به سنگ رسوبی قهوه‌ای یا سیاه رنگی که مقادیر بسیاری هیدروکربن و کربن دارد، زغال سنگ می‌گویند. با توجه به اینکه این ماده پس از گذشت میلیون‌ها سال تولید و تشکیل می‌شود، آن را یکی از مهم‌ترین نمونه‌های سوخت تجدیدناپذیر می‌دانند. زغال سنگ از اجساد موجودات زنده و گیاهان تشکیل می‌شود و تولید آن به سالیان طولانی نیاز دارد. اما درباره زغال سنگ حرارتی با کیفیت عالی چه می‌دانید؟ برای کسب اطلاعات بیشتر، با ما همراه باشید.
آشنایی با زغال سنگ حرارتی با کیفیت عالی و کاربردهای آن
به‌طورکلی زغال سنگ در دو دسته زغال سنگ کک شو و زغال سنگ حرارتی قرار می‌گیرد. زغال سنگ کک شو برای صنایع مختلفی مانند فروآلیاژ، فولاد، سیمان و سایر موارد دیگر براساس دانه‌بندی درخواستی و آنالیز استفاده می‌شود. با توجه به مصارف و کاربردهای متنوع، از زغال سنگ در صنایع مختلفی استفاده می‌شود. با این وجود، مراحل استخراج زغال سنگ برخلاف گاز طبیعی، نفت و حتی پودر قیر معدنی کم‌هزینه‌تر و ساده‌تر است.
از زغال سنگ در چه مواردی استفاده می‌شود؟
به‌طورکلی موارد استفاده زغال سنگ به شرح زیر است:
- برای تولید برق حرارتی می‌توان از زغال سنگ استفاده کرد، به‌صورتی‌که این ماده در دمای بالا می‌سوزد و با تبدیل آب به بخار، از آن برای چرخاندن توربین با سرعت بالا در میدان مغناطیسی قوی استفاده می‌کنند. درنهایت برق تولید می‌شود.
- تولید فولاد یکی دیگر از کاربردهای اصلی زغال سنگ است که بعد از قرارگیری در کوره و پخته شدن، کک تولید می‌کند. پس از تولید کک برای ساخت فولاد و ذوب کردن سنگ آهن از آن استفاده می‌شود. در این حالت با استفاده از کوره‌های کک، گاز آمونیاک بازیابی شده و برای تولید کود، اسید نیتریک و نمک آمونیاک به‌کار برده می‌شود.
- در تولید محصولات خاص نیز از معدن زغال سنگ، آن را استخراج می‌کنند. از صنایعی که این ماده را استفاده می‌کنند می‌توان صنعت دارو، صنعت کاغذ، صنعت سیمان، صنعت آلومینیوم و سایر موارد را نام برد. درواقع زغال سنگ به عنوان ماده اولیه برای ساخت موادی مانند قطران، سولفات آلومینیوم، کربوزوت و… استفاده می‌شود.
- یکی دیگر از کاربردهای استفاده از زغال سنگ در کشور ایران تولید گازهای مصنوعی مانند هیدروژن و مونواکسیدکربن است. از این گازها می‌توان برای تولید محصولات مختلفی مانند متانول، اوره و سایر موارد دیگر استفاده کرد.
- از سوی دیگر می‌توان با تبدیل زغال سنگ به مایع، به عنوان سوخت فسیلی از آن استفاده کرد. از این ماده می‌توان محصولات تخصصی مانند فلزات سیلیکون، کربن فعال، فیبر کربن و… را تولید کرد.
- برای مصارف خانگی، ساخت رنگ، پلاستیک، تولید صابون و موارد دیگر نیز استفاده از زغال سنگ کاربرد دارد.
معرفی انواع زغال سنگ
برای زغال سنگ، فرمول C135H96O9NS را در نظر گرفته‌اند و این ماده می‌تواند در انواع گوناگونی ایجاد شود. بزرگ‌ترین ذخایر زغال سنگ دنیا در کشورهای چین، آمریکا، استرالیا و روسیه قرار دارد. ناگفته نماند که کیفیت زغال سنگ در کشور ایران نیز بسیار بالا است. زغال سنگ می‌تواند از نظر میزان انرژی گرمایی، مقدار کربن و سایر موارد در 4 دسته مختلف قرار گیرد.
آنتراسیت یکی از انواع زغال سنگ بوده که بین 86 تا 97 درصد کربن دارد و در بین تمامی زغال سنگ‌ها دارای ارزش حرارتی بالاتری است. بیشتر معادن آنتراسیت در کشور آمریکا و در شمال شرقی پنسیلوانیا قرار دارند که بیشتر در صنعت فلزات از آنها استفاده می‌کنند. یکی دیگر از انواع زغال سنگ، زغال سنگ قیری است که بین 45 تا 86 درصد کربن دارد و به عنوان فراوان‌ترین زغال سنگ آمریکا به شمار می‌آید.
زغال سنگ زیر قیری نیز بین 35 تا 45 درصد کربن داشته و نسبت به زغال سنگ قیری ارزش گرمایشی کمتری دارد. ناگفته نماند که قدمت این زغال سنگ به حدود 100 میلیون سال می‌رسد. اگر زغال سنگ بین 25 تا 35 درصد کربن داشت، در بین تمامی رتبه‌ها کمترین میزان انرژی را دارد.
مراحل تشکیل زغال سنگ حرارتی با کیفیت عالی
زغال سنگ از پسماند مواد گیاهی تشکیل می‌شود و کاربردهای بسیاری دارد. این ماده مانند قیر معدنی در مراحل مختلف و با ترکیبات مختلفی به وجود می‌آید. به‌طورکلی مراحل تشکیل زغال سنگ حرارتی با کیفیت بالا به شرح زیر است:
- در این مرحله زغال سنگ پیت یا تورب تشکیل می‌شود که درواقع اولین مرحله دگرگونی بقایای گیاهان برای ایجاد زغال سنگ است. این مرحله با پوشش توده متراکمی از گیاهان، آنها را به صورت ناقص تجزیه می‌کند.
