Металлургические флюсы

Формирование шлаков — это процесс, требующий особых материалов. Их называют флюсами.
Среди них популярны: боксит, шамотный бой, известь, плавиковый шпат, известняк. Каждый вид флюса имеет уникальные особенности. Так как они входят в состав шихты, помещенной в агрегаты для плавления стали, то они должны иметь подходящие технологические характеристики.

Боксит ускоряет образование шлаков. При этом создается необходимый уровень вязкости сырья, формируемого в мартеновских печах. Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₂ – составляющие материала. Кремнезем влияет на футеровку агрегата, снижая её стойкость. При этом объём шлака увеличивается. Оптимальное количество соединения в боксите — 10 – 12 %. Глинозем оказывает положительное воздействие на шлак. Благодаря нему достигается необходимый эффект.

При перевозке и хранении боксита важно обеспечить уровень влажности сырья, не превышающий двадцати процентов, чтобы защитить груз от непредвиденных потерь.

Перед началом использования, его нужно хорошо просушить. Необходимо тщательно провести эту процедуру, так как излишки влаги снизят полезные свойства боксита. Затем его помещают в сталеплавильную установку для увеличения скорости образования шлака.

Выделяют различные марки боксита, отличающиеся своими свойствами. К примеру, Б-6 содержит от 37 % Al₂O₃. При этом содержание серы и P₂O₃ не превышает 0,2 % и 0,6 % соответственно. SiO₂ и Al₂O₃ больше 2,1 процента.

Еще один вид флюса — это шамотный бой. Электрические сталеплавильные агрегаты — его основное место применения. В дуговых печах шамотный бой влияет на уровень вязкости шлака. Такой эффект достигается за счет отсутствия оксидов железа и воды. Однако. Содержащийся в шамотном бое кремнезём из-за своего количества может увеличить количество шлака. Кроме него, в состав флюса входит от тридцати до сорока процентов Al

2O₃ и SiO₂, менее 1 % Fe₂BO₃.

Следующий вид — известняк используется в больших объёмах. Это природный вид кальцита. Такое количество флюса при производстве продукта скрап-рудным процессом снижает температуру в режиме конвертерной плавки. При повышении температуры кальцит диссоциирует следующим образом:

 

Здесь приставлена химическая реакция, происходящая в мартеновской печи при завалке плавки. Как показано на рисунке, известняком поглощается тепло. Но наилучший эффект достигается за счет извести, так как тепловой баланс улучшается. Но известь обладает особыми свойствами, требующих больших затрат на её хранение и производство. Поэтому для мартеновских отделений, работающих в скрап-рудном режиме используют известняк. Он не требует особых условий хранения и доступен в больших количествах. Начальный период плавки отличается высоким уровнем тепла, так как факел нагревает ванну.

После того, как происходит подача известняка, температура снижается, поэтому следует принять дополнительные меры. Содержимое ванны перемешивается с углекислым газом. Он выделяется при диссоциации кальцита. Это позволяет улучшить теплопередачу между факелом и ванной. Почти половина от общего количества кислорода используется для того, чтобы окисление произошло быстрее. Однако, известь более качественный продукт, прошедший дополнительную обработку, позволит существенно снизить затраченное время на процесс плавления. Поэтому в процессе доводки используют ее.

Еленовское и Новортоицкое месторождение обеспечивает известняком Юг Украины. Флюс, использующийся на предприятиях это региона, содержит 0,01 % фосфора, 0,04 % серы, 2 — 4 % оксида серы и алюминия и до 54 % оксида кальция. Другой вид известняка смешанный с доломитом содержит около 14 % оксида магния.

Продукт термической обработки известняка называют известью. Процесс обжига проходит в трубчатых, шахтных, а также в печах с кипящим слоем. Содержание топлива оказывает влияние на получившийся продукт. Например, при использовании сернистого кокса в извести можно обнаружить до 0,3 % серы. Такая сера слабо справляется с ролью десульфуратора. Оптимальным топливом для получения извести, с низким содержанием серы, является природный газ.

