, kaloripitoisuus tekee sen käytöstä välttämättömän lääketeollisuudessa ja kosmetologiassa, tuhka itsessään on arvokasta mineraalimateriaalia.

Hiilen käyttö nykymaailmassa

Mineraalien käyttö on erilaista. Hiili oli alun perin vain lämmön, sitten energian lähde (muutti veden höyryksi), mutta nyt hiilen mahdollisuudet ovat tässä suhteessa rajattomat.

Hiilen poltosta syntyvä lämpöenergia muunnetaan sähköenergiaksi, siitä valmistetaan koksikemiallisia tuotteita ja uutetaan nestemäistä polttoainetta. Kivihiili on ainoa kivi, joka sisältää epäpuhtauksina sellaisia harvinaisia metalleja kuin germanium ja gallium. Siitä erotetaan koksiuunikaasu, joka jalostetaan bentseeniksi, josta eristetään kumaronihartsi, jota käytetään kaikenlaisten maalien, lakkojen, linoleumin ja kumin valmistukseen. Aromaattisia hiilivetyjä, fenoleja ja pyridiiniemäksiä saadaan kivihiilestä. Käsittelyn aikana kivihiiltä käytetään vanadiinin, grafiitin, rikin, molybdeenin, sinkin, lyijyn ja monien muiden arvokkaiden ja nyt korvaamattomien tuotteiden valmistukseen.