Древесный уголь - это нелетучие углеродистые продукты термического разложения древесины, содержащие адсорбированные летучие продукты. Уголь древесный - чистое, экологически безопасное топливо, содержащее около 80 % углерода, сгорает практически необразуя сажи и копоти, длительное время сохраняя жар.
Широкое применение древесного угля обусловлено двумя основными свойствами - высокой пористостью и огромной теплотой сгорания. При горении выделяется огромное количество теплоты (30 000 кДж/кг), что позволяет активно использовать древесный уголь как эффективное топливо. Высокая пористость и низкая плотность характеризуют высокую адсорбционную способность. Древесный уголь обладает высокой пористостью вследствие его низкой плотности. Показатели готового продукта зависят от исходного сырья.

Сегодня в мире производиться около 23 млн. тонн древесного угля. Более 7,5 млн тонн из этого количест-ва делает Бразилия. Многолесная Россия производит немногим более 100000 тонн в год. В развивающихся странах он используется, прежде всего, в качестве топлива для бытовых нужд. В промышленных развитых странах основным потребителем древесного угля является промышленность. В 1999 году потребление древесного угля в США составило 820 тыс. тонн, в странах ЕЭС - 520 тыс. тонн, в Японии - 150 тыс. тонн. При этом годовые объёмы потребления угля постоянно растут. В России основным потребителем древесного угля всегда выступала промышленность, около 300 тыс. тонн в 1990 году.
Весь уголь, который используется, так или иначе, является древесным. Просто тот, который называют каменным (антрацит и пр.) – это дерево, которое пролежало в земле сотню миллионов лет. Сейчас в кузницах повсеместно пользуются каменным углем, но это сравнительно недавняя практика. Ковали только на древесном угле, и кузнецы были всегда привязаны к лесу – источнику дров. С наступлением промышленной революции каменный уголь начали добывать в шахтах, и он стал общедоступным.
Но есть преимущества древесного угля, по сравнению с каменным углем:
• Древесный уголь не загрязняет атмосферу, он чист – в нем нет серы и фосфора;
• На нем можно работать, при медленном дутье - металл будет гораздо меньше подвергаться окислительному воздействию, которое губит сталь при высоких температурах;
• Это возобновляемый ресурс, если его использовать разумно.
• Лес – растет, а природные запасы каменного угля рано или поздно закончатся.

Когда деревья погибают по естественным причинам и их биомасса разлагается, углекислота вновь переходит в свободное состояние. Поэтому образование углекислоты при сжигании, а также при термических и химических превращениях древесины не включается в баланс общих выбросов и рассматривается как естественный фон. Эта ситуация сформировала мировую тенденцию к вытеснению каменного угля и нефтепродуктов, традиционно использовавшихся в энергетике и технике, древесиной, выступающей теперь и как топливо, и как сырье для химических превращений.
Белая Книга ЕС ставит целью утроить использование биоэнергии к 2010 году. Наши соседи поэтому проявляют большой интерес к возможностям экспорта из России древесных отходов и полученных из них товарных продуктов.
Получение продуктов из древесины путем воздействия высокой температуры относится к числу древнейших технологий человечества. Археологические раскопки показывают, что еще пещерные люди знали древесный уголь. Его собирали на пожарищах или делали специально, засыпая золой тлеющие головни, и, укрываясь в пещере от непогоды, использовали как топливо, не вызывающее угара. Наверное, первый металл был выплавлен случайно, когда камни, которыми обложили очаг с горящими углями, оказались рудой. С начала бронзового века древесный уголь стал одной из основ развивающейся цивилизации.
Есть несколько разновидностей древесного угля, связанных с различной технологией изготовления и особенностями сырья. Например, в Японии очень велик спрос на так называемый «Белый уголь», выжигаемый из дальневосточного железного дуба. Некоторые зарубежные фирмы изготавливают в качестве топлива для каминов и грилей «Красный уголь», получаемый мягким углежжением при невысокой температуре. Предпочтительным сырьем для углежжения является твердолиственная древесина, поскольку из нее получается более прочный и плотный уголь.

