مراحل تشکیل زغال سنگ در طی فرایند طولانی مدت اتفاق می‌افتد؛ بنابراین باید در شناخت این ماده معدنی گران بها دقت کنیم. این کانی سیاه رنگ بسیار کاربردی و پرانرژی است. از ذغال سنگ در صنایع گوناگونی مانند صنایع شیمیایی و برای سوخت مورد مصرف قرار می‌گیرند.
به طور کلی زغال سنگ را می‌توان یک سوخت فسیلی دانست. این انرژی دریافت شده از سوخت این کانی نتیجه انرژی جمع آوری شده در گیاهان در میلیون‌های سال پیش است. در ادامه این مقاله از مجموعه صنعتی آرا سنگ الوند شما را با نحوه تشکیل زغال سنگ چیست،ذغال سنگ چه نوع سنگی است و کاربرد آن اشنا می‌کنیم.
زغال سنگ چیست؟
زغال سنگ سنگی است که از تجزیه حیات گیاهی به وجود آمده است. با تحقیق در مورد زغال سنگ خواهید فهمید که این ماده عمدتاً از کربن و بسیاری از عناصر کمیاب دیگر تشکیل شده است. چگالی انرژی بالای زغال سنگ و ذخایر گسترده موجود در طبیعت، آن را به عنوان سوختی برای تولید برق در نیروگاه‌های ذغال سنگ و در برخی مکان‌ها برای گرمایش مفید می‌کند.
تاریخچه زغال سنگ چیست؟
زغال سنگ به عنوان یک منبع انرژی برای حدود 2000 سال استفاده شده است. به عنوان مثال، ذغال سنگ به طور گسترده ای برای گرم کردن خانه در اوایل قرن هفدهم انگلستان استفاده می‌شد. اما انقلاب صنعتی به طور چشمگیری تقاضا برای زغال سنگ را افزایش داد. به طور خاص، بهبودهای جیمز وات در موتور بخار، ذغال سنگ را برای انجام کار مفید ساخت.
در دهه 1830 استخراج زغال سنگ صنعتی پر رونق در شرق ایالات متحده بود که ذغال سنگ برای صنعت و لوکوموتیوهای بخار در جاده‌های راه آهن تازه توسعه یافته تامین می‌شد. در سال 2010 زغال سنگ 9.2 درصد از انرژی اولیه کانادا را تشکیل می‌داد. coal در دنیای مدرنT پرمصرف ترین و فراوان ترین سوخت فسیلی است. زغال سنگ دارای نسبت ذخیره به تولید 109 ساله است (از سال 2012). مقدار کل ذخایر ذغال سنگ تقریباً 1012 تن است، ایالات متحده بزرگترین ذخایر زغال سنگ را در خود جای داده است.
زغال سنگ چگونه تشکیل میشود؟
یکی از سوالات کاربران این است که زغال سنگ چگونه تشکیل میشود؟ در این مقاله به توضیح درباره مراحل تشکیل زغال سنگ خواهیم پرداخت. ذغال سنگ دارای ترکیباتی مانند گوگرد، اکسیژن، هیدروژن، کربن و … است. در حالت کلی این ماده طی مراحل طولانی مدت در دوران‌های متفاوت زمین شناسی به وجود آمده است.
در حالت کلی این کانی پرانرژی در شرایط آب و هوای گوناگون و با توجه به گیاهان مقداری متفاوت است ولی درطی دو مرحله تصفیه و زهکشی به وجود می‌آید. این ماده از بقایای درختان، بوته‌ها و بقیه گیاهان زنده در میلیون سال پیش به وجود می‌آید. رشد این نوع گیاهان در زمانی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب بوده است، اتفاق افتاد. بعد شرایط برای رشد سرخس‌های دانه دار گرمسیری و درختان بزرگ فراهم شد.
این نوع گیاهان بعد از خشک شدن به داخل باتلاق می‌افتند و به دلیل خروج اکسیژن، فسادهای بی هوازی سرعت پیدا می‌کند و پیت به وجود می‌آید. رنگ Peatها برخی قهوه‌ای و بعضی سیاه می‌باشد که با پیشروی دریا روی آنها به زغال سنگ لیگنت تبدیل میشود. در ادامه شما را با انواع این ماده با توجه به مراحل تشکیل ذغال سنگ بر حسب درجه خلوص و به ترتیب آشنا می‌کنیم.
