آنتراسیت به غیر از سوزاندن به عنوان زغال سنگ برای گرمایش یا تولید برق، کاربردهای مدرن بسیار زیادی دارد. آنتراسیت با کیفیت بالای آسیاب شده را برای مصارف بیشماری استفاده میکنند. زغال سنگ آنتراسیت به دلیل کربن بیشتر، بالاترین کیفیت را دارد.
آنتراسیت بیش از 350 میلیون سال در زیر زمین در میان گرما و فشار شدید بوده است، و خالص ترین شکل زغال سنگی است که می توانید ببینید. بنابراین دارای بالاترین ظرفیت تولید انرژی در مدت زمان طولانی است.
اهمیت زغال سنگ قابل انکار نیست. به عنوان یکی از منابع اصلی کربن، در انواع صنایع اعم از نیروگاهها، ساختمان سازی، کوره، کشاورزی و… استفاده می شود. دلیل دیگری که چرا آنتراسیت بر سایر انواع زغالسنگ ترجیح داده میشود، این است که تمیز میسوزد.
سوزاندن آنتراسیت گازهای سمی کمتری را در مقایسه با زغال سنگ آزاد میکند. با توجه به کاربرد گسترده ای که این ماده دارد، بسیاری از صنایع استفاده از آن ترجیح میدهند. به این ترتیب، رشد مداومی در توسعه فناوری وجود دارد که به شرکتها اجازه میدهد تا به درستی از زغال سنگ در حوزههای مختلف استفاده کنند.
برای خواندن مقالهی آنتراسیت چیست؟ کلیک کنید.
کاربردهای زغال سنگ آنتراسیت
می توان از آن برای مصارف مختلف در زمینه ها و صنایع متفاوت استفاده کرد. برخی از کاربردهای رایج آن به شرح زیر است:
سیستمهای گرمایشی
آنتراسیت به عنوان یکی از شکننده ترین انواع زغال سنگ، منبع عالی برای تولید گرما در مدت زمان طولانی است. با سوختن زغال سنگ، شعله آبی داغی تولید میشود که می تواند گرمای کافی برای تامین انرژی سیستم های گرمایش کلی ساختمان ها، خانه ها و ادارات تولید کند.
جهت ذوب شدن
میزان بالای کربن در آنتراسیت برای استفاده در صنایع فولادسازی مناسب است. آنتراسیت به شکل طبیعی خود آماده استفاده است. به همین دلیل برای ذوب، ساخت و ساز، رفتن داخل کوره، بریکت سازی زغال و بسیاری موارد دیگر در صنایع فلزی مناسب است.
حمل و نقل ریلی
آنتراسیت به دلیل ماهیت سختش، «زغال سخت» نیز نامیده می شود. مهندسان لوکوموتیو آن را منبع کامل سوخت برای قطارها می دانند. در حالی که امروزه سوخت قطار دیگر زغال سنگ نیست، هنوز هم قطارهایی هستند که هنوز از این شکل زغال سنگ برای سوخت استفاده می کنند. استفاده از زغال سنگ تمیزتر برای کاهش سطح آلودگی هوا بسیار مهم است.
سیستمهای تصفیه آب آنتراسیت
آنتراسیت دارای چگالی خاص و شکل منحصر به فردی است که برای استفاده در سیستمهای تصفیه آب مناسب است. فیلتراسیون آب آنتراسیت یکی از کارآمدترین روش ها برای تصفیه کردن آب صنعتی، استخر، زباله و آب شهری و بازیابی آن برای مصارف شرب و… است.
آنتراسیت هنگامی که استخراج میشود، اغلب کمترین میزان رطوبت را با خود همراه دارد، که باعث میشود در فیلتر کردن آب این توانایی را دارد تا جذب آب را منحرف کرده و نانو فیلتراسیون را تسهیل کند.
اندازه خالص آن نیز برای استفاده در سیستم های تصفیه آب مناسب است زیرا می توان آن را راحتی از سیستم فیلتر آب جدا کرد.
فواید آنتراسیت
- در مقایسه با شن و ماسه، آنتراسیت مقدار بیشتری ازجریان آب را فراهم میکند.
- هنگام استفاده از آنتراسیت، افت فشار کمتری نسبت به فیلترهای شنی ایجاد میشود.
- آنتراسیت اغلب به عنوان یک فیلتر در کنار ماسه یکی از مطمئن ترین و ساده ترین مسیرهای فیلتراسیون را ایجاد میکند.