Углежжение осуществляется с древнейших времен. В ХIV-XVII вв. древесный уголь использовался в основном в металлургической промышленности, для выплавки черных металлов и чугуна. Уголь жгли в специальных угольных ямах. Процесс жжения древесного угля не утратил своего значения сегодня. Древесный уголь нашел широкое применение в химической промышленности и сельском хозяйстве. Используется как сырье в производстве активных древесных сорбентов. В настоящее время древесный уголь выжигается по специальным технологиям в углевыжигательных печах, что позволяет получать более качественный продукт. Процесс углежжения можно считать безотходным производством. Но нужно учитывать, что основным сырьем для углежжения являются отходы лесотехнического комплекса и неделовая древесина, которая является побочным продуктом при лесозаготовке. Таким образом, целесообразность жжения древесного угля очень высока, так как имеет огромное значение для экологии окружающей среды и значительно повышает рентабельность лесоперерабатывающего комплекса.
Вплоть до недавнего времени древесный уголь предназначался главным образом для удовлетворения потребностей доменного производства, в связи с чем технология его получения и конструкция печей формировались с учетом запросов этой отрасли промышленности. В последние десятилетия появились новые потребители древесного угля и соответственно возникли дополнительные требования к его свойствам. Не исключена также возможность дальнейшего расширения сферы его использования в народном хозяйстве, что ставит вопрос о повышении качества древесного угля и, следовательно, о дальнейшем совершенствовании технологии его получения и конструктивного оформления технологического процесса.

Производство древесного угля, история и технологии изготовления:

Древесный уголь известен человеку со времен глубокой древности, хотя, по-видимому, долгое время он употреблялся лишь для простейших бытовых нужд. Начало использования древесного угля в промышленных целях точно не установлено. Хорошо известно лишь, что в обозримом историческом прошлом металлургическая промышленность, начиная с самых примитивных ее форм и до X IX века, базировалась на древесном угле. О выжигании древесного угля упоминается еще в работах древнегреческого естествоиспытателя Теофраста (372—287 лет до н.э.).
Древесный уголь в России производили еще издревле. На Руси существовала такая профессия - углежог, а древесный уголь продавался в рогожных кулях. Основным его потребителем была черная металлургия и прочая промышленность, в том числе пищевая. О производстве угля в России впервые официально упоминается в Новгородской таможенной грамоте в 1571 г. В то время главным потребителем древесного угля был доменный процесс. Чугун, выплавленный на древесном угле, давал высококачественные стали, которые в течение ряда столетий неизменно занимали одно из первых мест на мировом рынке. Поэтому организация рациональных методов углежжения в России была заботой многих русских изобретателей.Практически каждая русская деревня не могла обходиться без кузницы. Все кузнечные горны работали на древесном угле. В городах древесный уголь покупали не только кузнецы и трактирщики. Грели самовары и рядовые обыватели. Углежоги настолько активно переводили дерево на уголь, что царь Алексей Михайлович вынужден был запретить этот промысел вокруг Москвы во избежание полного сведения лесов. Древесный уголь являлся отходом при топке русской печи. Перед закрытием печной заслонки и вьюшки трубы недогоревшие угли с пода печи выметали и помещали в плотно закрытый чугунок.

Самыми распространенными способами получения угля были кучное и ямное углежжение. Вариантами кучного были "стог" и "кабан". Именно эти способы производства обеспечивали углем многочисленные кузницы, существовавшие почти в каждой деревне. Профессия углежога была очень распространенной и в России, и в европейских странах, и в Азии. У многих народов Африки до сих пор в очагах для приготовления пищи применяется только древесный уголь, и его заготавливают традиционными способами. Когда возникает разовая потребность в угле, ямное и кучное углежжение используют и в наше время. Эти виды углежжения не требуют вообще никаких материалов, кроме дров, дерна и воды. Но все эти технологии были достаточно примитивными, весь процесс мог продолжаться до месяца и требовал постоянного контроля и обслуживания. Все газообразные и жидкие (в парах) продукты распада (а это около двух третей от исходной массы абсолютно сухой древесины)выбрасывались в атмосферу. Массовое производствоугля по таким технологиям было возможно только в 17-18 веке, когда плотность населения была низкой и многие территории неосвоены.
С 19 века в России сталивнедряться простейшие кирпичные печи для изготовления угля. Урал принято считать первой родиной промышленного производства древесного угля на Руси. Демидовское чугунно-литейное производство поднялось только за счет древесного угля. Все решетки и другие виды чугунного литья, украшавшие Петербург, были сделаны на Урале. В первые годы Советской власти произошел возврат к кучному углежжению. Этот переход был вызван из-за развала промышленности. Уже после были построены крупные углевыжигательные заводы (Сява, Амзя, Молома, Верхняя Синячиха), которые обеспечивали относительно экологически чистое производство угля. Одновременно, особенно на Северном Урале продолжали работать разные модификации простейших кирпичных печей. Новый виток с появлением многочисленных вариантов экологически грязных металлических печей пришелся на постперестроечный период. Ослабление санитарного контроля, бесконтрольные вырубки стали основой развития кустарного углежжения в железных "бочках" с пристроенными топками различной модификации. В условиях бесконтрольности это дело стало привлекательным и им занялось множество предпринимателей. Некачественный уголь производился с очень низким выходом, но пользовался спросом.

