Вуглегоріння з давнини до наших днів

Вуглевипалювання здійснювалось з незапам'ятних часів. У ХIV-XVII ст. деревне вугілля використовувався в основному в металургійній промисловості, для виплавки чорних металів і чавуну. Вугілля палили в спеціальних вугільних ямах, велика кількість таких ям знаходиться в Калузькій області. Це пов'язано з історичним розташуванням в цій області знаменитих на всю Росію Демидовских металоливарних заводів. Процес печіння деревного вугілля не втратив свого значення сьогодні. Деревне вугілля знайшло широке застосування в хімічній промисловості та сільському господарстві. Використовується він також як сировину у виробництві активних деревних сорбентів.

Коли дерева гинуть з природних причин і їх біомаса розкладається, вуглекислота знову переходить у вільний стан. Тому утворення вуглекислоти при спалюванні, а також при термічних і хімічних перетвореннях деревини не включається в баланс загальних викидів і розглядається як природний фон. Ця ситуація сформувала світову тенденцію до витіснення кам'яного вугілля і нафтопродуктів, традиційно використовувалися в енергетиці і техніці, деревиною, виступаючи тепер і як паливо, і як сировина для хімічних перетворень.

Біла Книга ЄС ставить метою потроїти використання біоенергії до 2010 року. Тому проявляють великий інтерес до можливостей експорту з Росії деревних відходів і отриманих з них товарних продуктів.

Отримання продуктів з деревини шляхом впливу високої температури належить до найдавніших технологій людства. Археологічні розкопки показують, що ще печерні люди знали деревне вугілля. Його збирали на згарищах або робили спеціально, засинаючи золою тліючі головешки, і, ховаючись у печері від негоди, використовували як паливо, не викликає чаду. Напевно, перший метал був виплавлений випадково, коли камені, якими обклали вогнище з вугіллям, що горить, виявилися рудою. З початку бронзового століття деревне вугілля стало однією з основ розвитку цивілізації.

Сьогодні в світі виробляється близько 9 млн тонн на рік деревного вугілля. Більше 7,5 млн тонн з цієї кількості робить Бразилія. Багата на ліси Росія виробляє трохи більше 100000 тонн в рік. В той же час в Росії спостерігається незадоволений попит на деревне вугілля. У РФ ввозять вугілля з Білорусі, України. Китай поставляв деревне вугілля в Росію до самого останнього часу, тепер почав поставляти кристалічний кремній, який теж робиться на деревному вугіллі.

Споживання деревного вугілля на душу населення в рік в європейських країнах перевищує 20 кг, в скандинавських - 25 кг, в Японії - 60 кг. У Росії цей показник менше 100 грам.

Є кілька різновидів деревного вугілля, пов'язаних з різною технологією виготовлення і особливостями сировини. Наприклад, в Японії дуже великий попит на так зване «Біле вугілля», випалювали з далекосхідного залізного дуба. Деякі зарубіжні фірми виготовляють в якості палива для камінів і грилів «Червоне вугілля», одержуване м'яким вуглевипалюванням при невисокій температурі. Кращою сировиною для вуглевипалювання є твердолистяні деревини, оскільки з неї виходить більш міцне і щільне вугілля. Тим часом в нових умовах сировиною для вуглевипалювання частіше стають відходи хвойних порід, осика, чагарникові. Зробити з них якісне вугілля можна, якщо проводити його за відпрацьованою технологією і брикетувати.

Технологія виробництва деревного вугілля відносно проста, але все-таки вимагає певної культури виробництва. Інакше вихід вугілля знижується, він виходить більш низької якості. В даний час існує багато апаратів для вуглевипалювання. На нинішньому етапі розвитку найбільш прийнятні ті технологічні рішення, які можуть бути використані в умовах лісопромислового підприємства і дозволяють переробити відходи.

Історично найбільш ранніми були Ямне і купчасте вуглевипалювання. Саме ці способи виробництва забезпечували вугіллям численні кузні, що існували майже в кожному селі. Професія углежогі була дуже поширеною і в Росії, і в європейських країнах, і в Азії. У багатьох народів Африки досі в осередках для приготування їжі застосовується тільки деревне вугілля, і його заготовлюють традиційними способами. Коли виникає разова потреба у вугіллі, Ямне та купчасте вуглевипалювання використовують і в наш час. Ці види вуглевипалювання не вимагають взагалі ніяких матеріалів, окрім дров, дерну і води.