Обжиг определяет металлургические параметры извести. Если обжиг был произведен «мягким способом», при котором её быстро нагревают до максимальной температуры и быстро понижают температуру, то в ней буде больше пор и трещин. Такой флюс быстро растворяется в шлаке. Важно не допускать процесса перекристаллизации, он происходит, если известь слишком долго находится под воздействием высоких температур. Металлургические свойства такой извести оставляют желать лучшего, так как ее скорость растворения низкая.

Известь гигроскопична, уже на воздухе она поглощает влагу из атмосферы. В результате химической реакции образуется Ca(OH)₂

.Такая известь не пригодна к использованию в металлургии. На диссоциацию полученного соединения уйдет больше топлива. Большое количество водорода низкое количества порошка гидроксида кальция — типичный результат использования гидратированной серы.

Чтобы этот флюс не поглощал влагу, нужно создать специальные условия. Для хранения извести подойдет бункер закрытого типа. При этом полезные свойства извести сохраняет на протяжении первых суток до подачи в сталеплавильный агрегат. Чтобы избавиться от последствий хранения извести на открытом воздухе, в металлургии применяют «недопал». Это продукт частичного обжига известняка. Его химический состав — 10 – 14 % CO

2, Ca — до 85 %, и 4 % SiO₂. Такое соотношение снижает гигроскопичность.

Оптимальный размер блока извести не должен превышать 150 мм в мартеновских печах. Конвертерный метод плавки стали требует куски размером от 10 до 50 мм. Эти размеры позволяют флюсу полностью раствориться в шлаке.

Флюорит — это природная форма существования плавикового шпата (CaF₂). Он повышает скорость растворения извести, формируя подвижный высокоосновной шлак. Такой результат достигается за счет химического состава флюса. Плавиковый шпат содержит от 90 до 95 % CaF₂ и менее 5 % SiO

2.

Однако, слабое распространение и высокая стоимость снижает круг его применения. Основной ареал применения плавикового шпата дуговые электросталеплавильные печи, при выплавке стали. В минимальных количествах его используют в производстве стали. При этом оно должно проходить кислородных конвертерах на основе двух-шлаковой технологии. Содержание флюса не должно превышать 2 % от массы металла.

Флюс в металлургии | это… Что такое Флюс в металлургии?

Толкование

Флюс в металлургии

Флюсами, или плавнями, называются примеси, прибавляемые при выплавке металлов с целью образования шлака надлежащей степени плавкости. Впрочем, часто Ф. называются также примеси, прибавленные с целью разложить то или другое металлическое соединение или растворить металл или его соединения в массе прибавленного вещества и т. д. (см. Шлаки и Шихта). Выбор Ф. зависит от рода плавки и от состава руд. Например, при руде, богатой глиноземом и кремнеземом, Ф. должен быть известковым или магнезиальным — этот случай имеет место на 9/10 всех чугуноплавильных заводов. Чистый известняк состоит из 56 % извести и 44 % угольной кислоты. Чтобы ввести в шихту 100 част. извести, надо 178,6 известняка. Конечно, можно прибавлять в печь и прямо известь, но это делается сравнительно редко. Известняки, содержащие окаменелости, иногда содержат много фосфора, что часто нежелательно; поэтому предварительный анализ известняков составляет существенную необходимость. Лучше всех мраморовидные, кристаллические известняки; мел применяется редко. Доломит, содержащий в среднем 60 % углекислого кальция и 40 % углекислого магния, находит себе также применение при плавке — он дает более легкоплавкие шлаки, чем чистый известняк. В доменном производстве главная цель применения Φ. — это связать кремнезем железной руды. Естественно, что чем меньше сам известняк содержит кремнезема, тем лучше.