В 21 веке наступает новый этап угольного производства. Создается ряд крупных предприятий по производству кристаллического кремния. Им нужно каждому на несколько порядков больше угля, чем производят кустарные установки. Их требования к качеству угля высоки. Их потребности могут быть удовлетворены только за счет грамотно организованного, достаточно крупного и экологически чистого производства. Такого типа углевыжигательные производства уже начали работу в ряде регионов России и продолжают строиться новые...

Древесный уголь – это микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа кислорода в специальных печах. Углевыжигательные печи позволяют производить высококачественный древесный уголь. Печи сертифицированы в соответствии со стандартами Российской Федерации, соответствуют требованиям нормативных документов и являются экологически безопасными для окружающей среды.
Выход древесного угля зависит от степени прокалки Угля с содержанием нелетучего углерода 80% можно получить до 35% от массы абсолютно сухой древесины, а с содержанием нелетучего углерода 90% менее 25% по массе. Плотность древесины разных пород разная. Поэтому 1 тонну угля можно получить из 7-8 кубометров березы и только из 11-12 кубометров мягколиственных пород.

Производство древесного угля: В специальную печь загружаются и поджигаются древесные поленья. После первичного прогорания древесины, в печи останавливают подачу кислорода. Начинаестя процесс обугливания (пиролиз). После охлаждения березовый уголь вынимают, просеивают и упаковывают. Превосходный древесный уголь готов.
ГОСТ на древесный уголь. Что касается ГОСТа на древесный уголь в России действует ГОСТ 7657-84 и ГОСТ 7657-94 "Уголь древесный марок А, Б, В". Физико-химические показатели древесного угля должны соответсвовать требованиям указанным в ГОСТе 7657-94

Технология производства древесного угля относительно проста, но все-таки требует определенной культуры производства. Иначе выход угля снижается, он получается более низкого качества. В настоящее время существует много аппаратов для углежжения. На нынешнем этапе развития наиболее приемлемы те технологические решения, которые могут быть использованы в условиях лесопромышленного предприятия и позволяют переработать отходы. При этом углевыжигательные аппараты должны отвечать следующим условиям:
• • производительность по сырью должна соответствовать объему отходов на предприятии (как правило, 3000–20000 м³ в год). Таким образом, исключаются дальние перевозки сырья, удорожающие производство;
• при небольшой производительности нецелесообразно перерабатывать жидкие продукты. Они должны сжигаться, покрывая потребность процесса в тепле;
• установка должна быть экологически чистой. Необходимо исключить выбросы в окружающую среду и загрязнения;
• установка должна быть простой в изготовлении. Транспортабельный вариант должен иметь возможность перемещения при передислокации лесозаготовок;
• установка должна быть проста в управлении, взрыво- и пожаробезопасна.



