कोयला मनुष्य को ज्ञात सबसे पुराने ईंधनों में से एक है। और आज भी यह उपयोग के मामले में अग्रणी स्थान रखता है। इसका कारण इसकी व्यापकता, निष्कर्षण में आसानी, प्रसंस्करण और उपयोग है। लेकिन वह क्या है? कोयले का रासायनिक सूत्र क्या है?
दरअसल यह सवाल पूरी तरह सही नहीं है। कोयला कोई पदार्थ नहीं है, यह विभिन्न पदार्थों का मिश्रण है। उनमें से बहुत सारे हैं, इसलिए कोयले की संरचना को पूरी तरह से निर्धारित करना असंभव है। इसलिए, इस लेख में कोयले के रासायनिक सूत्र के तहत, हमारा मतलब इसकी मौलिक संरचना और कुछ अन्य विशेषताओं से होगा।
लेकिन हम इस पदार्थ की स्थिति के बारे में क्या सीख सकते हैं? उच्च तापमान और दबाव के संपर्क में आने के कारण कई वर्षों में पौधों के अवशेषों से कोयला बनता है। और चूंकि पौधे प्रकृति में जैविक हैं, कोयले की संरचना में कार्बनिक पदार्थ प्रमुख होंगे।
कोयले की उत्पत्ति की आयु और अन्य स्थितियों के आधार पर इसे कई प्रकारों में बांटा गया है। प्रत्येक प्रजाति अपनी मौलिक संरचना, उपस्थिति द्वारा प्रतिष्ठित होती हैअशुद्धता और अन्य महत्वपूर्ण विशेषताएं।
भूरे रंग का कोयला
सबसे कम उम्र का कोयला है। यहां तक कि इसमें एक वनस्पति वुडी संरचना भी है। लगभग 1 किलोमीटर की गहराई पर पीट से सीधे बनता है।
इस प्रकार के कोयले में नमी की काफी मात्रा होती है: 20 से 40% तक। हवा के संपर्क में आने पर, यह वाष्पित हो जाता है, और कोयला चूर्ण में बदल जाता है। आगे, हम इस विशेष सूखे अवशेष की रासायनिक संरचना के बारे में बात करेंगे। भूरे कोयले में अकार्बनिक अशुद्धियों की मात्रा भी अधिक होती है और मात्रा 20-45% होती है। ये अशुद्धियाँ सिलिकॉन डाइऑक्साइड, एल्युमिनियम के ऑक्साइड, कैल्शियम और आयरन हैं। इसमें क्षार धातु के ऑक्साइड भी हो सकते हैं।
इस कोयले में बहुत सारे वाष्पशील कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ हैं। वे इस प्रकार के कोयले के आधे द्रव्यमान तक हो सकते हैं। मौलिक संरचना शून्य अकार्बनिक और वाष्पशील पदार्थ इस प्रकार है:
- कार्बन 50-75%।
- ऑक्सीजन 26-37%।
- हाइड्रोजन 3-5%।
- नाइट्रोजन 0-2%।
- सल्फर 0.5-3%।
कोयला
गठन के समय के अनुसार भूरे रंग के बाद इस प्रकार का कोयला आता है। इसमें एक काला या भूरा-काला रंग होता है, साथ ही एक रालयुक्त, कभी-कभी धातु की चमक होती है।
कोयले की नमी भूरे रंग की तुलना में बहुत कम होती है: केवल 1-12%। कोयले में वाष्पशील पदार्थों की सामग्री निष्कर्षण के स्थान के आधार पर बहुत भिन्न होती है। यह न्यूनतम (2% से) हो सकता है, लेकिन भूरे कोयले (48% तक) के समान मूल्यों तक भी पहुंच सकता है। प्राथमिक रचना इस प्रकार है:
- कार्बन 75-92%।
- हाइड्रोजन 2, 5-5, 7%।
- ऑक्सीजन 1, 5-15%।
- 2.7% तक नाइट्रोजन।
- सल्फर 0-4%।
यहां से हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि कठोर कोयले के रासायनिक सूत्र में भूरे कोयले की तुलना में अधिक कार्बन होता है। यह इस प्रकार के कोयले को बेहतर गुणवत्ता वाला ईंधन बनाता है।
