Batubara adalah salah satu bahan bakar tertua yang dikenal manusia. Dan bahkan hari ini menempati posisi terdepan dalam hal penggunaan. Alasan untuk ini adalah prevalensinya, kemudahan ekstraksi, pemrosesan, dan penggunaan. Tapi apa dia? Apa rumus kimia batubara?
Sebenarnya pertanyaan ini tidak sepenuhnya benar. Batubara bukanlah suatu zat, melainkan campuran dari berbagai zat. Ada banyak dari mereka, sehingga tidak mungkin untuk sepenuhnya menentukan komposisi batubara. Oleh karena itu, di bawah rumus kimia batu bara dalam artikel ini, yang kami maksud adalah komposisi unsurnya dan beberapa fitur lainnya.
Tapi apa yang bisa kita pelajari tentang keadaan zat ini? Batubara terbentuk dari sisa-sisa tanaman selama bertahun-tahun karena paparan suhu dan tekanan tinggi. Dan karena tumbuhan bersifat organik, maka bahan organik akan mendominasi komposisi batubara.
Bergantung pada usia dan kondisi lain asal batubara, batubara dibagi menjadi beberapa jenis. Setiap spesies dibedakan oleh komposisi unsurnya, kehadirannyakotoran dan karakteristik penting lainnya.
batubara coklat
Merupakan jenis batubara termuda. Bahkan memiliki struktur kayu vegetal. Terbentuk langsung dari gambut pada kedalaman sekitar 1 kilometer.
Jenis batubara ini mengandung kadar air yang cukup besar: dari 20 hingga 40%. Saat terkena udara, ia menguap, dan batu bara hancur menjadi bubuk. Selanjutnya, kita akan berbicara tentang komposisi kimia dari residu kering khusus ini. Jumlah pengotor anorganik dalam batubara coklat juga tinggi dan berjumlah 20-45%. Pengotor ini adalah silikon dioksida, oksida aluminium, kalsium dan besi. Mungkin juga mengandung oksida logam alkali.
Ada banyak zat organik dan anorganik yang mudah menguap di dalam batubara ini. Mereka bisa mencapai setengah massa jenis batu bara ini. Komposisi unsur dikurangi zat anorganik dan zat yang mudah menguap adalah sebagai berikut:
- Karbon 50-75%.
- Oksigen 26-37%.
- Hidrogen 3-5%.
- Nitrogen 0-2%.
- Sulfur 0,5-3%.
Batubara
Menurut waktu pembentukannya, jenis batubara ini menyusul setelah coklat. Ini memiliki warna hitam atau abu-abu-hitam, serta resin, terkadang kilau metalik.
Kelembaban batubara jauh lebih sedikit daripada coklat: hanya 1-12%. Kandungan zat volatil dalam batubara sangat bervariasi tergantung dari tempat ekstraksi. Ini bisa minimal (dari 2%), tetapi juga dapat mencapai nilai yang mirip dengan batubara coklat (hingga 48%). Komposisi dasar adalah sebagai berikut:
- Karbon 75-92%.
- Hidrogen 2, 5-5, 7%.
- Oksigen 1, 5-15%.
- Nitrogen hingga 2.7%.
- Sulfur 0-4%.
Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa rumus kimia batu bara keras terdiri dari lebih banyak karbon daripada batu bara coklat. Hal ini menjadikan batubara jenis ini sebagai bahan bakar dengan kualitas yang lebih baik.
Antrasit
Antrasit adalah bentuk tertua dari fosil batubara. Warnanya hitam pekat dan memiliki kilau metalik yang khas. Ini adalah batubara terbaik dalam hal jumlah panas yang dilepaskan saat terbakar.
Jumlah uap air dan zat yang mudah menguap di dalamnya sangat kecil. Sekitar 5-7% untuk setiap indikator. Dan komposisi unsur dicirikan oleh kandungan karbon yang sangat tinggi:
- Karbon lebih dari 90%.
- Hidrogen 1-3%.
- Oksigen 1-1, 5%.
- Nitrogen 1-1, 5%.
- Belerang hingga 0,8%.
Batubara lebih banyak terkandung hanya dalam grafit, yang merupakan tahap lebih lanjut dari batubaraifikasi antrasit.
Arang
Batu bara jenis ini bukan fosil, sehingga memiliki beberapa kekhasan dalam komposisinya. Ini diproduksi dengan memanaskan kayu kering hingga suhu 450-500 oC tanpa udara. Proses ini disebut pirolisis. Selama itu, sejumlah zat dilepaskan dari kayu: metanol, aseton, asam asetat, dan lainnya, setelah itu berubah menjadi batu bara. Omong-omong, pembakaran kayu juga merupakan pirolisis, tetapi karena adanya oksigen di udara, gas yang dilepaskan menyala. Inilah yang menyebabkan adanyaapi saat terbakar.
Kayu tidak homogen, memiliki banyak pori dan kapiler. Struktur serupa sebagian diawetkan dalam batubara yang diperoleh darinya. Untuk alasan ini, ia memiliki kapasitas adsorpsi yang baik dan digunakan bersama dengan karbon aktif.
Kandungan air dari jenis batubara ini sangat rendah (sekitar 3%), tetapi selama penyimpanan jangka panjang, batubara menyerap kelembaban dari udara dan persentase air meningkat menjadi 7-15%. Kandungan pengotor anorganik dan zat yang mudah menguap diatur oleh GOST dan masing-masing tidak boleh melebihi 3% dan 20%. Komposisi unsur tergantung pada teknologi produksi, dan kira-kira terlihat seperti ini:
- Karbon 80-92%.
- Oksigen 5-15%.
- Hidrogen 4-5%.
- Nitrogen ~0%.
- Sulfur ~0%.
Rumus kimia arang menunjukkan bahwa dalam hal kandungan karbonnya mendekati batu, tetapi selain itu ia hanya memiliki sejumlah kecil elemen yang tidak diperlukan untuk pembakaran (sulfur dan nitrogen).
Karbon aktif
Karbon aktif adalah jenis karbon dengan luas permukaan pori spesifik yang tinggi, yang membuatnya lebih menyerap daripada kayu. Arang dan batu bara, serta tempurung kelapa digunakan sebagai bahan baku produksinya. Bahan awal mengalami proses aktivasi. Esensinya adalah untuk membuka pori-pori yang tersumbat dengan suhu tinggi, larutan elektrolit atau uap air.
Selama proses aktivasi, hanya struktur zat yang berubah, jadi rumus kimia karbon aktifidentik dengan komposisi bahan baku dari mana ia dibuat. Kadar air karbon aktif tergantung pada luas permukaan spesifik pori-pori dan biasanya kurang dari 12%.