Кварц и другие минералы, содержащие кремнезем, — песчаники, роговые обманки, гранаты, полевые шпаты, базальты и т. д. — применяются при рудах очень богатых основаниями. Силикаты легче чистого кварца вступают в соединения и плавятся. Плавиковый шпат действует на шлаки чрезвычайно разжижающим образом. Температура плавления шлака им также сильно понижается. Дороговизна его и разъедание им стенок печи мешают его рядовому применению. В домну плавиковый шпат вводится в случае расстройства хода печи; иногда его засаживают в какое-нибудь определенное место печи, чтобы удалить образовавшиеся там настыли. Глинистые сланцы применяются в виде Ф. при сильно известковистых рудах. Железо присаживается при плавке свинцовых, сурьмяных, ртутных руд главнейше для разложения руды: PbS + Fe = Pb + FeS. Руды мышьяка и сурьмы служат плавнями при плавке на кобальт и никель. Свинец служит для собирания золота и серебра при плавке медных руд. Металлические окислы присаживаются для различных целей: при пудлинговании — при рафинировании меди — для разделения металлов; для образования жидких шлаков — как сильные основания (плавка меди) и т. д. Шлаки того же или другого процесса служат также флюсами; действие их зависит от их состава.

А. Митинский. Δ.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907.

Поможем решить контрольную работу

• Флюршейм
• Апсида

Полезное

11.9 Какие еще потоки важны?

11.9 Какие другие потоки важны?

До сих пор мы фокусировались на потоке явного тепла, но турбулентность создает другие вертикальные потоки. Существует много вертикальных турбулентных потоков, но два важных из них — это поток скрытого тепла , который включает вертикальный перенос водяного пара, и поток горизонтального импульса , который включает вертикальный перенос горизонтального ветра.

Скрытый тепловой поток

Для целей данного обсуждения используйте удельную влажность, q . Есть среднее значение для q на разных высотах, а есть кинематический вихревой поток. Используя те же методы, что и раньше, мы находим, что кинематический поток водяного пара (или удельный поток влажности) определяется формулой:

Fv=w’q’¯

[11.13]

1 м с−1MathType@MTEF@5@5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dc9Gqpi0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaaqqaaaaaaaaGySf2yRbWdbiaabUgacaqGNbWaaSbaaSqaaiaabEhacaqGHbGaaeiDaiaabwgacaqGYbaabeaakiaabckacaqGRbGaae4zamaaBaaaleaacaqGHbGaaeyAaiaabkhaaeqaaOWdamaaCaaaleqabaWdbiabgkHiTiaaigdaaaGccaqGGcGaaeyBaiaabckacaqGZbWdamaaCaaaleqabaWdbiabgkHiTiaaigdaaaaaaa@4873@. Обычно удельная влажность максимальна у поверхности Земли и уменьшается с высотой. Используя ту же логику, что и для потока явного тепла, мы ожидаем поток водяного пара с поверхности, где удельная влажность больше, в свободную тропосферу, где удельная влажность меньше.

Однако обычно мы хотим сравнить потоки энергии, вызванные различными процессами, как в Уроке 7. 3, поэтому мы умножаем удельный поток влажности на члены, необходимые для преобразования его в поток энергии, возникающий в результате конденсации этого водяного пара. В итоге получаем поток скрытого тепла:

FLH=ρairlvw’q’¯

[11.14]

в единицах СИ (кгвоздух-м-3)(Дж кгводы-1)(кгводы кгвозд-1 м с-1 )=J m−2 s−1MathType@MTEF@5@5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=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@6B06@.

Обратите внимание, что мы умножили удельный поток влажности на плотность воздуха и скрытую теплоту парообразования, чтобы выразить удельный поток влажности в терминах потока энергии, который, как мы видим, сравним с потоком явного тепла и составляет значительную долю глобального энергетического баланса на поверхности Земли. Фактически, в глобальном масштабе поток скрытого тепла примерно в пять раз больше, чем поток явного тепла, и составляет примерно половину общего поглощенного солнечного излучения.

Поток скрытого тепла является основным путем попадания водяного пара в атмосферу и, таким образом, основным источником водяного пара для конвекции и облаков. Прогнозирование конвекции и осадков зависит от знания потока скрытого тепла.

Горизонтальный поток импульса

Средняя скорость горизонтального ветра представляет собой векторную сумму компонентов ветра в направлениях x и y . Величина средней горизонтальной скорости ветра определяется как:

V  ¯=u¯2+v¯2

[11. 15]

. Вы все сталкивались с этим явлением, если вы когда-либо выходили на улицу рано утром, когда солнечный нагрев поверхности начал создавать конвекцию и смешивать спокойный приповерхностный воздух вверх и более ветреный остаточный слой воздуха вниз.