В даний час завершені експериментальні роботи по створенню лінії, що включає брикетування тирси і виробництво вугілля з них. Таке вугілля користується підвищеним попитом і в Європі, і в ряді азіатських країн. Невикористана тирса зробилися тягарем для багатьох лісопильних і деревообробних підприємств, і їх перетворення в товарну продукцію таким шляхом вимагає незмірно менших капіталовкладень у порівнянні з виробництвом пелет. Удвічі менше енерговитрати, тому виключається подріблення тирси в муку. При цьому можна створити ефективне виробництво, переробне від 1 тонни тирси на добу, що дає можливість залучити у виробництво відходи невеликих пилорам. Брикети мають щільність 1100-1200 кг / м і можуть безпосередньо використовуватися як елітне паливо. З брикетів, виготовлених на вітчизняному верстаті, випущена дослідна партія вугілля. Отримане вугілля задовольняє всі вимоги, що пред'являються ГОСТ 7657-94 до сорту марки А, хоча виготовлений з хвойних тирси.

Деревне вугілля широко застосовується в промисловості як відновник. Його склад унікальний: від будь-яких інших відновників деревне вугілля відрізняється повною відсутністю сірки і фосфору, присутність яких змінює властивості відновлених матеріалів. У цій якості деревне вугілля широко використовувався ще в першій половині ХХ століття. Однак такі споживачі, як доменне виробництво, виробництво феросплавів, знайшли зараз дешевші відновники. Разом з тим в Бразилії чавун виробляється майже виключно з використанням деревного вугілля. Витрата вугілля становить 0,5-0,7 тонни на тонну чавуну. Цей чавун, не містить фосфору, сірки та інших елементів, неминуче потрапляють в метал при використанні кам'яновугільного коксу, користується гарним попитом і становить важливу експортну статтю доходів. Такий чавун має багато переваг: він більш кувань, менш крихкий, менше піддається корозії. Не випадково, що усі чавунні решітки Петербурга ХVIII-XIX століть зроблені на уральських заводах Демидових саме з чавуну, виплавленого на деревному вугіллі. Цю технологію зберігають 2 уральських заводу в містах Куса і Каслі. Там з цього чавуну відливають фігурні грати, скульптури, настільні фігурки та інші художні вироби, що вимагають високої якості поверхні і стійкості по відношенню до атмосферних впливів.

Деревне вугілля залишається необхідним при виплавці лантанідів, рідкісних і цінних металів, наприклад марганцю. Його використовують також і як покривний флюс при виплавці деяких видів бронзи і латуні, нікелевих сплавів (мельхіор, нейзильбер).

Виключно деревне вугілля застосовується при виробництві кристалічного кремнію для радіоелектронної промисловості. У цьому випадку відновник повинен бути абсолютно чистим, щоб забезпечити діелектричні властивості кремнію. Високі вимоги по чистоті пред'являються і до кремнію, використовуваного при виплавці крем'янистих сплавів. І в цьому випадку для виробництва кремнію використовується в основному деревне вугілля.

Важливу роль відіграє виробництво активованого вугілля. Активоване вугілля - це продукт з розвиненою внутрішньою поверхнею. В якості адсорбенту деревне вугілля використовують у харчовій промисловості для очищення горілки, цукру і деяких інших продуктів. Активоване вугілля застосовують для уловлювання парів багатьох розчинників з повітря вентиляційних систем і промислових приміщень, для затримання знаходяться в повітрі шкідливих і отруйних домішок (у промислових і бойових протигазах). На кораблях активованим вугіллям заповнюють фільтри для очищення забруднених стоків. Його застосовують для виділення солей металів, у тому числі дорогоцінних, з розчинів низьких концентрацій, для очищення промстоків і газових викидів, для регенерації води і повітря в замкнутих циклах, наприклад в космосі і в підводних човнах, для опріснення води і в інших цілях.

Виробництво карбюризатора відігравало важливу оборонну роль в роки Великої Вітчизняної війни. Потім інтерес до цього напрямку використання вугілля ослаб і знову відродився лише у другій половині ХХ століття.

Деревне вугілля застосовують також у медицині та в сільському господарстві. Сорбіційні властивості вугілля використовуються при лікуванні деяких отруєнь і шлунково-кишкових захворювань. У медичних цілях з нього виготовляють таблетки або порошки для прийому всередину. У сільському господарстві подрібнений деревне вугілля вводять в раціон птахів, свиней, молодняку ​​великої рогатої худоби. Вугільний пил вводять в ґрунт при посадці коренеплодів і цибулинних. Це дешевий і високоефективний спосіб боротьби з хворобами рослин.

Виробництво вугілля для побутових цілей в останні роки сильно зросла і має тенденцію до подальшого зростання. Його застосовують у барбекю, шашличниці, грилях, камінах, коминка.

А використання такого поновлюваного джерела енергії і сировини, як деревина і деревне вугілля, сприяє зниженню викидів парникових газів в атмосферу, що і зазначалося в матеріалах Кіотського протоколу. І у нас за наявності «зеленого золота» - лісів - є великі шанси для збереження екологічної рівноваги