Угљен,дрвени угаљ илићумур се добија сувомдестилацијомдрвета, сагоревањем уз минималну количинукисеоника (карбонизација). У зависности од одабира сировина и начином производње добија се: угљен за цртање (угаљ за цртање), медицински угаљ (најчешће за регулисање варења), и индустријски или ковачки угљен или ћумур.
Дрвени угљен јегориво које настаје при термичкој разградњи сухогдрва (13 до 18% влаге) безкисеоника при загревању изнад 275°C (пиролиза). Дрвени угљен је мешавина органских једињења са 81 до 90%угљеника, 3%водоника, 6%кисеоника, 1%азота, 6%влаге и 1-2%пепела. Дрвени угљен даје одличнутоплоту, а врло малодима ипламена. Дрвени угљен се употребљава и у друге корисне сврхе: приликом израде плинских маски, филтера за прочишћавање воде, за израдуоловака, за премазе за политуру, зазубне пасте и у медицини. То је црна спужваста маса која остаје кад органска материја, животињског или биљног подрекла, делимично изгори. То је, тако рећи, скоро чистиугљеник. Комади дрвеног угљена, начињена одврбе, службеуметницима каооловке за цртање.[1]
Активни угаљ.Штапићи угљена Природан иПресованУгљен у облику оловкеПресек крозкарбуницу.Слагање дрва у круг у два или три нивоа пре покривања с лишћем и травом, и самог паљења. (око 1890.)Стара напуштена пећ за добивање дрвеног угља (у близини Вокера,Аризона,САД).Разне врстесликарског угљена.Дрвени угљен добивен од пиљевине.Зрнца бездимногбарута имају око 15% дрвеног угљена.Малабиоелектрана на дрвни отпад уАустрији инсталиране снаге 1MW.Камион погоњендрвним гасом.
Дрвени угљен,угаљ,карбун,ћумур, користио се током готово читаве историје човечанства, а први трагови потичу још од пре 30 000 година, када су њиме нацртани први пећински цртежи. Његова производња датира још избронзаног доба и била је кључна за развитакметалургије (плитко огњиште) све до прелаза на фосилни угљен почетком 18. века (кокс). Међутим, дрвени угљен (лат.carbo vegetabilis), и каосировина и каогориво, још се и данас користи широм света у различите сврхе: у металургији при производњи феролегура; у хемијској индустрији као технолошки важан материјал за добијањеактивног угља; у медицини (још га јеХипократ препоручивао као антитоксин); у војној индустрији (барут); у домаћинствима и угоститељству најчешће као гориво за роштиље.
Угљен се може правити од дрвета или од животињских костију кад их спаљују или загревају да би се из њих издвојила вода и испарљиве материје. Угљен који се добија од костију зове се животињски угаљ и врло је корисно средство за прављење филтера (јер упија нечистоће), за бојадисање предмета и за одстрањивање непријатног мириса.
Једна врста црнила за справљање штампарске боје у ствари је чађ која се добија сагоревањем смоле, терпентина, катрана, уља или масти уз минимално присуство ваздуха.
Постоје три начина справљања дрвеног угља.
Први начин: гомила дрва се прекрије земљом или бусењем, запали и остави да тихо тиња. Овај начин употребљава се већ стотинама година по шумама северне Европе. Међутим, ту остају неискоришћени гасови који се том приликом стварају.[2]
Други начин: дрва се наслажу у гвоздене посуде које се сместе у огромне пећнице. Кад се ватра разгори, смањи се довод ваздуха. Дрва се полако претварају у дрвени угаљ. Гасови, који се том приликом ослобађају, сакупљају се у другој комори у којој се згусну у стварају корисне производе као што су дрвни алкохол исирћетна киселина.
Трећи начин: Одсећи гранчицуврбе и оставити у тихој ватри , или на жару више-мање 3 минута у зависности од јачине ватре и дебљине врбине гранчице. Тако се добија угљени штапић.
