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CARVÃO MINERAL
Introdução.
O
carvão mineral é uma das formas pela qual o elemento
carbono (C) em certas regiões do globo, se concentra, na
natureza, de modo abundante.
O carvão mineral
resulta da ocorrência de soterramento e posterior “incarbonização”
da flora de grandes florestas que existiram em certas porções
do globo terrestre, durante os períodos Carbonífero
e Permiano da era Paleozóica.
A hulha (designação
do carvão mineral com aproximadamente 70 a 90% de carbono
total), e os outros tipos de carvão mineral, tais como turfa, linhito e antracito, resultam da transformação da
celulose dos vegetais que compõem as árvores soterradas,
pela perda do hidrogênio e oxigênio com grande enriquecimento
de carbono. Tal processo é definido por muitos autores como
“incarbonização”.
Duas correntes principais
de estudo procuram explicar a origem do carvão mineral: a)
Autóctone e b) Alóctone. A primeira dessas correntes,
autóctone, defende que o carvão mineral é oriundo
da decomposição das grandes florestas no próprio
local (in loco), enquanto a segunda considera a gênese do
carvão mineral ligada à sedimentação
(soterramento) de detritos vegetais carregados pelas águas.
Atualmente a segunda corrente já se encontra em desuso, uma
vez, que em muitas minas ativas são encontrados restos vegetais
intactos, incompatíveis com o processo de transporte por
corpos aquosos.
Processos
geológicos na formação do carvão.
Para
a formação do carvão são necessárias
várias condições conjugadas, tais como desenvolvimento
de uma vegetação continental, a qual permite acúmulo
de em grande quantidade de substância vegetal, condições
de proteção contra a decomposição total
da matéria orgânica, cobertura imediata pelo corpo
de água, e após o acúmulo subaquoso, deve ocorrer
o sepultamento contínuo e prolongado por sedimentos, preferencialmente
argila e silte, durante um longo tempo (milhões de anos).
(Figura 01)
Outro processo geológico
de grande importância na formação de grande
jazidas de carvão mineral é a atuação
de processos tectônicos (dobramentos e falhamentos), os quais,
incialmente, pode dar origem a condições para a formação
de turfeiras, e posteriormente ocasionar movimentação
das camadas de carvão já formadas, posicionando o
minério tanto em superfície como em grandes profundidades.
(Figura 02)
(Modificado
de Guerra & Guerra, 1997).
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| Figura
01
- Plantas morrem e formam massa de matéria vegetal em
decomposição. Num processo de soterramento por
várias camadas de sedimentos, essa matéria vegetal
é transformada, sob ação de temperatura
e pressão, em carvão mineral. |
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| Figura 02
- Movimentos tectônicos provocam dobramentos e/ou falhamentos
nas camadas de rocha e de carvão mineral. Por essa razão,
o carvão mineral pode ser encontrado tanto em superfície
como em camadas mais profundas |
CARVÃO COQUE
O
carvão coque é obtido através do processo de coqueificação. Neste processo o carvão mineral é submetido a temperaturas elevadas na ausência de
oxigênio (a fim de evitar combustão), o que leva a
liberação de gases presentes em sua estrutura, e origina
um resíduo sólido poroso e infusível, o carvão
coque, também denominado somente de coque.
O processo de coqueificação
é classificado como processo químico, uma vez que
envolve quebra de moléculas, e envolve seis etapas distintas:
Perda de umidade, desvolatização, fluidez, inchamento,
resolidificação e devolatilização.
-Perda de umidade: este processo ocorre a temperaturas da casa do
100ºC e 120ºC é caracterizado pela liberação
da umidade presente no carvão mineral (in natura);
-Desvolatização primária: se caracteriza como
o primeiro estágio efetivo da coqueificação.
Ocorre em temperaturas da ordem de 350ºC a 550ºC, e apresenta
como decorrência liberação de hidrocarbonetos
(HC´s) pesados e alcatrão;
-Fluidez: processo atuante entre 450ºC e 600ºC. Neste,
o material (carvão mineral com ausência de alcatrão
e HC´s pesados) se torna fluido, pastoso, devido, principalmente,
ao rompimento das pontes de oxigênio presentes em sua estrutura
química;
-Inchamento: etapa paralela à de fluidez. Ocorre devido à
difusão da pressão dos gases presentes na estrutura
do carvão mineral. Neste processo a intensidade do inchamento
será função da velocidade de liberação
dos gases na massa fluida. É fase de grande importância
na produção do carvão coque, uma vez que deve
ser devidamente controlada a fim de evitar danos aos equipamentos
da coqueria;
-Resolidificação: ocorre a temperaturas próximas
de 700ºC. Neste processo ocorre formação do “semi-coque”.
Tal processo determina, em grande parte, a qualidade do carvão
coque a ser produzido, pois resolidificação sem formação
de fissuras originará um produto de elevada resistência
mecânica;
-Desvolatização secundária: última fase
do processo de coqueificação. Ocorre entre 850ºC
e 1300ºC com eliminação, sobretudo, de hidrogênio.
Após os processos de coqueificação, ao ser
desenfornado, o coque incandescente (1200ºC) é descarregado,
e seu apagamento e resfriamento e realizado por intermédio
de jatos de água.
Após
ser apagado e resfriado o carvão coque é britado e
separado em diferentes classes granulométricas.
(Modificado
de DEMEC – UFMG, 2007).
Aplicação
do Carvão Mineral e Carvão Coque
A
principal aplicação do carvão mineral e do
carvão coque é de servir como combustível,
principalmente para atividades metalúrgicas e de geração
de energia.
Do carvão mineral (in
natura) também é possível extrair grande
número de subprodutos, como alcatrão, do qual se destilam
o benzol ou o benzeno, xilol, toluol, e outros compostos orgânicos,
além desses, obtêm-se, secundariamente, o ácido
fênico ou fenol, a naftalina, e etc.
Referências Bibliográficas:
GUERRA, A. J. & GUERRA, A. J. T. – NOVO DICIONÁRIO GEOLÓGICO-GEOMORFOLÓGICO.
1997. Editora Bertrand Brasil.
www.demec.ufmg.br
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