زغال سنگ‌های بیتومینه به عنوان دومین نوع مرغوب زغال سنگ پس از آنتراسیت شناخته می‌شوند و در صنایع بسیاری از جمله صنعت تولید برق کاربرد دارند. این نوع زغال سنگ درصد نسبتا بالایی از کربن داشته و از نظر میزان مواد فرار موجود در آن هم به چند دسته تقسیم می‌شود که هر کدام از کاربردهای ویژه‌‌ای برخوردار هستند.
زغال سنگ بیتومینه به میزان فراوانی در کره زمین یافت می‌شود و دارای ارزش حرارتی بالایی برای استفاده در زمینه‌های متفاوت است. اما این نوع زغال سنگ‌ها متاسفانه دارای خطراتی برای کره زمین و سلامتی انسان‌ها هستند. در ادامه به معرفی کامل بیتومینه‌ها می‌پردازیم.
معرفی زغال سنگ بیتومینه
زغال سنگ‌ها از نظر خلوص و کیفیت به دسته بندی‌های متفاوتی تقسیم می‌شوند که زغال سنگ بیتومینه دومین زغال سنگ باکیفیت پس از آنتراسیت به‌شمار می‌رود. بیتومینه فراوان‌ترین نوع زغال سنگ در میان باقی آنها است.
حدود 300 میلیون سال زمان برای تشکیل این نوع زغال سنگ نیاز است، به همین دلیل بیتومینه از معادن نسبتا قدیمی‌تری استخراج می‌شود. میزان کربن موجود در این زغال سنگ بین 76 تا 86 درصد است و چگالی انرژی تولیدی هنگام سوزاندن آن هم نسبتا بالا است.
بیتومینه جزو محبوب‌ترین سوخت‌ها برای کوره‌های دوار محسوب و در تمام جهان به وفور یافت می‌شود. این نوع زغال سنگ در اطراف رسوبات سنگ‌های آهکی و در لایه‌های سنگ‌های رسوبی تشکیل شده و دارای رنگ مشکی به صورت لایه‌ای است. بیتومینه به دلیل هوازدگی، خود تمایل زیادی به شکستن و خردایش دارد.
طبقه‌بندی انواع زغال سنگ بیتومینه
این زغال سنگ محبوب در چندین دسته بر اساس مواد فرار موجود در ساختار آن تقسیم‌بندی می‌شود که به صورت زیر هستند:
- بیتومینه با درصد مواد فرار کم در حدود 22 درصد یا کمتر که به صورت خشک و بدون خاکستر یافت می‌شود.
- دسته بعدی در حدود 22 تا 31 درصد مواد فرار دارد.
- سومین نوع بیتومینه دارای مواد فرار با درصد بالای 31% است.
زغال سنگ‌های بیتومینه با درصد مواد فرار کمتر از 22 درصد
این نوع بیتومینه، رنگ سیاه مایل به خاکستری داشته و نوع دانه‌ای مشخصی در ساختار خود دارد. این ساختار دانه‌بندی باعث ترد شدن زغال سنگ بیتومینه می‌شود و به راحتی در هنگام لمس آن می‌توان سستی بیتومینه را از نظر استحکام آن تشخیص داد.
زغال سنگ‌های بیتومینه دارای مواد فرار متوسط بین 22 تا 31 درصد
این نوع زغال سنگ‌ها تا حدودی ویژگی‌های هر دو نوع بیتومینه با درصد مواد فرار کم و درصد بالای آن را دارند. ساختار دانه‌بندی شده زغال سنگ‌های با مواد فرار کم را دارد و به راحتی خرد می‌شود. خردایش آنها به اندازه نوع دارای مواد فرار کم راحت نیست، اما به میزان بیتومینه با مواد فرار بالا هم سخت نیستند. در کل می‌توان گفت این نوع زغال سنگ‌ها دارای سختی مناسبی بوده و قابلیت حمل آسانی دارند.
زغال سنگ بیتومینه با درصد بالای مواد فرار بیش از 31 درصد
این نوع از زغال سنگ دارای دو نوع B و C هستند. نوع B ساختار نسبتا پایداری داشته و لایه‌های سیاه رنگ براق و ماتی را در ساختار خود دارند. بیتومینه دارای درصد مواد فرار بالا از نوع B سختی بالایی داشته و فشار را به خوبی تحمل می‌کنند. شکست‌های این نوع زغال سنگ‌ها به صورت موازی با ساختار لایه‌ای آن اتفاق می‌افتد و توده‌های خردشده عموما به شکل مکعب هستند.
نوع C زغال سنگ‌های بیتومینه هم سخت و مستحکم هستند اما رطوبت، گوگرد و خاکستر بیشتری نسبت به نوع B آن دارند. نام معروفی که برای این نوع بیتومینه انتخاب شده، زغال سنگ آزادسوز (free-burning coals) است.