Широко применяется в промышленности как восстановитель. Его состав уникален: от любых других восстановителей древесный уголь отличается полным отсутствием серы и фосфора, присутствие которых меняет свойства восстановленных материалов. В этом качестве древесный уголь широко использовался еще в первой половине ХХ века. Однако такие потребители, как доменное производство, производство ферросплавов, нашли сейчас более дешевые восстановители. Вместе с тем в Бразилии чугун производится почти исключительно с использованием древесного угля. Расход угля составляет 0,5–0,7 тонны на тонну чугуна. Этот чугун, не содержащий фосфора, серы и других элементов, неизбежно попадающих в металл при использовании каменноугольного кокса, пользуется хорошим спросом и составляет важную экспортную статью доходов. Такой чугун имеет много преимуществ: он более ковок, менее хрупок, меньше поддается коррозии. Не случайно, что все чугунные решетки Петербурга ХVIII–XIX веков сделаны на уральских заводах Демидовых именно из чугуна, выплавленного на древесном угле. Эту технологию сохраняют 2 уральских завода в городах Куса и Касли. Там из этого чугуна отливают фигурные решетки, скульптуры, настольные фигурки и другие художественные изделия, требующие высокого качества поверхности и стойкости по отношению к атмосферным воздействиям.
Уголь древесный остался необходимым при выплавке лантанидов, редких и ценных металлов, например марганца. Его используют также и как покровный флюс при выплавке некоторых видов бронзы и латуни, никелевых сплавов (мельхиор, нейзильбер).
Исключительно древесный уголь применяется при производстве крис-таллического кремния для радиоэлектронной промышленности. В этом случае восстановитель должен быть абсолютно чистым, чтобы обеспечить диэлектрические свойства кремния. Высокие требования по чистоте предъявляются и к кремнию, используемому при выплавке кремнистых сплавов. И в этом случае для производства кремния используется в основном древесный уголь.
Важную роль играет производство активированных углей. Активированный уголь – это продукт с развитой внутренней поверхностью. В качестве адсорбента древесный уголь используют в пищевой промышленности для очистки водки, сахара и некоторых других продуктов. Активированные угли применяют для улавливания паров многих растворителей из воздуха вентиляционных систем и промышленных помещений, для задержания находящихся в воздухе вредных и ядовитых примесей (в промышленных и боевых противогазах). На кораблях активированным углем заполняют фильтры для очистки загрязненных стоков. Его применяют для выделения солей металлов, в том числе драгоценных, из растворов низких концентраций, для очистки промстоков и газовых выбросов, для регенерации воды и воздуха в замкнутых циклах, например в космосе и в подводных лодках, для опреснения воды и в других целях.
Производство карбюризатора играло важную оборонную роль в годы Великой Отечественной войны. Затем интерес к этому направлению использования угля ослаб и вновь возродился лишь во второй половине ХХ века.
Древесные угли применяют также в медицине и в сельском хозяйстве. Сорбиционные свойства угля используются при лечении некоторых отравлений и желудочно-кишечных заболеваний. В медицинских целях из него изготавливают таблетки или порошки для приема внутрь. В сельском хозяйстве измельченный древесный уголь вводят в рацион птиц, свиней, молодняка крупного рогатого скота. Угольную пыль вводят в почву при посадке корнеплодов и луковичных. Это дешевый и высокоэффективный способ борьбы с болезнями растений.

Производство угля для бытовых целей в последние годы сильно возросло и имеет тенденцию к дальнейшему росту. Его применяют для приготовления продуктов — гриль, на открытом огне: в ресторанах, предприятиях общественного питания и на отдыхе.
Древесный уголь идеален для приготовления разнообразных гастрономических блюд, наилучшим образом подходит для готовки шашлыков (из мяса, рыбы, птицы и др.) Используется на мангалах, грилях, барбекю, в шашлычницах, каминах, и печах любых видов, в том числе в твердотопливных котлах систем отопленияи и для растопки самоваров.

А использование такого возоб-новляемого источника энергии и сырья, как древесина и древесный уголь, способствует снижению выб-росов парниковых газов в атмосферу, что и отмечалось в материалах Киотского протокола. И в России при наличии «зеленого золота» – лесов – есть большие шансы для сохранения экологического равновесия.



