Süsi on üks vanimaid inimestele teadaolevaid kütuseid. Ja isegi tänapäeval on see kasutuse osas liider. Selle põhjuseks on selle levimus, ekstraheerimise, töötlemise ja kasutamise lihtsus. Aga mis ta on? Mis on kivisöe keemiline valem?
Tegelikult pole see küsimus päris õige. Süsi ei ole aine, see on erinevate ainete segu. Neid on palju, nii et kivisöe koostist on võimatu täielikult kindlaks teha. Seetõttu peame selles artiklis söe keemilise valemi all silmas pigem selle elementaarset koostist ja mõningaid muid omadusi.
Aga mida saame selle aine oleku kohta teada? Kivisüsi moodustub taimede jäänustest paljude aastate jooksul kõrge temperatuuri ja rõhu mõjul. Ja kuna taimed on oma olemuselt orgaanilised, domineerivad söe koostises orgaanilised ained.
Sõltuv alt kivisöe vanusest ja muudest päritolutingimustest jaguneb see mitmeks tüübiks. Iga liiki eristab elementaarne koostis, olemasolulisandid ja muud olulised omadused.
Pruunsüsi
On noorim kivisöe tüüp. Sellel on isegi taimne puitunud struktuur. Moodustub otse turbast umbes 1 kilomeetri sügavusel.
Seda tüüpi kivisüsi sisaldab üsna palju niiskust: 20–40%. Õhuga kokkupuutel see aurustub ja kivisüsi mureneb pulbriks. Järgmisena räägime selle konkreetse kuivjäägi keemilisest koostisest. Anorgaaniliste lisandite sisaldus pruunsöes on samuti suur ja ulatub 20-45%. Need lisandid on ränidioksiid, alumiiniumoksiidid, k altsium ja raud. See võib sisaldada ka leelismetallioksiide.
Selles kivisöes on palju lenduvaid orgaanilisi ja anorgaanilisi aineid. Nende mass võib olla kuni pool seda tüüpi kivisöe massist. Elementide koostis miinus anorgaanilised ja lenduvad ained on järgmine:
- Süsinik 50–75%.
- Hapnik 26–37%.
- Vesinik 3–5%.
- Lämmastik 0–2%.
- Väävel 0,5–3%.
Süsi
Vastav alt tekkeajale tuleb seda tüüpi kivisüsi pruuni järel. Sellel on must või hallikasmust värv, samuti vaigune, mõnikord metalliline läige.
Söe niiskus on palju väiksem kui pruunil: ainult 1–12%. Lenduvate ainete sisaldus kivisöes on olenev alt kaevandamiskohast väga erinev. See võib olla minimaalne (alates 2%), kuid võib ulatuda ka pruunsöega sarnaste väärtusteni (kuni 48%). Põhikoostis on järgmine:
- Süsinik 75–92%.
- Vesinik 2, 5–5, 7%.
- Oxygen 1, 5–15%.
- Lämmastik kuni 2,7%.
- Väävel 0–4%.
Siit võime järeldada, et kivisöe keemiline valem koosneb rohkem süsinikust kui pruunsöest. See muudab seda tüüpi kivisöe kvaliteetsemaks kütuseks.
Antratsiit
Antratsiit on vanim fossiilse kivisöe vorm. See on tumemust värvi ja iseloomuliku metallilise läikega. See on põlemisel vabaneva soojuse poolest parim kivisüsi.
Niiskuse ja lenduvate ainete hulk selles on väga väike. Umbes 5-7% iga näitaja kohta. Ja elementaarset koostist iseloomustab äärmiselt kõrge süsinikusisaldus:
- Süsinik üle 90%.
- Vesinik 1–3%.
- Hapnik 1-1, 5%.
- Lämmastik 1–1, 5%.
- Väävel kuni 0,8%.
Rohkem kivisütt sisaldab ainult grafiit, mis on antratsiidi söestumise järgmine etapp.
Süsi
Seda tüüpi kivisüsi ei ole fossiil, seega on selle koostises mõned eripärad. Seda toodetakse kuiva puidu kuumutamisel ilma õhuta temperatuurini 450-500 oC. Seda protsessi nimetatakse pürolüüsiks. Selle käigus eraldub puidust hulk aineid: metanool, atsetoon, äädikhape ja teised, misjärel see muutub kivisöeks. Muide, puidu põletamine on ka pürolüüs, kuid hapniku olemasolu tõttu õhus süttivad eralduvad gaasid. See on see, mis põhjustab olemasolupõlemisel leegid.
Puit ei ole homogeenne, sellel on palju poore ja kapillaare. Sarnane struktuur on osaliselt säilinud ka sellest saadud söes. Sel põhjusel on sellel hea adsorptsioonivõime ja seda kasutatakse koos aktiivsöega.
Sellise kivisöe niiskusesisaldus on väga madal (umbes 3%), kuid pikaajalisel säilitamisel imab see niiskust õhust ja vee osakaal tõuseb 7-15%ni. Anorgaaniliste lisandite ja lenduvate ainete sisaldus on reguleeritud GOST-iga ning see ei tohiks ületada vastav alt 3% ja 20%. Elementide koostis sõltub tootmistehnoloogiast ja näeb välja ligikaudu järgmine:
- Süsinik 80–92%.
- Hapnik 5–15%.
- Vesinik 4–5%.
- Lämmastik ~0%.
- Väävel ~0%.
Söe keemiline valem näitab, et süsinikusisalduselt on see kivilähedane, kuid lisaks on selles vaid väike kogus põlemiseks mittevajalikke elemente (väävel ja lämmastik).
Aktiivsüsi
Aktiivsüsi on süsiniku tüüp, millel on suur pooride eripind, mis muudab selle veelgi imavamaks kui puit. Selle tootmiseks kasutatakse toorainena sütt ja kivisütt, aga ka kookospähkli koort. Lähteaine allutatakse aktiveerimisprotsessile. Selle olemus on avada ummistunud poorid kõrge temperatuuri, elektrolüütide lahuste või veeauruga.
Aktiveerimisprotsessi käigus muutub ainult aine struktuur, seega aktiivsöe keemiline valemidentne selle tooraine koostisega, millest see valmistati. Aktiivsöe niiskusesisaldus sõltub pooride eripinnast ja on tavaliselt alla 12%.
