آنتراسیت و کاربرد های آن
آنتراسیت (anthracite) چیست؟
زغال آنتراسیت زغالی است که بیشتر آن را کربن تشکیل می دهد.زغال آنتراسیت بسیار سخت تر از مدل های دیگر زغال سنگ می باشد، و معمولا در معادن کنار کوه ها یا دره های عمیق پیدا می شود.
انتراسیت بسیار پاک تر از انواع دیگر زغال سنگ سوخته می شود که آلودگی بسیار پایینی دارد. در واقع آنتراسیت ممکن است از ۸۰ الی ۹۸ % کربن تشکیل شده باشد. و فقط حدود ۱۰ از آن دیگر المان ها تشکیل می دهد.
آنتراسیت بسیار سخت تر شروع به مشتعل شدن می کند و آتش آن آبی خالص است و دود ناچیزی دارد.
زغال آنتراسیت چگونه و کجا تشکیل می شود؟
زغال آنتراسیت یک سنگ دگردیس است و در مناطقی
یافت می شود که زمین تکان های زیادی دارد و در مدت زمان طولانی در فشار
زیادی قزار می گیرد مانند رگه های موجود در کوه ها .
به طور مثال ، بیشتر زغال های آنتراسیت در
معادن ایران از کوه های شمالی تغذیه می شود. زغال آنتراسیت هم چنین در
مناطقی که آتشفشان دارد و یا جاهاییکه زلزله های بزرگ رخ میدهد ظاهر می
گردد.
موارد مصرف آنتراسیت
زغال آنتراسیت در زمینه های مختلفی استفاده می شود از قبیل سوخت ، تصفیه آب و فاضلاب و تهیه کربن اکتیو بر پایه زغال
که از آن در فولاد سازی ها ، پتروشیمی ها ، پالایشگاه ها نفتی ، تصفیه خانه های آب و فاضلاب و …
سوالات رایج درباره anthracite
۱- چه تفاوتی بین آنتراسیت و کربن فعال وجود دارد؟
در فرایند فیلتراسیون برای حذف ذراتی که رسوب
می کنند از ستون فیلتر انتراسیت استفاده می گردد و در بعضی مواقع برای
افزایش قدرت فیلتراسیون از راه حل شیمیایی نیز استفاده می گردد.
این روش، عملکرد بسیار خوبی در سطح مولکولی
ندارد چرا که مافذ آنتراسیت بسیار ریز هستند و بسیار کوچکتر از آنکه بیشتر
مولکولها به طور معمول حذف شوند .
GAC ( کربن فعال گرانولی) متراکم شده ی ذرات
PAC ( کربن فعال پودری) است. PAC از طریق حذف کردن مواد فرار و سوزاندن و
سوزاندن کربن که باعث افزایش سایز منافذ در ذرات می گردد تا زمانیکه شبیه
مولکولهای اسفنج گردد.
سایز منافذ بستگی به توانایی کربن اکتیو دارد
. کربن اکتیو را می توان در فرایند جداسازی، حذف مولکول های مورد نظر و
حذف دانه های اطراف استفاده کرد. ساختار این منافذ باعث حذف مولکولهای بو
در حین فرایند جذب بو بر روی سطح کربن اکتیو شود. و ذرات مشابه آن مثل رنگ و
کلر جذب سطحی می شود.
در این مقطع ذرات رسوب کننده اهمیت ندارد .
به هر حال بک واش به تنهایی ذراتی را که بر روی منافذ جذب شده است از بین
نمی برد.و فقط از طریق احیا کربن اکتیو می توان ذرات را از روی منافذ حذف
کرد.
فیلتر آنتراسیت هم چنین ذرات را در جریان جذب حذف می کند ولی بطوریکه فقط ذرات بو جذب می کند.
به طور معمول ذرات به مقدار مساوی در سطح
منافذ جذب نمی شود ، مواد جذب شده روی سطح آنتراسیت به راحتی در عملیات بک
واش از روی منافذ حذف می شوند.
