La turba es el producto final de la peatificación. En el proceso general de conversión de residuos vegetales en carbón, también forma un producto intermedio de la formación del carbón. La composición de la turba, además de contener una gran cantidad de agua, también contiene componentes orgánicos e inorgánicos sólidos complejos.
1. Composición química de la turba
La composición química de la turba, además de contener una gran cantidad de agua, también incluye materia orgánica y minerales.
1. Materia orgánica de la turba
La materia orgánica de la turba incluye principalmente residuos vegetales no completamente descompuestos y humus. El contenido de materia orgánica se refiere al porcentaje de materia orgánica en la materia seca total de la turba. Entre los recursos de turba de mi país, la mayoría son turba herbácea eutrófica, con un contenido de materia orgánica que generalmente oscila entre el 50% y el 70%, aunque algunas son inferiores al 50%. El contenido de materia orgánica de otros tipos de turba, como el musgo herbáceo y la turba de musgo herbáceo leñoso, es generalmente del 70% al 30%, el contenido de materia orgánica de la turba es más del 80%, y algunos llegan hasta más del 90%; %.
Los tipos de residuos vegetales, el tiempo de acumulación de la turba y el grado de descomposición de la turba dan lugar a diferentes niveles de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y otros elementos en la materia orgánica de la turba.
El carbono es el principal elemento componente de la materia orgánica de la turba, con un contenido que oscila entre el 50% y el 60%, pudiendo llegar hasta más del 65%. Generalmente, el contenido de carbono de la turba leñosa es mayor, seguida de la turba herbácea y la turba cubierta de musgo es menor. Esto se relaciona principalmente con cambios en el contenido de carbono de las plantas que forman la turba. La acumulación de carbono es el resultado de la lenta condensación, deshidratación y deshidroxilación de los residuos vegetales debido a la acción de los microorganismos del ambiente pantanoso.
El contenido de hidrógeno en la materia orgánica de la turba está relacionado principalmente con el tipo de turba, y generalmente varía entre el 4,7% y el 7,5% Desde la turba oligotrófica hasta la turba eutrófica, el contenido de hidrógeno disminuye.
El contenido de oxígeno en la materia orgánica de la turba es del 30% al 40%. El contenido está afectado principalmente por las plantas que forman la turba y el grado de descomposición.
El nivel de contenido de nitrógeno y la forma en que existe están relacionados principalmente con el tipo de turba. La turba eutrófica tiene un alto contenido de nitrógeno, generalmente del 1,5% al 3,5%, y está dominada por el nitrógeno proteico y el nitrógeno heterocíclico, que representan el 91,9% del nitrógeno total. El contenido de nitrógeno de la turba herbácea en la turba eutrófica es mayor que el de la turba leñosa. ; turba oligotrófica El contenido de nitrógeno de la turba es bajo, generalmente del 0,8% al 1,2%.
El contenido de azufre en la materia orgánica de la turba es inferior al de otros diversos minerales combustibles sólidos, con un contenido medio del 0,3%, un máximo del 0,66% y un mínimo del 0,08%. Generalmente, el contenido de azufre es menor en la turba oligotrófica y mayor en la turba eutrófica.
Los componentes orgánicos de la materia orgánica de la turba son relativamente complejos e incluyen principalmente disolventes orgánicos (como benceno, alcohol de benceno (1:1), cloroformo, etc. Las sustancias extraídas de la turba se denominan colectivamente lípidos). o lípidos; las sustancias extraídas de la turba con agua caliente son sustancias solubles en agua, y las sustancias disueltas después de la hidrólisis en ácidos inorgánicos son sustancias fácilmente hidrolizables. La materia soluble en agua de la materia orgánica de la turba incluye principalmente compuestos orgánicos solubles en agua, como monosacáridos y ácidos orgánicos, y el contenido es generalmente bajo. Los productos fácilmente hidrolizables incluyen principalmente la hemicelulosa, que se compone de oligosacáridos y sustancias urónicas. El producto hidrolizable refractario es principalmente celulosa, que es un compuesto polimérico en cadena compuesto por una gran cantidad de grupos de glucosa. Los residuos no hidrolizables de la materia orgánica de la turba, es decir, sustancias no hidrolizables, incluyen principalmente lignina, cutina y sustancias de corcho.
En la materia orgánica de la turba, se llama ácido húmico a la sustancia extraída de la turba con una solución alcalina diluida, que es un componente característico de la turba. El ácido húmico no es un compuesto orgánico único, sino una mezcla compleja de ácidos carboxílicos hidroxiaromáticos similares con diferentes tamaños moleculares y diferentes estructuras. El ácido húmico tiene un alto contenido en la materia orgánica de la turba, generalmente representa del 20% al 40% de la materia seca de la turba, y algunos llegan hasta el 50% o más. El contenido de ácido húmico de la turba formada por plantas leñosas es de aproximadamente el 40 %, el contenido de la turba herbácea es del 30 % al 40 % y la turba de musgo contiene el contenido de ácido húmico más bajo, generalmente menos del 20 %. Según la solubilidad y el color en diferentes solventes, el ácido húmico extraído directamente con una solución alcalina generalmente se divide en la parte soluble en ácido, llamada ácido fúlvico (o ácido fúlvico) la parte soluble en solventes como acetona o etanol, llamada húmico marrón; ácido; la parte precipitada final se llama ácido húmico negro. Debido a los diferentes tipos de turba, el contenido de ácido húmico de estos diferentes componentes es diferente.