В книге Вильгельма де Геннина «Абрисы», описывающей уральские заводы ХVIII века, есть глава про «угольное дело», в которой дотошно описывается, как следует выжигать древесный уголь. На рубку леса крестьян созывали к 20 марта. Вообще-то работа начиналась с апреля, потому что глубокий снег не позволял подбираться к стволам так, чтобы не оставлять высоких пней, но, по Геннину, расчет на то, что пока крестьяне разобьют стан, сложат шалаши, получат наряды — тут и апрель. На рубку отводился месяц. «А с мая месяца для пахоты и посеву хлеба отпущать крестьян из дровосеков в домы». Порядок такой. Рубить, «сколько возможно, близ коренья». Толстые поленья колоть, а те, которые в диаметре меньше двух вершков (вершок — 4,45 см), класть в поленницу целиком. «Годную сосну на валы, бабы, доски и другое строение, а березу на топорища и ладони, обходить и оных отнюдь рубить не велеть». Если в сосновом лесу попадутся березы, то с них кору надо соскоблить. И так далее. Рубка леса продолжится осенью. А с конца сентября и почти весь октябрь, до холодов, крестьяне таскали поленья на тока и складывали в кучи. В середине кучи поленья располагали так, чтобы получилась труба. А понизу к трубе шли несколько продушин. Куча покрывалась дерном толщиною в 1,2 вершка (около 7 см), дерн засыпался «доброю землею, а не песком и не щебнем». Куча (еще говорили «кабан») зажигалась с трубы. После этого с куреня нельзя было отлучаться ни днем ни ночью. От жигарей требовалось «жечь неторопко, чтобы не могло оставатца многих головень», но и чтобы не пережечь поленья. Поздней осенью крестьяне кучи ломали, разгребали уголь, а зимой вывозили его на завод.
Заводам Екатеринбурга, как свидетельствует де Геннин, требовалось 60780 коробов угля в год (короб — 20 пудов). Для этого надо было нарубить 15195 сажен дров и сложить 760 куч. Точная дата — 1733 год.
Это была очень тяжелая повинность. Не иначе — каторга.
В романе Евгения Федорова «Каменный пояс» есть эпизод, как Ивашка Грязнов, тот самый атаман, который позже, в пугачевские годы, попал на эту лесную каторгу. «От едкого дыма, копоти и смрада, которые беспрерывно вздымались от тлеющих под дерном дров, у жигарей разболелись глаза, тяжелым и неровным стало дыханье, у многих в груди появилась боль, сильное сердцебиение». По соседству с Ивашкой у кучи возился тщедушный мужичок Петр Фляжкин. Когда «кабан» угасал, он поднимался на верх кучи и раскапывал пошире трубу. Однажды ночью он, поднявшись к трубе, оступился и упал вниз в горящее пекло. Все закончилось тем, что Ивашка однажды схватил злобного куренного мастера, бросил его в костер и убежал с куреня.
Судя по всему, крестьяне-углежоги терпели куренную каторгу, безнадежно смирившись с ней, очень долго, а если бунтовали, то от отчаяния, без расчета на успех. В 1861 году углежоги Катавских заводов — крестьяне окрестных деревень числом более ста, собравшись, заявили управляющему Романову, что за 66,5 копейки за сажень дров работать отказываются, так как не могут свести концы с концами.
К сожалению, мы не знаем общей картины «угольного дела». Можно только предположить, что «на уголь» работали тысячи и тысячи крестьян, что были вырублены тысячи и тысячи гектаров леса, что уголь искалечил и погубил тысячи и тысячи жизней. За черный уголь было заплачено красной кровью.
Углежоги ХV III и ХI Х веков, разумеется, не знали, что производство, на которое их сгоняли в леса, было химическим. Поленья в кучах содержали в себе, если не вдаваться в тонкости, три элемента — углерод (почти половина), кислород (чуть меньше) и водород (совсем немного). В куче — при температуре 600, 700 градусов — дрова горят без горения, без пламени, без (почти без) кислорода. Кислород из воздуха все испортит — дрова сгорят, останется одна зола. Смысл как раз в том, чтобы изгнать из дров кислород и водород, оставить как можно больше углерода. Того самого углерода, который деревья на протяжении своей жизни (лет сто) потребляли из углекислого газа воздуха и копили в своей ткани.
<;BR> Сон о древесном угле предвещает неприятные ситуации и несчастья. Если уголь горит и светится, такой сон обещает обогащение и большие радости.
Надеемся, что во сне Вы будете видеть только горящий древесный уголь на веселом пикнике с друзьями.

Получение продуктов из древесины путем воздействия высокой температуры – древнейшая технология. Археологические раскопки показывают, что еще пещерные люди знали древесный уголь и, укрываясь в пещере от непогоды, использовали его как топливо.

В старину древесный уголь более всего требовался в кузнях, в плавильных печах, медицине. Изготавливали его в деревнях и продавали в городе. Существовала целая индустрия производства. Особым образом складывалась куча из поленьев размером со стог сена, засыпалась дёрном и поджигалась. В старой литературе встречаются схемы железной печки на колёсах, состоящей из большой загрузочной бочки и небольшой топки.

С именем династии Демидовых связано не только развитие металлургии на Урале, но и углежжение. На древесном угле получается высококачественный ковкий, пластичный чугун. Его особые свойства позволили создать замечательные чугунные ограды и многие памятники Петербурга. До сих пор этот чугун варят на Урале для художественного литья.

В начале Великой Отечественной войны боеспособность авиации во многом зависела от выработки этилацетата – основы самолетного лака. Этилацетат делали из уксусной кислоты, полученной при газификации древесины. За разработку технологии улавливания этого соединения трое лесохимиков — Деревягин, Ливеровский и Лямин — в разгар войны получили Сталинскую премию первой степени наравне с конструкторами оружия, создателями брони и взрывчатых веществ. Для того времени это была высшая мера признания заслуг и вклада в дело обороны.