Занатлије које су се бавиле занатском производњом угљена или ћумура се називају„ћумурџије”.[3]
Традиционална производња дрвеног угљена тренутно је превладавајућатехника производње, која се не исказује у количинама произведеног дрвеног угљена, већ у броју људи који раде у производњи. Количина традиционално произведеног дрвеног угљена, у којој је ангажирано више од 800 људи, мање или више је једнака количини коју произведе један индустријски погон за производњу дрвеног угљена с 26 запослених.
Традиционална производња дрвеног угљена углавном се одвија у руралним подручјима у близинисировине (шумска подручја). Постоје две подгрупе традиционалних произвођача. Обе потичу из породичне традиције. У једној су групи остали повремени произвођачи, а другу чине регистровани произвођачи дрвеног угљена којима то представља пословну делатност. Традиционална производња дрвеног угљена у цигленим пећима је радно интензивна делатност. Треба напоменути како је на пећима забележен знатан број појединачних побољшања. Побољшања су извршена у циљу побољшања делотворности карбонизације или скраћења поступкапроизводње дрвеног угљена (на 3 дана).
Традиционални произвођачи предложили су поделу традиционалне мале и средњевелике производње дрвеног угљена, с привредног гледишта, на четири главна дела:
За градњу пећи користе се старе пунеопеке, челична мрежа,челик заармирање, челична врата и покровна плоча,цемент,креч,шљунак,песак иглина. На темељу искуства традиционалних произвођача дрвеног угљена, животни век циглених пећи се процењује на 8 година, уз један производни циклус месечно. Количина дрвне улазне сировине по једној пећи износи отприлике 27,51 m3, а количина добијеног дрвеног угљена 4 680килограма.
Дрвени угљен се производи из различитих врста дрва, врло често одбукве играба. Занимљиво је приметити како нерегистровани произвођачи знају да се употребом искључиво букве и граба за производњу дрвеног угљена добија дрвени угљен највишекаквоће. У поступку оптимизације производње они мешају две наведене врсте дрва с осталима у односу 70:30, како би добили дрвени угљентржишне каквоће. Надаље, улазно дрво се такође меша и према облику, како би се постигло сагоревање с пожељним својствима. Дрво се купује на јавним распродајама или се прикупља из шуме уз допуштењешумара. Извлачење дрва из шуме уобичајени је део праксе управљања шумама када произвођачи дрвеног угљена чисте шуму након преборне сече у младим шумама (20 – 30 година). Уобичајена накнада за њихов рад је прикупљено дрво, без наплате. Поступак се може разделити на два дела: сеча дрва и припрема тепревоз. Произвођачи дрвеног угљена радије прикупљају дрво из шума уместо куповине на јавним лицитацијама, будући да се утрошени рад често не сматра трошком.
Процес карбонизације траје од 10 до 15 дана, зависно од врсте дрва и уделувлаге. Поступакхлађења таје 7 до 8 дана, а произвођачи понекад користеводу како би убрзали хлађење, што значајно снижава каквоћу дрвеног угљена.
Постоје многобројни поступци карбонизације дрва који зависе од традиције, локалне средине, врсте улазне сировине,климатских услова, доступности и цене радне снаге, доступнихтехнологија, намене дрвеног угљена, потражњи на тржишту, итд. Без обзира на то, све технике карбонизације могу се поделити према три основна поступка, а то су:
Унутрашње загревање,
Спољашње загревање,
Загревање с рециркулираним гасом.
Наведене се технике међусобно разликују по критеријимаефикасности и дужине поступка карбонизације. Ефикасност производње дрвеног угља утврђује однос тежине искоришћене улазнесировине (улаз) и добијеног дрвеног угља (излаз). Процес карбонизације укључује припрему улазне сировине (сушење), карбонизацију и хлађење дрвеног угља.
Поступак унутрашњег загревања се користи у традиционалној производњи дрвеног угљена у јамама ипећима, у којој се део улазне сировине сагорева под контролисаним протокомваздуха, како би се добила топлота потребна за карбонизацију преосталог дрва. Очекивана ефикасност је до 30%, а дужина производног поступка варира од 6 до 30 дана. Поступком ЦМЛ побољшава се поступак унутрашњег загрејавања уз скраћивање производног поступка на 22 до 24 сата.