چگونه زغال سنگ را روشن کنیم؟
برای روشن کردن زغال‌سنگ، ابتدا باید از زغال‌سنگ با کیفیت مناسب و خشک استفاده کنید تا فرآیند احتراق به راحتی انجام شود. در مرحله اول، مقداری زغال‌سنگ را در یک کوره یا منقل قرار دهید و سپس از مواد آتش‌زا مانند کاغذ یا چوب‌های کوچک استفاده نمایید تا شعله اولیه ایجاد شود. پس از روشن شدن مواد آتش‌زا، می‌توانید زغال‌سنگ را به آرامی به آن اضافه کنید تا دما افزایش یابد و زغال‌سنگ شروع به سوختن کند. برای تسریع در فرآیند احتراق، می‌توانید از فن یا دمنده برای افزایش جریان هوا استفاده کنید، زیرا اکسیژن بیشتری به زغال‌سنگ می‌رسد و موجب شعله‌ور شدن آن میشود. همچنین، اطمینان حاصل کنید که زغال‌سنگ‌ها به صورت یکنواخت و بدون فشردگی در کنار هم قرار گرفته‌اند تا هوا به راحتی بتواند در بین آنها جریان یابد و احتراق بهینه‌ای ایجاد شود. پس از چند دقیقه، زغال‌سنگ‌ها باید به رنگ قرمز درآیند و شروع به تولید حرارت و گرما کنند.
انواع زغال سنگ چیست؟
زغال‌سنگ یکی از مهم‌ترین منابع انرژی در جهان است و به انواع مختلفی تقسیم میشود که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. شناخت انواع زغال‌سنگ به ما کمک می‌کند تا بهترین گزینه را برای مصارف مختلف انتخاب کنیم و از مزایای هر نوع بهره‌برداری کنیم.
1) آنتراسیت
آنتراسیت بالاترین درجه زغال‌سنگ است و دارای محتوای کربن بسیار بالا، معمولاً بیش از 86 درصد می‌باشد. این نوع زغال‌سنگ به دلیل دما و فشار بالایی که در فرآیند تشکیل آن ایجاد میشود، دارای قدرت حرارتی بالایی می‌باشد و به عنوان یک سوخت با کیفیت برای تولید انرژی و گرمایش استفاده میشود. همچنین، آنتراسیت به دلیل میزان کم خاکستر و گوگرد، کمتر آلاینده است و در صنایع مختلف به ویژه در تولید فولاد و کک‌سازی کاربرد دارد.
2) زغال سنگ قیری
زغال‌سنگ قیری، که به عنوان زغال‌سنگ نیمه‌قیری نیز شناخته میشود، دارای محتوای کربن بین 77 تا 86 درصد است و به دلیل ویژگی‌های خاص خود، به عنوان یک منبع مهم برای تولید کک و سوخت‌های مایع به کار می‌رود. این نوع زغال‌سنگ به خاطر ساختار قیری‌اش، در دماهای بالا قابلیت نرم شدن و شکل‌پذیری دارد که آن را برای فرآیندهای صنعتی مناسب می‌سازد. همچنین، زغال‌سنگ قیری معمولاً دارای میزان متوسطی از خاکستر و گوگرد است.
3) زغال سنگ
زغال‌سنگ به طور کلی به نوعی از سنگ‌های رسوبی اطلاق میشود که از تجزیه و فساد گیاهان در شرایط خاص تشکیل میشود. این نوع زغال‌سنگ دارای محتوای کربن کمتری نسبت به انواع دیگر است و معمولاً به عنوان سوخت در نیروگاه‌ها و صنایع مختلف استفاده میشود. زغال‌سنگ به دلیل قیمت پایین و دسترسی آسان، یکی از منابع انرژی محبوب در بسیاری از کشورها است، هرچند که به دلیل انتشار آلاینده‌ها، استفاده از آن با چالش‌هایی نیز همراه است. انواع مختلف زغال‌سنگ از نظر کیفیت و کاربرد به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند و هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند.
تورب یا پیت
این مرحله به عنوان اولین مرحله از دگرگونی بقایای گیاهان برای تبدیل شدن به زغال سنگ می‌باشد. این مرحله به توده ای متراکمی از گیاهان گفته میشود که به شکل ناقص تجزیه شد‌ه‌اند و در پایان مرحله این توده‌ای گیاهی مرده را نمی‌توان زغال نامید. پوده را می‌توان از پوده زارها جمع آوری کرد و به عنوان سوخت از آن استفاده نمود.