تصفیه آب اسمز معکوس برای نمک زدایی
از آنجایی که نمک زدایی به روش اسمز معکوس به استفاده از یک غشای نیمه نفوذپذیر برای نیاز دارد که مسدود نشود. در منبع آب، هر تعداد زباله حمل شده با آب از جمله موجودات آبزی کوچک، شن، میکروپلاستیک ها و مواد گیاهی می تواند در غشاء وجود داشته باشد.
استفاده از آنتراسیت به عنوان بخشی از تنظیمات فیلتراسیون پیش از اسمز معکوس برای کمک به کاهش انسدادهای مکانیکی رایج است.
مراحل فیلتراسیون
این مرحله از فیلتراسیون بسیار مهم است زیرا یک غشای مسدود شده نمی تواند نمک را از آب حذف کند. در سیستمهای RO، هدف فیلتراسیون آنتراسیت حذف مواد آلی محلول یا نیمه محلول مانند روغنها – آنتراسیت ارگانوفیلیک و جامدات معلق است.
علاوه بر این، آنتراسیت، تا حدی به دلیل خواص بسته بندی مناسب و تخلخل مطلوب آن، علاوه بر حذف مواد بیولوژیکی فیلتراسیون حذف اندازه کلی را فراهم می کند.
گیاهان RO مدرن مجهز به فیلترهای دوگانه حاوی آنتراسیت می توانند حدود 40 تا 50 مترمکعب آب نمک در ساعت تصفیه کنند و آب آشامیدنی مطابق با استانداردهای WHO تولید کنند و آنتراسیت مسئول حذف اندازه ذرات در 0.35 تا 0.80 است. محدوده آنتراسیت مصرف شده پس از استفاده دور ریخته می شود.
یک کارخانه تولید آب شیرین بدون فیلتراسیون موثر بی فایده خواهد بود. آنتراسیت کاربردهای دیگری را به عنوان بخشی از تنظیمات فیلتر دوگانه رسانه ای در سیستم های استخراج حلال پیدا می کند، مانند استفاده در الکترو وینینگ:
استخراج با حلال آنتراسیت
علاوه بر سیستم های تصفیه آب، استخراج با حلال آنتراسیت نیز این روزها بسیار رایج است. یکی از کارآمدترین روشها برای پاکسازی جریان الکترولیتها در استخراج با حلال و الکترو وینینگ در طول تولید مس است. وقتی از فیلترهای دوگانه، در استخراج حلال کیفیت کاتدها را بالا برده و هزینه ها را تا حد امکان به حداقل میرساند.
استخراج الکترو وینی با حلال یک تکنیک پرکاربرد و قوی است که برای جداسازی فلزات از سنگ معدنشان استفاده میشود. این فرآیند شامل مراحل مختلف و پشت سر هم استخراج حلال قبل از مرحلهی الکترولیز است، تصفیه برای حذف مواد اضافی و ممانعت از رسیدن آنها به محفظه الکترولیز مهم است.
آخرین نسل کارخانههای الکترو وینینگ استخراج با حلال از بسترهای یونیزه شده متوالی حاوی فیلترهای دوگانه آنتراسیت و گارنت استفاده میکنند. ذرات درشت آنتراسیت که با حذف بقایای آلی و به عنوان یک فیلتر عمومی شارژ میشود، آن را به گزینه ای ایده آل برای از بین بردن جامدات معلق، نمک ها و سایر باقیمانده ها تبدیل میکند. استخراج الکترو وینینگ با حلال به طور گسترده برای تولید مس، کبالت، روی و نیکل با عیار بالا از سنگ معدن آنها استفاده میشود.
کربن شیشهای
با ترکیب آنتراسیت با نمک های گوگرد و آهن، ترکیب جدیدی تولید می شود که می تواند شیشههای زرد یا کهربایی را ایجاد کند. آنتراسیت احتمال تشکیل شیشه مذاب را کاهش می دهد بنابراین ماده عالی برای تولید گلسی کربن است. افزودن کربن همچنین عیوب گازی ناشی از اضافه شدن سولفات سدیم به مخلوط را کاهش می دهد.
