Carvão mineral e vegetal

Carvão mineral e vegetal

1. ESCOLA ESTADUAL PROFESSORA BEATHRIS
CAIXEIRO DEL CISTIA









CARVÃO MINERAL E VEGETAL


Isabela Rocha
Sulamita Ferreira
Vinicius Reis
Wesley Germano
Série: 3º B

2. 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

3. 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 p rincipalmente do porcentual de
carbono, formam-se quatro tipos de carvões minerais:

Tipo de Carvão Mineral Porcentagem de Carbono
Turfa 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).

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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

9. 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.

10. 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)

11. 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.

12.  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.

13. 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

14. 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%C3%A3o_vegetal_na_medicina/
 http://fontesdeenergianaesdah.blogspot.com.br/2010/05/carvao.
html
 http://www.stabh.com/carvao-vegetal/
 http://pt.slideshare.net/materiaissustentabilidade/carvo-9837000