۲- مزایای استفاده از آنتراسیت با کیفیت های بالاتر چیست؟
از زمانیکه آنتراسیت در سنگ های لمینت پدیدار
شد ، وزن مخصوص ، حلالیت و سختی آن به طور گسترده ارتباط مستقیمی با
ناخالصی آنتراسیت دارد . تجربه نشان می دهد که ویژگی های زغال سنگ از
مشخصات لیست زیر تبعیت می کند و سایز تولیدی ، چگالی و مقاومت مکانیکی کربن
در کیفیت تاثیر بیشتری نسبت به مشخصات ذاتی سنگ دارد.
۱ وزن مخصوص ۶/۱ – ۷/۱
۲ حلالیت در اسید ۲%
۳ مقاومت مکانیکی (MOH) = ۳
۴ عناصر فرار ۷ ( نمونه خشک)
۵ کربن بیشتر از ۸۰% ( نمونه خشک)
اگرآنتراسیت از کیفیت بالایی برخوردار باشد ، که شامل ضریب یکنواختی بالا در وزن مخصوص است زیرا که سنگ کمتری در این حالت وجود دارد.
سایزهای ریزتر کمتر در تصفیه آب رایج استن
زیرا که در اثر عمل سایش درصد اعظمی از ذرات آنتراسیت به ذرات ریزتر تبدیل
می شوند و آنتراسیت در سایز ریز نیاز بیشتری به تجدید در فیلتر دارد و به
دلیل محدودیت در سنگ آنتراسیت و الک کردن سعی می شود از سایزهای درشت تر
استفاده گردد.
درجه سختی
۳-آیا آنتراسیت با درجه سختی بیشتر ۵/۳ moh در دنیا وجود دارد ؟
تست درجه سختی آنتراسیت دقیقا علمی و ۱۰۰%
نیست . استاندارد یک آزمایشگاه در خراش دادن سطح آنتراسیت ممکن است با
آزمایشگاه دیگر تفاوت داشته باشد . در اضافه، مقیاس افزایش moh به طور
یکسان نیست . سنجیدن moh ( قدرت مکانیکی) ۷/۲ الی ۵/۳ باید از روش های
استاتیکی به دست بیاید که از آزمایشگاهی به آزمایشگاه دیگر متفاوت است.
ذغال سنگی که به طور مکرر با فلز مسی خراش
داده می شود ( به صورت تقریبی moh=3 دارد) و به صورت متداول نشان داده شده
است که دوام بیشتری دارد و از این ذغال سنگ در طول مدت بیشتری نسبت به moh
پایین تراز ۳ می توان بهره برداری کرد.
۴- آیا آنتراسیت با ضریب یکنواختی ۳/۱ نسبت به ضریب یکنواختی ۴/۱ مزیتی برتر دارد؟
واحد ضریب یکنواختی از این نظر گمراه کننده است . ضریب یکنواختی به نسبت سایز تئوری به سایز تجربی به دست می آید
که ۶۰% فقط از عبور میکند که ۱۰% آن را (ES)
تشکیل می دهد که به آن سایز ماثر می گویند و در بستر فیلتر هیدرولیکی به
بالاترین طبقه انتقال پیدا میکند.
UC یک شاخص است برای تفاوت بین بزرگترین ذره
تا کوچکترین ذره در یک ماده خاص مانند سیلیس و آنتراسیت که در بستر فیلتر
استفاده می شود.
فیلتراسیون
در بستر مدیای تکی، طبقه بندی به صورت دلخواه
نمی تواند باشد و تاثیر المان UC ناچیز است اگر در تصفیه هنوز خشک است و
آب ریخته نشده باشد بستر همچنان دارای یک طبقه می باشد و المان UC هنوز
کمتر از ۶/۱ قرار دارد . به هر حال برای مطمئن شئن از اینکه بستر هنوز
یکنواخت است . عمل بک واش باید ادامه پیدا کند تا به دلیل اختلاف در سرعت
ته نشینی دانه با سایزهای مختلف ایجاد لایه کند.
در حین عمل بک واش فیلتر Dual و Multy سرعت هر یک از ذرات ماده تشکیل شده افزایش پیدا می کند .
