Ogles ir viens no vecākajiem cilvēkiem zināmajiem kurināmajiem. Un pat šodien tas ieņem vadošo pozīciju lietošanas ziņā. Iemesls tam ir tā izplatība, ieguves, apstrādes un lietošanas vienkāršība. Bet kas viņš ir? Kāda ir ogļu ķīmiskā formula?
Patiesībā šis jautājums nav gluži pareizs. Akmeņogles nav viela, tas ir dažādu vielu maisījums. To ir daudz, tāpēc nav iespējams pilnībā noteikt ogļu sastāvu. Tāpēc ar ogļu ķīmisko formulu šajā rakstā mēs drīzāk domāsim to elementāro sastāvu un dažas citas pazīmes.
Bet ko mēs varam uzzināt par šīs vielas stāvokli? Akmeņogles veidojas no augu atliekām daudzu gadu laikā augstas temperatūras un spiediena ietekmē. Un tā kā augi pēc būtības ir organiski, ogļu sastāvā dominēs organiskās vielas.
Atkarībā no ogļu vecuma un citiem izcelsmes apstākļiem tās iedala vairākos veidos. Katra suga izceļas ar savu elementāro sastāvu, klātbūtnipiemaisījumi un citas svarīgas īpašības.
Brūnās ogles
Ir jaunākais ogļu veids. Tam ir pat augu koksnes struktūra. Veidojas tieši no kūdras apmēram 1 kilometra dziļumā.
Šis ogļu veids satur diezgan lielu mitruma daudzumu: no 20 līdz 40%. Saskaroties ar gaisu, tās iztvaiko, un ogles sabrūk pulverī. Tālāk mēs runāsim par šī konkrētā sausā atlikuma ķīmisko sastāvu. Arī brūnogļu neorganisko piemaisījumu daudzums ir augsts un sasniedz 20-45%. Šie piemaisījumi ir silīcija dioksīds, alumīnija oksīdi, kalcijs un dzelzs. Tas var saturēt arī sārmu metālu oksīdus.
Šajās oglēs ir daudz gaistošu organisku un neorganisku vielu. Tie var būt līdz pusei no šāda veida ogļu masas. Elementu sastāvs, atskaitot neorganiskās un gaistošās vielas, ir šāds:
- Ogleklis 50–75%.
- Skābeklis 26-37%.
- Ūdeņradis 3–5%.
- Slāpeklis 0–2%.
- Sērs 0,5-3%.
Ogles
Pēc veidošanās laika šāda veida ogles nāk pēc brūnajām. Tam ir melna vai pelēkmelna krāsa, kā arī sveķains, dažreiz metālisks spīdums.
Ogļu mitrums ir daudz mazāks nekā brūnās: tikai 1–12%. Gaistošo vielu saturs oglēs ir ļoti atšķirīgs atkarībā no ieguves vietas. Tas var būt minimāls (no 2%), bet var sasniegt arī brūnoglēm līdzīgas vērtības (līdz 48%). Elementārais sastāvs ir šāds:
- Oglekļa 75–92%.
- Ūdeņradis 2, 5–5, 7%.
- Skābeklis 1, 5–15%.
- Slāpeklis līdz 2,7%.
- Sērs 0–4%.
No šejienes mēs varam secināt, ka akmeņogļu ķīmiskā formula sastāv no vairāk oglekļa nekā brūnoglēm. Tas padara šāda veida ogles par labākas kvalitātes degvielu.
Antracīts
Antracīts ir vecākā fosilo ogļu forma. Tam ir tumši melna krāsa un raksturīgs metālisks spīdums. Šīs ir labākās ogles, ņemot vērā siltuma daudzumu, ko tās izdala degot.
Mitruma un gaistošo vielu daudzums tajā ir ļoti mazs. Apmēram 5-7% katram rādītājam. Un elementāro sastāvu raksturo ārkārtīgi augsts oglekļa saturs:
- Oglekļa saturs vairāk nekā 90%.
- Ūdeņradis 1–3%.
- Skābeklis 1-1, 5%.
- Slāpeklis 1-1, 5%.
- Sērs līdz 0,8%.
Vairāk ogļu ir tikai grafīts, kas ir nākamais antracīta koalifikācijas posms.
Ogles
Šis ogļu veids nav fosilija, tāpēc to sastāvā ir dažas īpatnības. To ražo, karsējot sausu malku līdz 450-500 oC temperatūrai bez gaisa. Šo procesu sauc par pirolīzi. Tās laikā no koksnes izdalās vairākas vielas: metanols, acetons, etiķskābe un citas, pēc kurām tā pārvēršas oglēs. Starp citu, arī koksnes sadedzināšana ir pirolīze, bet skābekļa klātbūtnes dēļ gaisā izdalītās gāzes aizdegas. Tas ir tas, kas izraisa eksistenciliesmas degot.
Koks nav viendabīgs, tajā ir daudz poru un kapilāru. Līdzīga struktūra daļēji saglabājusies no tās iegūtajās oglēs. Šī iemesla dēļ tai ir laba adsorbcijas spēja, un to izmanto kopā ar aktīvo ogli.
Šim ogļu veidam mitruma saturs ir ļoti zems (apmēram 3%), taču ilgstošas uzglabāšanas laikā tās absorbē mitrumu no gaisa un ūdens procentuālais daudzums paaugstinās līdz 7-15%. Neorganisko piemaisījumu un gaistošo vielu saturu regulē GOST, un tas nedrīkst pārsniegt attiecīgi 3% un 20%. Elementu sastāvs ir atkarīgs no ražošanas tehnoloģijas un aptuveni izskatās šādi:
- Oglekļa 80–92%.
- Skābeklis 5–15%.
- Ūdeņradis 4–5%.
- Slāpeklis ~0%.
- Sērs ~0%.
Ogles ķīmiskā formula rāda, ka oglekļa satura ziņā tā ir tuva akmenim, bet papildus tajā ir tikai neliels daudzums sadegšanai nevajadzīgu elementu (sērs un slāpeklis).
Aktīvā ogle
Aktīvā ogle ir oglekļa veids ar lielu īpatnējo poru virsmas laukumu, kas padara to vēl labāk absorbējošu nekā koksne. Par izejvielām tās ražošanai izmanto kokogles un akmeņogles, kā arī kokosriekstu čaumalas. Izejmateriāls tiek pakļauts aktivizācijas procesam. Tās būtība ir atvērt aizsērējušas poras ar augstu temperatūru, elektrolītu šķīdumiem vai ūdens tvaikiem.
Aktivizācijas procesā mainās tikai vielas struktūra, tāpēc aktīvās ogles ķīmiskā formulaidentisks izejvielu sastāvam, no kura tas izgatavots. Aktivētās ogles mitruma saturs ir atkarīgs no poru īpatnējās virsmas un parasti ir mazāks par 12%.