Уравнения для (кинематических) вертикальных потоков x -импульса и y -импульса воздуха, соответственно:

Fmx=u′w′¯   и   Fmy=v′w′¯MathType@MTEF@5 @5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dc9Gqpi0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaaqqaaaaaaaaGySf2yRbWdbiaadAeapaWaaSbaaSqaa8qacaWGTbGaamiEaaWdaeqaaOWdbiabg2da98aadaqdaaqaa8qaceWG1bGbauaaceWG3bGbauaaaaGaaeiOaiaabckacaqGGaGaaeyyaiaab6gacaqGKbGaaeiiaiaabckacaqGGcGaamOra8aadaWgaaWcbaWdbiaad2gacaWG5baapaqabaGcpeGaeyypa0ZdamaanaaabaWdbiqadAhagaqbaiqadEhagaqbaaaaaaa@4913@

[11. 16a]

where the SI units are m ² s ^–2 and where u’ and v’ are wind speed perturbations in the x and y направления соответственно.

Обратите внимание, что горизонтальная скорость ветра, В , равна нулю у поверхности Земли (из-за молекулярного трения) и увеличивается с высотой. Точно так же, как турбулентный поток тепла перемещает воздух с более высокой потенциальной температурой на высоты, где потенциальная температура ниже, турбулентный поток импульса перемещает воздух с более высоким горизонтальным импульсом (т. Е. Горизонтальной скоростью) на высоты, где средний горизонтальный импульс ниже. То есть горизонтальный импульс перемещается вниз через пограничный слой к поверхности Земли, где он рассеивается за счет молекулярного трения.

Так же, как поток тепла равен константе, умноженной на вертикальный градиент средней потенциальной температуры (уравнение [11.9]), x -поток импульса равен константе, умноженной на вертикальный градиент средней потенциальной температуры x -wind:

u′w′¯=−K∂u¯∂zMathType@MTEF@5@5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dc9Gqpi0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaadaqdaaqaaabbaaaaaaaaIXwyJTgapeGabmyDayaafaGabm4Dayaafaaaaiabg2da9iabgkHiTiaadUeadaWcaaWdaeaapeGaeyOaIyRabmyDa8aagaqeaaqaa8qacqGHciITcaWG6baaaaaa@3DAC@

[11. 16b]

where K is the eddy diffusivity.

Как изменение во времени средней потенциальной температуры связано с отрицательным значением вертикального градиента кинематического теплового потока (уравнение [11.11]), так и изменение во времени средней скорости связано с отрицательным значением вертикальный градиент потока кинематического импульса. Таким образом, x -компонентное уравнение количества движения в пограничном слое принимает вид (пока игнорируя другие термины, такие как сила градиента давления и сила Кориолиса):

∂u¯∂t=−∂(u′w′¯)∂zMathType @MTEF@5@5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dc9Gqpi0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaaqqaaaaaaaaGySf2yRbWdbmaalaaapaqaa8qacqGHciITceWG1bWdayaaraaabaWdbiabgkGi2kaadshaaaGaeyypa0JaeyOeI0YaaSaaa8aabaWdbiabgkGi2oaabmaapaqaamaanaaabaWdbiqadwhapaGbauaapeGabm4Da8aagaqbaaaaa8qacaGLOaGaayzkaaaapaqaa8qacqGHciITcaWG6baaaaaa@42D5@

[11. 16c]

Точно так же, как мы предположили, что средняя потенциальная температура постоянна с высотой в пограничном слое, мы можем предположить, что средний x -импульс (т. е. зональная скорость, u ) постоянен с высотой в пограничном слое. Затем мы можем проинтегрировать приведенное выше уравнение от поверхности ( z = 0) до верхней части пограничного слоя ( z = h ) и сделать те же предположения относительно относительно малого потока наверху, чтобы получить:

∂u¯∂t=−1h(u′w′¯)0MathType@MTEF@5@5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dc9Gqpi0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaaqqaaaaaaaaGySf2yRbWdbmaalaaapaqaa8qacqGHciITceWG1bWdayaaraaabaWdbiabgkGi2kaadshaaaGaeyypa0JaeyOeI0YaaSaaa8aabaWdbiaaigdaa8aabaWdbiaadIgaaaWaaeWaa8aabaWaa0aaaeaapeGabmyDa8aagaqba8qaceWG3bWdayaafaaaaaWdbiaawIcacaGLPaaapaWaaSbaaSqaa8qacaaIWaaapaqabaaaaa@41C6@

[11. 16d]

where (u′w′¯)0MathType@MTEF@5@5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dc9Gqpi0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaaqqaaaaaaaaGySf2yRbWdbmaabmaapaqaamaanaaabaWdbiqadwhapaGbauaapeGabm4Da8aagaqbaaaaa8qacaGLOaGaayzkaaWdamaaBaaaleaapeGaaGimaaWdaeqaaaaa@38B8@ is the vertical flux of x -momentum на поверхности. Как показывает уравнение [11.16b], этот поток зависит от локальной вихревой диффузии и локального вертикального градиента среднего и скорость. Вихревая диффузия у поверхности будет увеличиваться по мере увеличения средней скорости ветра в пограничном слое, потому что вертикальный сдвиг, ответственный за механическое создание турбулентности, будет больше по мере увеличения средней скорости ветра. Кроме того, вертикальный градиент средней u скорости вблизи поверхности будет увеличиваться по мере увеличения средней u скорости пограничного слоя. Таким образом, мы ожидаем

(u′w′¯)0∝V¯u¯MathType@MTEF@5@5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dc9Gqpi0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaaqqaaaaaaaaGySf2yRbWdbmaabmaapaqaamaanaaabaWdbiqadwhapaGbauaapeGabm4Da8aagaqbaaaaa8qacaGLOaGaayzkaaWdamaaBaaaleaapeGaaGimaaWdaeqaaOGaeyyhIuRabmOvayaaraGabmyDayaaraaaaa@3C47@

[11.16e]

The coefficient of proportionality is called the drag coefficient, Cd, which depends on the roughness of the surface and the thermal stability at the surface. Следовательно, объединяя уравнения [11.16d] и [11.16e], мы имеем для обеих горизонтальных составляющих:

∂u¯∂t=−CdV¯hu¯∂v¯∂t=−CdV¯hv¯MathType@MTEF@5@5@+=faaahmart1ev3aaaKnaaaaWenf2ys9wBH5garuavP1wzZbItLDhis9wBH5garmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCaebbnrfifHhDYfgasaacH8srps0lbbf9q8WrFfeuY=ribbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dc9Gqpi0dmeaabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaafaWaaeGabaaabaaeeaaaaaaaaigBHn2Aa8qadaWcaaqaaiabgkGi2kqadwhapaGbaebaa8qabaGaeyOaIyRaamiDaaaacqGH9aqpcqGHsisldaWcaaWdaeaapeGaam4qa8aadaWgaaWcbaWdbiaadsgaa8aabeaakiqadAfagaqeaaqaa8qacaWGObaaaiqadwhapaGbaebaaeaapeWaaSaaaeaacqGHciITceWG2bWdayaaraaapeqaaiabgkGi2kaadshaaaGaeyypa0JaeyOeI0YaaSaaa8aabaWdbiaadoeapaWaaSbaaSqaa8qacaWGKbaapaqabaGcceWGwbGbaebaaeaapeGaamiAaaaaceWG2bWdayaaraaaaaaa@4C5B@

Это параметры турбулентного сопротивления, которые мы ввели как трение в Уроке 10. Они возникают в результате передачи горизонтального импульса вниз к поверхности, где он рассеивается за счет молекулярного трения о поверхность Земли.