- در مرحله لیگنت، زغال سنگ قهوه‌ای را به عنوان پایین‌ترین درجه خلوص می‌شناسند. این نوع زغال سنگ برای تولید انرژی به‌کار برده می‌شود. این زغال سنگ بیشترین میزان آسیب را به محیط زیست وارد می‌کند و نوع شبق یا شیک آن را به عنوان سنگ نیمه‌قیمتی استفاده می‌کنند.
- مرحله دیگر تشکیل زغال سنگ، مرحله زغال شبه بیتومینته است که میزان خلوص آن بین زغال بیتومینه و لینگت است و برای تولید انرژی الکتریسیته کاربرد دارد.
- مرحله چهارم زغال سنگ بیتومینه بوده که چگالی بالایی دارد و رنگ آن قهوه‌ای یا سیاه با نوارهای کدر و روشن است. از تقطیر این سنگ، کک به‌دست می‌آید که بیشتر برای تولید برق استفاده می‌شود.
- در مرحله پنجم که زغال سنگ سیاه و سخت شده، بالاترین درجه خلوص را دارد و شعله آبی رنگی از سوختن آن ایجاد می‌شود.
در مرحله نهایی تشکیل زغال سنگ ماده تشکیل‌شده به نام آنتراسیت شناخته می‌شود که به نام زغال سنگ حرارتی نیز شهرت دارد. این ماده کمترین میزان از مواد فرار و آب و همچنین بالاترین درجه کربن را دارد. با توجه به قابلیت سوختن این زغال سنگ و ایجاد شعله‌های آبی به نام زغال سنگ حرارتی نامگذاری شده است.
بررسی چگونگی تشخیص کیفیت زغال سنگ حرارتی
زغال سنگ طی مراحل مختلفی تشکیل می‌شود و خصوصیات مختلفی از پیت گرفته تا آنتراسیت دارد. این زغال سنگ‌ها انواع متنوعی دارند و فاکتورهای مختلفی تعیین‌کننده کیفیت آنهاست. از مهم‌ترین این فاکتورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- قیمت زغال سنگ یکی از فاکتورهای مهم است.
- اعماق دفن در میزان کیفیت زغال سنگ تاثیر دارد.
- فشار و دمایی که بر اعماق آن وارد می‌شود.
- انواع پوشش گیاهی که زغال سنگ از آن سرچشمه می‌گیرد.
- مدت زمانی که در کانسار زغال سنگ تشکیل می‌شود.
یکی از پرکاربردترین مواد در سراسر دنیا زغال سنگ بوده که بزرگ‌ترین ذخایر آن در کشور آمریکا قرار گرفته است. قیمت این ماده به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد. از عوامل موثر بر قیمت زغال سنگ می‌توان به محل استخراج زغال سنگ، نوع، کیفیت زغال سنگ، خصوصیات، چگونگی بسته‌بندی، شرایط رسوب‌گذاری، میزان تقاضا و عرضه، سختی و وزن زغال سنگ، درجه شفافیت آن و سایر موارد دیگر را نام برد.
معرفی انواع زغال سنگ حرارتی و مواد فرار آن
به‌طورکلی نمی‌توان طبقه‌بندی مشخصی برای زغال سنگ در نظر گرفت. با این وجود، براساس میزان فشار و شرایط محیطی، می‌توان زغال سنگ را در 2 دسته زغال سنگ کک شو و زغال سنگ حرارتی قرار داد. زغال سنگ حرارتی در 2 گروه زغال سنگ حرارتی با کالری پایین و زغال سنگ حرارتی یا کالری بالا تقسیم‌بندی می‌شود.
از سوی دیگر زغال سنگ کک شو نسبت به زغال سنگ حرارتی در طبیعت کمتر یافت می‌شود و می‌توان آن را در 2 دسته زغال سنگ چرب و زغال سنگ چرب کک شو تقسیم‌بندی کرد. به‌طورکلی می‌توان زغال سنگ را در سوخت‌های فسیلی قرار داد و بیشترین کاربرد آن در تامین انرژی است.
مواد فرار زغال سنگ به گازهایی گفته می‌شود که در نتیجه عمل تقطیر در فضای بدون هوا و فضایی بسته در دمای بیش از 900 درجه سانتی‌گراد خارج می‌شوند. این مواد فرار شامل آمونیاک، گازهای گوگردی، متان، هیدروژن، قطان بخار، منوکسیدکربن، بخار آب و دی اکسید کربن می‌شوند. میزان این مواد در انواع مختلف زغال سنگ بین 8 تا 51 درصد متغیر است.
سخن پایانی
در این مطلب سعی کردیم به معرفی زغال سنگ حرارتی با کیفیت عالی و نکات مهم آن بپردازیم. از تجزیه اجساد گیاهان و موجودات زنده زغال سنگ ایجاد می‌شود که کاربردهای متفاوتی دارد. زغال سنگ در طی مراحلی و با شرایط مختلفی ایجاد می‌شود، به همین علت انواع گوناگونی دارد. به‌طورکلی زغال سنگ از کربن و هیدروکربن تشکیل می‌شود و با توجه به تجدیدناپذیر بودن آن اهمیت بسیار بالایی دارد.
زغال سنگ حرارتی کربن بسیاری داشته و در هنگام سوختن شعله‌های آبی تولید می‌کند. این زغال سنگ نیز به دو دسته حرارتی با کیفیت بالا و حرارتی با کیفیت پایین تقسیم می‌شود.