2. Minerales de turba
Los minerales de turba también son una parte importante del material de turba.
La fuente de minerales, por un lado, es el movimiento de minerales hacia la turba y su acumulación bajo la acción del agua, el viento y otras fuerzas, por otro lado, proviene de las propias plantas que forman la turba;
El agua subterránea, el agua de ríos y lagos, la escorrentía superficial, el agua de deshielo y la precipitación atmosférica son los factores más activos que promueven la acumulación de minerales en la turba. Varios minerales transportados por el agua corriente se depositan mediante deposición mecánica. , La precipitación química, la absorción de intercambio y la adsorción física se pueden convertir en componentes de la turba. El viento puede transportar grandes cantidades de finas partículas minerales a la turba. En algunas zonas con actividad volcánica, las cenizas volcánicas también son una fuente de minerales de turba. Debido a que las turberas se ven afectadas por factores como la ubicación del desarrollo, el número y la frecuencia de las eyecciones de fuego, etc., el estado de existencia de los minerales es diferente. Algunos pueden agruparse en capas, intercalados con capas de turba; otros están dispersos. Este estado de ocurrencia ocurre a menudo en pantanos de turba que están lejos de la actividad volcánica y tienen menos erupción de material volcánico. La mezcla de cenizas volcánicas no sólo aumenta el contenido mineral de la turba, sino que también cambia la situación de la formación de turberas con baja abundancia de nutrientes.
Los minerales de turba procedentes del agua, el viento y otras fuentes de energía no sólo constituyen la mayor parte de la materia inorgánica de la turba en cantidad, sino que su formación y características están controladas por muchos factores ambientales sedimentarios. Los más comunes incluyen óxidos, hidróxidos, carbonatos, etc.; entre los minerales inorgánicos, los más comunes son el cuarzo y los minerales arcillosos secundarios.
Los minerales de la turba oligotrófica proceden principalmente de las propias plantas, salvo una pequeña cantidad de la precipitación atmosférica y la acción del viento, por lo que el contenido en cenizas de la turba es bajo. La turba eutrófica tiene un alto contenido de cenizas, generalmente del 10% al 40%, y hasta el 70%.
En la composición de las cenizas de la turba existen muchos tipos de elementos, principalmente silicio, calcio, magnesio, hierro, aluminio, potasio, sodio, etc. Generalmente, el contenido de silicio es dominante, seguido del hierro, aluminio o calcio, el contenido de magnesio y los elementos de potasio y sodio son menores. Debido a las diferencias en el tipo de turba, las características del suministro de agua, la litología circundante y las condiciones redox, la composición de las cenizas de turba es diferente en estructura y contenido.
Además de los elementos anteriores, los minerales de turba también contienen muy pocos oligoelementos. Debido a las características de la turba y a la influencia de su entorno de formación, el contenido de oligoelementos en la turba es muy bajo, generalmente (1~500)×10-6. En estado natural, los oligoelementos de la turba se encuentran en su mayoría en un estado de baja valencia, por lo que son muy activos y se eliminan fácilmente. El contenido de oligoelementos tiende a correlacionarse positivamente con el contenido de cenizas de turba. Los diferentes tipos de formación y desarrollo de turba tienen diferentes contenidos de oligoelementos.
2. Las principales propiedades físicas y químicas de la turba
Las propiedades de la turba reflejan el entorno en el que se forma y evoluciona la turba. Refleja directa o indirectamente la composición química de la turba. lo cual es importante para la evaluación. El procesamiento y utilización de la turba es de gran importancia.
1. Grado de descomposición
El grado de descomposición de la turba se refiere al contenido relativo de materiales estructurales celulares perdidos debido a la descomposición en los residuos vegetales, es decir, el humus amorfo de la turba representa la proporción de materia orgánica. El grado de descomposición indica la intensidad de la descomposición de la turba y refleja hasta cierto punto el grado de peatización. Por lo tanto, es una de las bases importantes para evaluar la calidad de la turba y la dirección de procesamiento y utilización.
2. Las propiedades de la turba para contener agua
Debido a que la turba es rica en materia orgánica y tiene una estructura dispersa, suelta y porosa, la turba tiene la capacidad de absorber y retener una gran cantidad de materia orgánica. cantidad de agua. Tiene dos métodos de expresión: humedad y capacidad de retención de agua. La humedad de la turba se refiere al porcentaje (%) de la humedad contenida en la turba con respecto a la masa total de turba (materia seca + humedad). La capacidad de retención de agua de la turba se refiere al porcentaje (%) del contenido de agua en la turba con respecto a la masa de materia seca de la turba. Las propiedades de la turba como contenido de agua no solo están relacionadas con el tipo de turba y las condiciones hidrológicas cuando se formó la turba, sino también con el grado de descomposición de la turba, el contenido de cenizas, las especies de residuos vegetales, etc.