Углеродные флюсы | BioNinja

Применение:

•  Оценка потоков углерода, обусловленных процессами углеродного цикла

    
Потоки углерода описывают скорость обмена углерода между различными поглотителями/резервуарами углерода

• Существует четыре основных поглотителя углерода – литосфера (земная кора), гидросфера (океаны), атмосфера (воздух), биосфера (организмы)

Скорость обмена углеродом между этими резервуарами зависит от задействованных процессов преобразования :

• Фотосинтез – удаляет углекислый газ из атмосферы и фиксирует его в продуцентах в виде органических соединений
• Дыхание – выделяет углекислый газ в атмосферу при переваривании органических соединений в живых организмах
• Разложение – выделение углеродных продуктов в воздух или в осадок при переработке органического вещества после смерти организма углеродсодержащие отложения в окаменелости и горные породы в земной коре (например, известняк)
• Сжигание – выделение углеродных газов при сжигании органических углеводородов (уголь, нефть и газ) в качестве источника топлива

Непосредственно измерить размер поглотителей углерода или потоков между ними невозможно – вместо этого делаются оценки

• Глобальные потоки углерода очень велики и поэтому измеряются в углерод = 1 миллиард метрических тонн)
• Поскольку потоки углерода велики и основаны на измерениях из многих различных источников, оценки имеют большие неопределенности 

Глобальные потоки углерода

Оценка потоков углерода требует понимания факторов, которые могут повлиять на обмен углерода между различными поглотителями

• Некоторые из основных причин изменения потоков включают климатические условия, природные явления и деятельность человека

Климат Условия

• Скорость фотосинтеза, вероятно, будет выше в летние сезоны, так как больше прямых солнечных лучей и более длинные дни
• Температура океана также определяет, сколько углерода хранится в виде растворенного CO ₂ или в виде ионов бикарбоната водорода
• Климатические явления, такие как Эль-Ниньо и Ла-Нинья, изменят скорость потока углерода между океаном и атмосферой
• Таяние полярных ледяных шапок приведет к разложению замороженного детрита

Природные явления

• Лесные пожары могут выделять большое количество углекислого газа при горении растений (гибель деревьев также снижает поглощение углерода фотосинтезом)
• Извержения вулканов могут выбрасывать соединения углерода из земной коры в атмосферу

Человеческая деятельность

• Вырубка деревьев для сельскохозяйственных целей (вырубка лесов) сократит удаление CO из атмосферы ₂ посредством фотосинтеза метан
• Сжигание ископаемого топлива приведет к выбросу углекислого газа в атмосферу

Приложение:

•  Анализ данных станций мониторинга воздуха для объяснения годовых колебаний

    
Атмосферный CO ₂ концентрации были измерены в обсерватории Мауна-Лоа (на Гавайях) с 1958 г. Чарльзом Килингом

Из этих непрерывных и регулярных измерений можно увидеть четкую картину потока углерода:

• CO _{2 Уровни} колеблются ежегодно (ниже в летние месяцы, когда длинные дни и больше света увеличивают скорость фотосинтеза)
• Глобальный CO _{2 Тенденции} будут соответствовать моделям северного полушария, поскольку оно содержит большую часть суши планеты (т. е. больше деревьев)
• Уровни CO ₂ неуклонно растут из года в год после промышленной революции (из-за увеличения сжигания ископаемого топлива)
• Уровни CO ₂ в атмосфере в настоящее время находятся на самом высоком уровне, зарегистрированном с момента начала измерений

Изменения в уровнях углекислого газа (кривая Килинга)

Данные в настоящее время регулярно собираются на различных полевых станциях по всему миру с использованием стандартизированных методов измерения

• На всех станциях наблюдается четкая тенденция к увеличению концентраций CO в атмосфере ₂ в годовом исчислении с годовыми колебаниями
• На разных станциях мониторинга могут наблюдаться несколько разные тенденции из-за сезонных колебаний и распределения местной растительности

Анализ углерода Данные

Данные об углероде могут быть нанесены на график и проанализированы с использованием онлайновой базы данных по адресу CDIAC (Центр анализа информации о двуокиси углерода)

• На этом веб-сайте хранятся данные об уровнях CO ₂ в атмосфере, которые можно импортировать в электронную таблицу Excel для построения графика

.