آنتراسیت به عنوان یک ماده نسوز
آنتراسیت دارای کاربرد نسوز بودن است اما در دماهای بالا تمایل به احتراق دارد. آسترهای ذوب یکی از چندین مورد استفاده در ریخته گری مدرن است که در آن از آنتراسیت به عنوان بخشی از پوشش نسوز پایه ها (کوره های بلند) استفاده می شود. در تولید آجرهای نسوز، خمیرها و سایر قسمت های حیاتی ریخته گری استفاده گسترده ای از آنتراسیت میشود. آنتراسیت کلسینه شده الکتریکی کاربردهای زیادی در ریخته گری دارند.
آنتراسیت در ریخته گری فلز
ریخته گری فلز به فرآیندی اطلاق می شود که طی آن فلز مذاب با ریختن در قالب به شکلی در می آید. آنتراسیت به یک ابزار حیاتی در ریخته گری مدرن تبدیل شده است و مسئول فرآیندهای حیاتی مانند جلوگیری از خیس شدن و سوختن است:
جلوگیری از سوختگی با استفاده از آنتراسیت
در یک نمونه، هنگامی که فلز مذاب به ماسه میچسبد و نفوذ فلز از ماسه رخ میدهد این فرزهای فلزی باید با دست از محصول نهایی جدا شوند. از نظر تاریخی، هر منبع کربن در تلاش برای جلوگیری از این امر است. قبل تر از زغال قیری استفاده می شد زیرا در محل می سوزد و از نفوذ جلوگیری می کند. اما این نوع زغال آلاینده های خطرناکی مانند تولوئن، بنزن و زایلن منتشر میکند. جایگزینی آن با آنتراسیت به طور چشمگیری انتشار گازهای خطرناک را بدون هیچ ضرری برای عملکرد کاهش می دهد.
نوع دیگری از عیوب هم وجود دارد که در آن اکسید آهن به دلیل واکنش بین آهن مذاب و مواد آلی فرار ناشی از سوزاندن زغال قیری تولید میشود و در سطح رسوب میکند. جایگزینی زغال قیری با آنتراسیت، تولید مواد آلی فرار را کاهش می دهد، بنابراین از اکسید شدن جلوگیری میکند.
پیشگیری از خیس شدن قالب های ریخته گری با استفاده از آنتراسیت
به درستی، خیس شدن را می توان به عنوان عامل ایجاد عیب سطحی در نظر گرفت. خیس شدن عیوب سطحی ایجاد می کند و به طور سنتی با استفاده از گرد و غبار زغال سنگ یا آنتراسیت در سراسر ماسه (نه لزوما ماسه سبز) کاهش می یابد.
تحقیقات نشان می دهد که از خیس شدن با پیرولیز (نه احتراق) مواد کربنی در دماهای بالا جلوگیری می شود، در نتیجه یک لایه نازک از کربن جامد در سطح مشترک فلز و ماسه رسوب میکند. تصور می شود تشکیل این لایه مانع از هرگونه نفوذ و در نتیجه ایجاد عیوب سطحی می شود. جایگزین ایده آل زغال سنگ آنتراسیت است که به دلیل ظرفیت کک سازی خوب، محتوای فرار کمتر، خاکستر کمتر و گوگرد کمتر مورد استفاده قرار میگیرد.
جلوگیری از اتلاف مواد
در بازیافت فلزات، اغلب مخلوطهای مرکب سالها قبل از فلزات تصفیه شده در یک کوره قوس الکتریکی ترکیب میشوند تا بتوانند دوباره ریختهگری شوند. به طور طبیعی، جداسازی فلزات مخلوط بسیار مهم است و معمولاً از یک عامل کاهنده مانند زغال چوب یا کک برای تأثیرگذاری روی جداسازی روی از آهن استفاده می شود. تحقیقات نشان داده است که می توان از آنتراسیت آسیاب شده برای این فرآیند استفاده کرد که توانایی کاهش و در نتیجه حذف اکسیدهای روی را در بازدهی بیش از 80 درصد دارد.
اکسید سیاه
اکسید سیاه مبتنی بر کربن پگماتیت آفریقایی برای ترکیب رنگدانه در لعابهای سرامیکی، ترکیبات پولیش، پرکننده، مواد ساختمانی و حتی جوهر استفاده میشود. با توجه به اینکه این اکسید سیاه طبیعی آلی یکی از بهترین منابع کربن خالص است و دمای بالا را برای مدت زمان طولانی تری پشتیبانی می کند، ماده مناسبی برای فرآیند اکسید سیاه است. لایهبندی اکسید سیاه مبتنی بر کربن یک لایه رنگآمیزی قوی و پایدار ایجاد میکند و در برابر خوردگی نیز مقاومت دارد.