3. Densidad y densidad aparente de la turba
Cuando se seca, la turba es liviana, con densidad y densidad aparente pequeñas. Esta es una propiedad física típica que la diferencia de otros sólidos. minerales combustibles. La densidad de la turba es generalmente de 1,20 a 1,60 g/cm3, la densidad de la turba de musgo es generalmente de 1,10 a 1,30 g/cm3 y la densidad de la turba leñosa y la turba herbácea es ligeramente mayor, de 1,40 a 1,70 g/cm3. La densidad de la turba se ve afectada por su contenido mineral y su grado de descomposición.
La densidad aparente de la turba en su estado natural se denomina densidad aparente húmeda, que generalmente es de 1,00 a 1,30 g/cm3; la densidad aparente después del secado o secado al aire se denomina densidad aparente seca, que; es generalmente de 0,2 a 0,58 g/cm3.
4. La estructura y color de la turba
La estructura de la turba es suelta y porosa, y su estabilidad mecánica es pobre. Esto está relacionado con las especies vegetales que forman la turba. el grado de descomposición y el contenido mineral. Por ejemplo, la turba de turba tiene una estructura suelta similar a una esponja, la turba herbácea generalmente tiene una estructura fibrosa, la turba leñosa tiene una estructura de bloques pequeños, etc.
El color de la turba está determinado principalmente por el color de la especie vegetal de turba. Por ejemplo, la turba suele mantener el color amarillo claro de la planta original. El color de la turba se vuelve cada vez más oscuro a medida que aumenta el grado de descomposición, hasta convertirse finalmente en el color negro del humus. El color de la turba en su estado natural se vuelve más claro a medida que aumenta el contenido de agua. El color de la turba también está relacionado con la influencia de los minerales autigénicos de la turba. Por ejemplo, cuando se contiene mineral de hierro azul, se agrega azul; cuando se contiene siderita, se agrega verde claro.
5. La inflamabilidad de la turba
Debido a que la turba contiene una gran cantidad de materia orgánica, es inflamable, lo que suele expresarse en términos de poder calorífico. Factores como la composición elemental, la composición de los componentes, el grado de descomposición, la humedad y el contenido de cenizas de la materia orgánica de la turba afectan el poder calorífico de la turba. El poder calorífico de la turba en mi país es mayoritariamente de 10 a 12 MJ/kg, y el más alto puede superar los 16,5 MJ/kg.
3. Tipos de turba
Según la composición vegetal original de la turba, la turba se puede dividir en turba herbácea, turba leñosa y turba cubierta de musgo.
La turba herbácea está compuesta principalmente por diversos residuos de plantas herbáceas, generalmente dominadas por juncias, siendo las más comunes el carex y los juncos, en ocasiones mezclados con malas hierbas y musgo gris, y generalmente turba herbácea. Los residuos representan más de la mitad del total de residuos orgánicos en la turba. Este tipo de turba tiene un mayor contenido de cenizas, una descomposición más fuerte, un pH de ligeramente ácido a ligeramente alcalino, menos contenido de agua que otras turbas, color oscuro y poca elasticidad. La mayor parte de la turba en mi país pertenece a este tipo.
La turba leñosa se forma principalmente por turbificación de ramas, raíces, frutos, hojas, etc. de árboles y arbustos. El contenido de residuos de materia vegetal leñosa representa más de la mitad del total de residuos orgánicos de la turba. Los residuos de plantas leñosas contienen más lignina, que se descompone más lentamente. Por lo tanto, durante el proceso de peatización, los residuos débilmente descompuestos suelen conservarse mejor en forma de fragmentos, mientras que los residuos fuertemente descompuestos forman migajas. Este tipo de turba generalmente tiene menor contenido de cenizas que la turba herbácea, menor contenido de agua, color marrón rojizo y poca elasticidad. Existe en nuestro país una pequeña cantidad de turba que entra en esta categoría.
La turba de musgo está compuesta principalmente por residuos de plantas oligotróficas como el musgo sphagnum, que representa más de la mitad del total de residuos orgánicos, y se mezcla mayoritariamente con una pequeña cantidad de musgo y residuos de plantas leñosas. Generalmente generados en ambientes ácidos y fuertemente ácidos, a menudo se les llama turberas amargas. Este tipo de turba tiene el menor contenido de cenizas y el mayor contenido de humedad. Debido a su lenta descomposición, las fibras están bien conservadas, son de color claro y de gran elasticidad. Este tipo de turba es muy raro en mi país y sólo se distribuye en pequeñas cantidades en las montañas Khingan Mayor y Menor y otras zonas de alta montaña.