Поступак ЦМЛ се темељи на конвенционалном систему с деломичним сагоревањем (пиролиза), а повезан је с посебном јединицом за обрадугаса, што омогућује сагоревање пиролитичких гасова насталих карбонизацијом дрва. Поступак ЦМЛ се надзире аутоматским системом за континуирани надзор и управљање. Укупни производни капацитет стандардне јединице од 12 пећи је око 3 000тона дрвеног угљена годишње, а енергетски садржај карбонизацијског гаса износи 3,6MW/тона. Капацитет погона за карбонизацију се тешко повећава након изградње погона, будући да су посуде обложене ватросталнимбетоном и повезане цевима са средишњом комором за сагоревање. У пракси број челичнихреторти се мења од 4 до 12. Процесни модул се састоји од 12 повезанихцилиндричних пећи, свака капацитета 16 m3. Ваздух за поступак карбонизације у свакој се пећи надзире ручнимвентилима смештеним на доњем делу пећи. Пиролитичке паре се исисавају на врху.
Поступак спољашњег загревања често се назива карбонизација уреторти, будући да се карбонизација одвија у реторти која се греје споља, а у реактор не улазикисеоник. Основни модел обично се састоји од парова посуда у којима се прва посуда греје помоћу спољашњег извора енергије. Након почетка пиролизе, паре дрвеног оцта се преносе у комору за сагоревање и сагоревају, чиме се добива енергија за загрејавање друге посуде. Након почетног паљења из спољног извора, поступак користи влаституенергију – екстрахиранепаре из једне посуде користе се у процесу карбонизације који се одвија у другој посуди. Карбонизација с спољашњим загревањем је непрекинути поступак карбонизације.
CTR систем (енг.Carbo Twin Retort) користи поступак спољног загрејавања за поступак карбонизације. Ефикасност износи до 32%, а поступак карбонизације траје 24 сата.
У поступку загрејавања с рециркулисанимгасом, паре дрвеног сирћета које су сагореле у спољашњој комори за сагоревање, усмеравају се у реактор у ком долазе у непосредни контакт с улазном сировином. Ефикасност достиже и до 34%, а поступак карбонизације траје од 16 до 20 сати. Најважнији представници ове технологије суДегуса иЛамбиот непрекинути поступци карбонизације.
За прављење угљена за цртање најбоље је, за процес дестилације, користитиврбово илибрезинодрво - танки прутићи.
Угљен се користи зацртање попапирној, мало грубљој подлози (најбољи је сиви пакпапир илиакварел папир) јер он оставља сув, мекан и ситно прашинаст траг који се по потреби може и размазивати - сенчити - руком, ватом или сликарским пуферима. Ситна прашина која остаје после повлачења угљена по папиру може, а и не мора, бити саставни деоцртежа.
Предност угљена је у томе што се лако скида - брише са подлоге - па се могу, у току цртања, вршити сталне корекцијецртежа или се та његова особина користи за добијање финих прелаза из светлог у тамно.
Постоје посебне гумице којима се брише угљен, направљене су од сирове, живе гуме (гњецаве гуме), па се њимане брише угљен већ се јачим притискањем на подлогу угљенупија у гуму.
Постоје три врсте угљена за цртање:
Природни мекани угљен - Танки прутићи меканог угљена
Пресован угљен - Компактна, тврда, упресована прашина угљена. Овај угљен се тешко брише, али се њиме могу извлачити и танке линије, а сенчење се не изводи брисањем већ јачим или слабијим притиском на подлогу.
Угљен у праху - Угљена прашина - пудер, која се наноси и утрљава у подлогу. Утрљавање се врши пуферима или уроланим папиром у облику оловке.
Цртеж који је изведен угљеном, јер није постојан материјал - лако се скида, мора се фиксирати за папир. За фиксирање се могу користити фиксири који се могу купити у радњама, а може се фиксирати млеком, лаком за косу или шпиритусом.
Дрвени угаљ је слаб проводник топлоте, па се зато употребљава као топлотниизолатор. Користи се у изради заштитних маски (гас-маски), пошто упија штетне гасове.
.jpg)