एंथ्रेसाइट
एंथ्रेसाइट जीवाश्म कोयले का सबसे पुराना रूप है। यह गहरे काले रंग का होता है और इसमें विशिष्ट धात्विक चमक होती है। जलने पर जितनी गर्मी निकलती है, उसके हिसाब से यह सबसे अच्छा कोयला है।
इसमें नमी और वाष्पशील पदार्थों की मात्रा बहुत कम होती है। प्रत्येक संकेतक के लिए लगभग 5-7%। और मौलिक संरचना एक अत्यंत उच्च कार्बन सामग्री की विशेषता है:
- कार्बन 90% से अधिक।
- हाइड्रोजन 1-3%।
- ऑक्सीजन 1-1, 5%।
- नाइट्रोजन 1-1, 5%।
- सल्फर 0.8% तक।
अधिक कोयला केवल ग्रेफाइट में निहित है, जो एन्थ्रेसाइट के कोयलाकरण का एक और चरण है।
चारकोल
इस प्रकार का कोयला जीवाश्म नहीं है, इसलिए इसकी संरचना में कुछ ख़ासियतें हैं। यह सूखी लकड़ी को बिना हवा के 450-500 oC के तापमान पर गर्म करके तैयार किया जाता है। इस प्रक्रिया को पायरोलिसिस कहा जाता है। इसके दौरान, लकड़ी से कई पदार्थ निकलते हैं: मेथनॉल, एसीटोन, एसिटिक एसिड और अन्य, जिसके बाद यह कोयले में बदल जाता है। वैसे तो लकड़ी का दहन भी पायरोलिसिस ही होता है, लेकिन हवा में ऑक्सीजन की मौजूदगी के कारण निकलने वाली गैसें प्रज्वलित होती हैं। यही अस्तित्व का कारण बनता हैजलते समय लपटें।
लकड़ी सजातीय नहीं है, इसमें बहुत सारे छिद्र और केशिकाएं होती हैं। इससे प्राप्त कोयले में एक समान संरचना आंशिक रूप से संरक्षित है। इस कारण इसकी सोखने की क्षमता अच्छी होती है और सक्रिय कार्बन के साथ प्रयोग किया जाता है।
इस प्रकार के कोयले में नमी की मात्रा बहुत कम (लगभग 3%) होती है, लेकिन लंबे समय तक भंडारण के दौरान यह हवा से नमी को सोख लेती है और पानी का प्रतिशत बढ़कर 7-15% हो जाता है। अकार्बनिक अशुद्धियों और वाष्पशील पदार्थों की सामग्री को GOSTs द्वारा नियंत्रित किया जाता है और क्रमशः 3% और 20% से अधिक नहीं होना चाहिए। मौलिक संरचना उत्पादन तकनीक पर निर्भर करती है, और लगभग इस तरह दिखती है:
- कार्बन 80-92%।
- ऑक्सीजन 5-15%।
- हाइड्रोजन 4-5%।
- नाइट्रोजन ~0%।
- सल्फर ~0%।
चारकोल के रासायनिक सूत्र से पता चलता है कि कार्बन की मात्रा के मामले में यह पत्थर के करीब है, लेकिन इसके अलावा इसमें दहन (सल्फर और नाइट्रोजन) के लिए अनावश्यक तत्वों की थोड़ी मात्रा है।
सक्रिय कार्बन
सक्रिय कार्बन एक प्रकार का कार्बन है जिसमें उच्च विशिष्ट छिद्र सतह क्षेत्र होता है, जो इसे लकड़ी से भी अधिक शोषक बनाता है। इसके उत्पादन के लिए चारकोल और कोयले के साथ-साथ नारियल के गोले कच्चे माल के रूप में उपयोग किए जाते हैं। प्रारंभिक सामग्री एक सक्रियण प्रक्रिया के अधीन है। इसका सार उच्च तापमान, इलेक्ट्रोलाइट समाधान या जल वाष्प के साथ बंद छिद्रों को खोलना है।
सक्रियण प्रक्रिया के दौरान केवल पदार्थ की संरचना बदल जाती है, इसलिए सक्रिय कार्बन का रासायनिक सूत्रकच्चे माल की संरचना के समान जिससे इसे बनाया गया था। सक्रिय कार्बन की नमी छिद्रों के विशिष्ट सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है और आमतौर पर 12% से कम होती है।
