ESCOLA ESTADUAL PROFESSORA BEATHRIS CAIXEIRO DEL CISTIA

CARVÃO MINERAL E VEGETAL

Isabela Rocha

Sulamita Ferreira

Vinicius Reis

Wesley Germano

Série: 3º B

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

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 CarbonoTurfa 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).

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.

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.

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.

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.

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

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.

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)

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.

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.

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

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

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http://fontesdeenergianaesdah.blogspot.com.br/2010/05/

carvao.html

http://www.stabh.com/carvao-vegetal/

http://pt.slideshare.net/materiaissustentabilidade/carvo-9837000