Carvão

1. Origem do carvão:

A madeira é constituída principalmente por carbono, oxigênio e hidrogênio. Quando soterrada, a madeira elimina  CO2 , CH4  e  H2O no processo de fossilização.
O carvão mineral ou carvão natural é um produto da fossilização da madeira depois de decorridos milhões de anos.

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, ... 
 

Ilustração

2. Tipos de carvão mineral:

O carvão mineral, dependendo do tempo decorrido do processo de fossilização, pode ser:

- do tipo turfa ........................... com aprox. 60% de carbono.
- do tipo linhito ......................... com aprox. 70% de carbono.
- do tipo hulha ......................... com aprox. 80 a 85% de carbono.
- do tipo antracito .................... com aprox. 90% de carbono.

- 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 %

Ocorrência em Santa Catarina
O Brasil possui carvão nos seguintes Estados:  São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.
A bacia carbonífera catarinense compreende uma faixa de aproximadamente cem quilômetros de extensão por vinte e cinco quilômetros de largura no sul do Estado. Em Santa Catarina temos o carvão hulha do tipo sub-betuminoso.

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.
Obtém-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.

3. 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,

4. 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 destilção 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 siderurgica 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".


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