مشخصات کلی زغال سنگ‌های بیتومینه
زغال سنگ بیتومینه به رنگ سیاه و در نوع دارای لایه‌های مشکی براق و مات به صورت ترکیبی یافت می‌شود و استفاده از آن به عنوان سوخت در بخش تولید الکتریسیته بسیار رایج است. بیتومینه‌ها دارای میزان گرمایش تولیدی بین 24.4 تا 32.5 کیلوژول بر کیلوگرم هستند و نسبت به دیگر زغال سنگ‌های اولیه قبل از تشکیل بیتومینه، رطوبت و مواد فرار بسیار کمتری دارند.
میزان مواد فرار، ناخالصی و رطوبت بین 2 درصد تا حتی 45 درصد در نوع نامرغوب آن متغیر است. بیتومینه نسبتا طولانی می‌سوزد و در صورت پودر شدن به راحتی مشتعل می‌شود. در صورت احتراق به صورت نادرست، دود و دوده اضافی تولید می‌کند که در حالت صحیح سوختن آن اینگونه نیست. همچنین احتمال اشتعال خود به خود برای این نوع زغال سنگ وجود ندارد.
از زغال سنگ بیتومینه در تولید کک به عنوان سوخت در تولید آهن استفاده می‌کنند. زمانی که زغال سنگ بدون هوا گرم شود، مواد فرار خود را آزاد می‌کند و درنهایت باعث تولید نوع متخلخلی از زغال سنگ شده که با نام کک شناخته می‌شود.
دلیل ارزش حرارتی بالای بیتومینه
نام دیگر زغال سنگ‌های بیتومینه، زغال سنگ قیری است؛ دلیل آن هم این است که هنگام گرم شدن این نوع زغال سنگ، توده چسبناکی شبیه به قیر تولید می‌شود. بیتومینه درصد کربن کمتری از آنتراسیت دارد، اما مواد فرار آن بیشتر است و به علت درصد بالای مواد فرار بیتومینه، ارزش حرارتی آن هم افزایش یافته است.
بیتومینه‌ها به راحتی مشتعل شده و می‌سوزند، این ویژگی هنگامی که زغال سنگ بیتومینه به صورت پودری باشد، پررنگ‌تر می‌شود. هنگامی که بیتومینه‌ها خرد می‌شوند، میزان مواد فرار آنها افزایش می‌یابد و این زغال سنگ‌ها را برای تولید گاز مناسب می‌کند.
کاربردهای مهم زغال سنگ‌های بیتومینه
این نوع زغال سنگ در دو نوع باکیفیت استخراج و مصرف می‌شود؛ نوع حرارتی و نوع متالورژیکی.
زغال سنگ بیتومینه در نوع حرارتی به عنوان زغال سنگ تولید بخار، با کیفیت بیشتری نسبت به نوع متالورژیکی آن شناخته شده و در نیروگاه‌های تولید برق کاربرد دارد. قطار‌های بخار هم از این نوع زغال سنگ‌ها تغذیه می‌کنند.
زغال سنگ‌های متالورژیکی برای تولید کک استفاده می‌شود و منبع کربن برای ساخت فولاد به‌شمار می‌رود. به طور کلی درصد کربن بالا و همچنین رطوبت کم این زغال سنگ‌ها، آنها را برای تولید سیمان، فولاد و در تولید برق مناسب می‌کند.
نوع مرغوب بیتومینه
خطرات سوزاندن بیتومینه!
سوزاندن بیتومینه دارای خطرات جدی برای سلامتی از جمله تولید مقدار زیادی دوده و دود با درصد بالایی از گوگرد است که با تولید اکسید گوگرد منجر به تشکیل باران اسیدی خواهد شد. همچنین ممکن است دارای ناخالصی‌های مضر و خطرناکی مانند جیوه و آرسنیک باشد. سوزاندن زغال سنگ می‌تواند باعث تولید اکسید نیتروژن، دی اکسید کربن و مونوکسید کربن شود که هر کدام به نوعی برای محیط زیست و درنهایت سلامتی همه انسان‌ها خطرناک هستند.
کلام آخر
بیتومینه به عنوان زغال سنگ فراوان کره زمین دارای کاربردهای زیادی در زمینه‌های متفاوت است. این نوع زغال سنگ‌ها از نظر میزان مواد فرار موجود در ساختارشان به چند دسته تقسیم می‌شوند و حدود 300 میلیون سال برای تشکیل آنها زمان لازم است.
در این مطلب انواع زغال سنگ بیتومینه، کاربردهای گستره آنها به دلیل میزان کربن و مواد دیگر موجود در آنها معرفی شدند. همچنین به ویژگی‌های کلی بیتومینه‌ها، دلیل ارزش حرارتی بالا و خطرات آنها هم پرداخته شد.