بصورت تئوری ، اگر آنتراسیت از ضریب یکنواختی
پایینی نسبت به مواد دیگربرخوردار باشد، با ذرات دیگر داخل مخزن میکس می
شود زیرا درصدی از ذرات کوچکتر از حد معمول است .
در واقع ضریب uc اهمیتی ندارد چیزی که بسیار
حائز اهمیت است آن ۹۰ % ذراتی است که بر حسب وزن عبور می کند . در واقعیت ،
این قابل ممکن است که مخلوط شدگی کمتری در آنتراسیت داشته باشیم .
آنتراسیت با ضریب یکنواختی ۴/۱ اگر منحنی
توزیع به صورت مستقیم باشد ، یا به صورت مقعر رو به پایین باشد ، نسبت به
مقعر رو به بالا ، بسیار مناسب تر است. چنانچه به صورت نرمال آنتراسیت های
موجود از ضریب یکنواختی ۳/۱ برخوردارند.
اما حتی زمانیکه بیشتر تمرکز در تاثیر کیفیت
مواد است و گزینه های زیادی داریم. آنتراسیت با کیفیت بد می تواند شامل
گستره زیادی از مواد باشد و تراکم بالایی هم داشته باشد.
۵- آیا آنتراسیت شسته شده مزیتی نسبت به آنتراسیت نشسته شده دارد؟
در واقع، آنتراسیت شسته شده محصول تمییز تری
دارد . آشغال ها حذف می شوند و توده های متراکم از هم جدا می شوند و سایز
دانه بندی دقیق تر می شود. آنتراسیت در بک واش و اسکیم از مقدارش کم می
شود.
در بیشتر مواقع، فقط یکبار بک واش و اسکیم بسیار ضروری است ، آنتراسیت نشسته شده فرایند را طولانی تر و مکرر میکند.
در اضافه ، فرایند شسته شده هیچ دلیلی برای شکسته شدن ذرات ندارد ، در حالیکه آنها را در فرایند نشسته شده می توان تقویت کرد.
ذغال آنتراسیت حاوی حفره های متخلخل است، در
کنار بقیه چیزها و گازها را به دام می اندازد ( به خصوص گاز متان) و آب .
وقتیکه ذرات گرم می شوند ، این گازها افزایش پیدا می کنند و فشاری وارد
میکند که باعث می شود مواد فرار از ذغال فرار کنند.
بر خلاف فرایند خشک، آنتراسیت در فرایند تر
بلافاصله بعد از ریختن در فیلتر عمل بک واش ذبا احتیاط روش انجام می شود.
به هر حال نیازی به خیس خوردن ذغال در آنتراسیت شسته شده نیست زیرا حفرات
آن قبلا از طریق آب پر شده اند و دیگر آبگریز نیستند. آنتراسیت نشسته شده
هنوز آبگریز است و باید بیشتر از ۲۴ ساعت قبل از بک واش به صورت کامل و
امن خیسانده شود.
۶- چه فاکتورهایی تعیین کننده این است که شما بهتر است در فیلتر یگانه آنتراسیت استفاده کنید یا سیلیس ؟
فیلتر مدیای یگانه را می توان به دو نوع
اساسی تقسیم کرد : فیلتر شنی آرام و فیلتر شنی سریه. فیلتر های شنی آرام که
عموما در محل کارگذاری می شود gpm/ft22(3m/hr)و عمل بک واش در ان انجام
نمی شود. به هر حال هیچ مزیتی ندارد که آنتراسیت را در آن قرار داد.
فیلتر های سریع و فیلتر های با نرخ بالا ی
کار ،در محل از ۲ الی ۵ gpm/ft2 ( m/hr 3 الی ۶/۷) نصب می شوند. بسته هدف
خود از این کار، مزیت هایی استفاده از آنتراسیت دارد. به هر حال ممکن است
هزینه های اولیه را افزایش دهد، اما در طولانی مدت وظیفه ها را کمتر می
کند و هزینه های بهره برداری کمتر می شود.