موارد استفاده در فناوری باتری و ابرخازن
با کم شدن استفاده از سوخت های فسیلی برای تولید برق و نیازهای حمل و نقل، روش های جدیدی برای ذخیره سازی برق مورد نیاز است. آنتراسیت به مدت طولانی به عنوان الکترود در سلولهای الکتروشیمیایی مختلف به منظور تصفیه فلز استفاده میشود، اما تحقیقات معاصر موارد استفاده امیدوارکننده بالقوه را به عنوان الکترود در باتریهای جدید نشان میدهد.
چنین باتریهایی حول مواد شیمیایی فلز قلیایی میچرخند، به عنوان مثال، آنتراسیت پیرولیز شده در یک سلول باتری سدیم نسبتا استاندارد با ظرفیت برگشتپذیر 267.7 میلی آمپر ساعت در گرم، 5 A گرم در ساعت توانایی دوچرخهسواری طولانیمدت و بیش از 85 درصد استفاده شده است. نمونه دیگری از الکترود آنتراسیت پیرولیز شده با دمای پایین، در یک سلول یون لیتیوم/پتاسیم جایی که ظرفیت ذخیرهسازی به 384.5 میلیآمپر و نگهداری عالی در ذخیرهسازی مشاهده میشود.
نویسندگان خاطرنشان کردند که آنتراسیت بهویژه بهعنوان یک آند برای باتریها مناسب است، زیرا به دلیل فراوانی ریز منافذ و نقصهای سطحی، مکانهای فعال ویژهای برای ذخیرهسازی کاتیونهای فلزی (Li/Na/K) است. آنتراسیت میتواند یک انتخاب بسیار مفید و مقرون به صرفه برای مواد الکترود باشد. در مقیاسهای مورد نیاز، استفاده از موادی مانند گرافیت برای مواد الکترود بسیار گران میشود.
علاوه بر اینکه آنتراسیت به تنهایی به عنوان یک الکترود استفاده می شود، نشان داده شده است که منبع ایده آلی برای تولید گرافیت مصنوعی است که به عنوان آند در باتری ها استفاده میشود.
آنتراسیت قادر است سیستمهای آند/باتری را بهبود بخشد. تحقیقات نشان داده است که افزودن آنتراسیت به یک آند فسفر قرمز، ظرفیت ویژه آن را از 420 میلی آمپر ساعت در گرم در 1 برای فسفر خالص به 810 میلی آمپر ساعت گرم در گرم افزایش می دهد. استفاده از آنتراسیت در این روش نه تنها در افزایش عملکرد، بلکه در کاهش هزینه ها و افزایش استحکام مناسب است.
از آنجایی که آنتراسیت قبلاً به عنوان یک رسانای خوب الکتریسیته شناخته شده است، میتوان نتیجه گرفت که تحقیقات باید در مورد اینکه آیا این ابرخازن خوب است یا خیر، ادامه یابد. ابرخازنهای کربن فعال مبتنی بر آنتراسیت (ABAC) تهیه شده، به ترتیب 288.52 و 260.30 Fg-1 ظرفیت خازنی (یعنی ذخیرهسازی) را در محلولهای الکترولیت اسیدی و بازی به نمایش گذاشتهاند. حفظ خازنی عالی ABAC به میزان 95.4% پس از 1000 سیکل، به خصوص قابل توجه است.
نتیجه گیری
آنتراسیت با کیفیت ترین شکل زغال سنگ موجود است، به دلیل این که حاوی کربن زیادی است ارزشمند است.
همان طور که در این مقاله گفته شد، آنتراسیت کاربردهای زیادی دارد، از جمله تصفیه آب، استخراج با حلال، استفاده به عنوان یک ماده نسوز، در ریخته گری فلز و…
به دلیل میزان بالای کربن در این ماده، آنتراسیت، تمیزتر از سایر انواع زغالسنگ (مثلاً لیگنیت) میسوزد، بنابراین در هنگام احتراق، ترکیبات سمی کمتری منتشر میکند. کاربردهای معاصر آنتراسیت نیز شامل آند برای باتری ها و ابرخازن ها است.
سپاس از همراهی شما، برای مطالعهی دیگر مطالب علمی، صنعتی و… مجلهی نمابازار را دنبال کنید.
شرکت پالنده صاف تولید کننده آنتراسیت در ایران
نظرات کاربران