Древе́сный у́голь — микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха.

Пиролиз древесины

Пиролизом, или сухой перегонкой, называется разложение органических веществ путём нагревания без (или с ограничением) доступа воздуха, чтобы предотвратить горение^[1]. Также пиролиз — первый процесс, происходящий при горении древесины. Языки пламени образуются за счёт горения не самой древесины, а газов — летучих продуктов пиролиза. При пиролизе древесины (450—500 °C) образуется ряд веществ: древесный уголь, метанол, уксусная кислота, ацетон, смолы и др.

Этот процесс используется в пиролизных котлах. Процесс газификации древесины (пиролиз) происходит в верхней камере котла (загрузочном пространстве) под действием жара и при ограниченном доступе воздуха. Возникающий древесный газ протекает через слой жара, достигает сопла и смешивается там с вторичным воздухом.

Свойства

При пиролизе древесины сохраняется структура её проводящих тканей, поэтому в образующемся древесном угле имеется большое количество капилляров и пор, обладающих большой суммарной поверхностью, что способствует его большой адсорбционной способности. При обычной температуре древесный уголь может адсорбировать различные вещества из их растворов, а также различные газы, в том числе инертные. При этом чем легче сжижается газ, тем лучше его адсорбирует древесный уголь. При нагревании адсорбировавший вещества древесный уголь выделяет их, вновь приобретая способность адсорбировать. Чтобы увеличить адсорбционную способность угля, его активируют нагреванием без доступа воздуха^[2].

Применение

Древесный уголь применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо (удельная теплота сгорания 31,5—34 МДж/кг). Древесный уголь классифицирован в системе стандартов — ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный».

Древесный уголь зарегистрирован в качестве пищевого красителя под кодом E153.

История

В России древесный уголь производили издревле. Невозможно представить старую русскую деревню без кузницы, а кузнечные горны работали именно на древесном угле. Наиболее распространенными способами получения были кучное и ямное углежжение. Вариантами кучного были «стог» и «кабан». Эти технологии были примитивными, процесс продолжался до месяца и требовал периодического контроля и обслуживания. Все газообразные и жидкие (в парах) продукты распада (а это около двух третей от исходной массы абсолютно сухой древесины) выбрасывались в атмосферу. Массовое производство угля по таким технологиям было возможно только в XVII—XVIII веке, когда плотность населения была низкой и многие территории не освоены. Уже с XIX века в России предпочитали простейшие кирпичные печи для изготовления угля.

Родиной промышленного производства древесного угля следует считать Урал. Демидовское чугунно-литейное производство поднялось именно на древесном угле. Все знаменитые решетки и другие виды чугунного литья, украшавшие Петербург, были сделаны на Урале.

Возврат к кучному углежжению имел место в первые годы Советской власти на фоне развала промышленности. Затем были построены крупные углевыжигательные заводы (Аша, Сява, Амзя, Молома, Верхняя Синячиха), которые обеспечивали относительно экологически чистое производство угля. Одновременно, особенно на Северном Урале, продолжали работать разные модификации простейших кирпичных печей.

Новый виток с появлением многочисленных вариантов экологически грязных металлических печей пришелся на постперестроечный период. Ослабление санитарного контроля, хищнические бесконтрольные вырубки стали основой развития кустарного углежжения в железных «бочках» с пристроенными топками разной конфигурации. В условиях бесконтрольности это дело стало привлекательным, и им занялось множество предприимчивых, но безграмотных людей. Некачественный уголь производился с низким выходом, но пользовался спросом.

В первом десятилетии XXI века наступает новый этап. Строится несколько крупных предприятий^{[какие?]} по производству кристаллического кремния. Каждому из них нужно на несколько порядков больше угля, чем производят кустарные установки. Их требования к качеству угля высоки и определяются регламентами их производства. Их потребности могут быть удовлетворены только за счет грамотно организованного, достаточно крупного и экологически чистого производства. Такие углевыжигательные производства уже работают в ряде регионов России, и строятся новые.^{[источник не указан 206 дней]}

См. также

• Активированный уголь (лекарственное средство)
• Белый уголь
• Обезлесение

Примечания

Литература

• Козлов В. Н., Нимвицкий А. А. Технология пирогенетической переработки древесины. — М.-Л.: Гослесбумиздат, 1954.
• Древесный уголь. — Лесная промышленность. — М.: 1979.
• Корякин В. И. Термическое разложение древесины. — Гослесбумиздат, — М.: 1962.
• Юдкевич Ю. Д., Васильев С. Н., Ягодин В. И. Получение химических продуктов из древесных отходов — изд. ЛТА, С.-Пб., 2002.
• Юрьев Ю. Л. Древесный уголь. Справочник. — Екатеринбург: Сократ, 2007. — 184 с. — ISBN 978-5-88664-298-8.

Ссылки

• Производство угля в Индии