الوزن النوعي والحجمي للفحم النباتي في 1 م³
الفحم النباتي مادة كربونية مسامية تنتج بتسخين الخشب من دون هواء أو مع كمية محدودة جدًا من الأكسجين. وتُسمى العملية التحلل الحراري أو التقطير الجاف للخشب. وتبدأ عادة فوق 280 °C وتُجرى في أفران أو وحدات تفحيم خاصة.
تعتمد جودة المنتج النهائي على عوامل عدة:
- نوع الخشب ورطوبته؛
- طريقة تسخين الكتلة الخشبية؛
- النظام الحراري؛
- نوع الفرن أو معدات التفحيم.
ينقسم الإنتاج اصطلاحيًا إلى مراحل:
- التجفيف الأولي للكتلة الخشبية؛
- التحلل الحراري للخشب ضمن نطاق محدد من الحرارة؛
- إبقاء المنتج النهائي ثم تبريده.
بعد الحرق، تكون كتلة المنتج النهائي أقل بوضوح عادة من كتلة الخشب الجاف الأصلي، بسبب خروج الرطوبة والمواد المتطايرة ونواتج تحلل الخشب.
الخصائص الفيزيائية والتركيب الكيميائي للفحم النباتي
يعتمد التركيب على درجة حرارة الإنتاج. فكلما ارتفعت زادت نسبة الكربون وانخفض محتوى الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين. وبفضل بنيته المسامية يتمتع الفحم بقدرة امتصاص جيدة.
ينبغي حمايته أثناء التخزين من الرطوبة والنار المكشوفة والظروف التي قد تسبب التسخين الذاتي. ويُفضّل حفظ الكميات الكبيرة في مكان جاف جيد التهوية مع الالتزام باشتراطات السلامة من الحرائق.
قد تكون القطع صغيرة أو كبيرة. وتوجد عمليًا مقاسات تقارب 6-12 مم وقطع كبيرة من 25 مم فأكثر.
تعتمد مؤشرات الحساب الأساسية على نوع الخشب وظروف الحرق، وترد القيم التقريبية في الجدول.
| نوع الفحم | الوزن الظاهري لـ1 م³ (كغ) | الكثافة (غ/سم³) | الوزن النوعي (كغ/م³) |
| فحم التنوب | 100-120 | 0,26 | 260 |
| فحم الصنوبر | 130-140 | 0,29 | 290 |
| فحم البتولا | 175-185 | 0,38 | 380 |
| فحم الزان | 195 | 0,45 | 450 |
تعتمد القيمة الحرارية على درجة الحرق والرطوبة وجودة الخام. وقد تبلغ الرطوبة نحو 2-4% بعد إخراجه من الفرن، ثم ترتفع إلى 7-15% أثناء التخزين. وقد تتراوح حرارة احتراق الفحم المنتج عند نحو 380-500 °C بين 7500 و8100 كيلو كالوري/كغ تقريبًا.
حساب المؤشرات المهمة للفحم النباتي الجاف
يتأثر الوزن بعد الإنتاج بـ:
- جودة الخشب ونوعه؛
- أبعاد المادة المحملة؛
- نوع وحدة التفحيم؛
- تقلبات الحرارة خلال مراحل التفحيم؛
- رطوبة المنتج النهائي أثناء التخزين.
يتغير الوزن النوعي بحسب نوع الخشب. وتبلغ القيمة لفحم البتولا نحو 0,38 غ/سم³، وللصنوبر نحو 0,29-0,30 غ/سم³، وللتنوب نحو 0,26 غ/سم³. أما لتقدير المخزون فتُستخدم غالبًا الكتلة الظاهرية للفحم الجاف لكل 1 م³.
مجالات استخدام الفحم النباتي
يُستخدم في الصناعة والحرف والحياة اليومية، ومن أبرز مجالاته:
- تعدين الحديد؛
- تعدين المعادن غير الحديدية؛
- إنتاج المواد الماصة ومواد الترشيح؛
- الصيدلة والمستحضرات الماصة؛
- الحدادة؛
- التدفئة المنزلية والطهي والمهام المنزلية.
وتنتج قدرته على الامتصاص من بنيته المسامية المتطورة.
الأسئلة الشائعة
كم يزن 1 م³ من الفحم النباتي؟
يعتمد الوزن الظاهري لـ1 م³ على نوع الخشب وحجم القطع. ويزن فحم التنوب نحو 100-120 كغ/م³، والصنوبر 130-140 كغ/م³، والبتولا 175-185 كغ/م³ تقريبًا.
ما الفرق بين الوزن الظاهري وكثافة الفحم النباتي؟
يراعي الوزن الظاهري الفراغات بين القطع في الكومة، بينما تخص الكثافة المادة نفسها. ولذلك يكون الوزن الظاهري أقل دائمًا بدرجة ملحوظة من كثافة المادة.
ما العوامل المؤثرة في وزن الفحم النباتي أثناء التخزين؟
تؤثر الرطوبة وحجم القطع ونوع الخشب ودرجة التفحيم والانضغاط أثناء التخزين. ويصبح الفحم أثقل عند ترطيبه.