لیگنت
ذغال سنگ قهوه‌ای به عنوان پایین‌ترین زغال شناخته میشود و برای تولید انرژی برق از آن استفاده می‌کنند ولی بیشترین آسیب را به محیط زیست می‌زنند. نوع شبق یا شپک آن را برای سنگ‌های نیمه قیمتی استفاده می‌کنند.
جهت کسب اطلاعات بیشتر: لیگنیت چیست؟ (کاربرد مرغوب ترین زغال سنگ قهوه ای)
زغال شبه-بیتومینه
میزان درجه زغال شدگی آن بین لیگنت و زغال بیتومینه است. از این نوع برای تولید انرژی الکتریسیته استفاده می‌کنند.
زغال سنگ بیتومینه
این نوع یک زغال سنگ چگال است که سیاه رنگ یا قهوه ای تیره با نوارهای روشن و کدر است. برای تولید برق از این نوع نیز استفاده می‌کنند. در ضمن از تقطیر آن کک که دارای کربن بالاست، به وجود می‌آید.
نحوه استخراج زغال سنگ از معدن
برگزیدن شیوه استخراج معدن زغال سنگ به زمین‌شناسی منطقه آن بستگی دارد. اما به طو رکلی دو روش استخراج زیر سطحی و سطحی از رایج‌ترین روش‌های آن است. در ادامه شما را این روش‌ها آشنا می‌کنیم.
جهت کسب اطلاعات بیشتر: کربن فعال چگونه ساخته می شود؟
استخراج زیر سطحی
این شیوه به دو نوع شیوه اتاق ستون و روش جبهه کار طولانی تقسیم می‌شوند. در روش اتاق ستون از طریق ایجاد شبکه‌ای از اتاق در شکاف معدن و ستون‌های از زغال سنگ با هدف جلوگیری از ریزش سقف در هر اتاق اقدام به استخراج می‌کنند. در روش جبهه کار طولانی با ایجاد برش مکانیکی اقدام به استخراج کامل از شکاف معدن می‌کنند. قبل از استخراج از طریق زمین‌شناسی اقدام به برنامه ریزی دقیق برای استخراج مطلوب می‌کنند.
استخراج سطحی
در صورتی که شکاف معدن در نزدیک سطح زمین باشد، استخراج سطحی مقرون به صرفه بوده و بازیابی آن نسبت به روش زیرسطحی بالاتر است. برای استخراج آن از بیل مکانیکی و کامیون بزرگ استفاده کرده و با توجه به این معدن زغال سنگ سطحی مساحت زیادی را اشغال می‌کند، توانسته 90 درصد آن به راحتی استخراج کرد.
فواید زغال سنگ
زغال سنگ به عنوان یک منبع انرژی مهم، نقش قابل توجهی در تأمین نیازهای انرژی جهانی ایفا می‌کند. این ماده معدنی به دلیل قابلیت تولید انرژی بالا و هزینه نسبتاً پایین استخراج و فرآوری، به عنوان یکی از اصلی‌ترین سوخت‌ها در نیروگاه‌های برق و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تاثیر ذغال سنگ بر روی سلامت انسان
استفاده از زغال سنگ به عنوان منبع انرژی می‌تواند تأثیرات منفی بر سلامت انسان داشته باشد. استنشاق ذرات معلق و آلاینده‌های ناشی از سوختن زغال سنگ می‌تواند منجر به بروز:
- مشکلات تنفسی
- بیماری‌های قلبی
- افزایش خطر ابتلا به سرطان
شود. همچنین، آلودگی ناشی از استخراج زغال سنگ می‌تواند به سلامت کارگران و ساکنان مناطق نزدیک معادن آسیب برساند.
تاثیر ذغال سنگ بر روی محیط زیست
زغال سنگ به دلیل انتشار گازهای گلخانه‌ای و دیگر آلاینده‌ها در هنگام سوختن، تأثیرات منفی قابل توجهی بر محیط زیست دارد. این گازها، به ویژه دی‌اکسید کربن، به تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی کمک می‌کنند. همچنین، استخراج زغال سنگ می‌تواند به تخریب اکوسیستم‌ها، آلودگی آب و خاک و کاهش تنوع زیستی منجر شود. به همین دلیل، توجه به روش‌های پایدارتر و انرژی‌های تجدیدپذیر در حال افزایش است.
معیارهای کیفیت ذغال سنگ
معیارهای کیفیت زغال‌سنگ به مجموعه‌ای از ویژگی‌ها و مشخصات فیزیکی و شیمیایی اشاره دارد که تعیین‌کننده قابلیت استفاده و ارزش اقتصادی آن هستند. از جمله این معیارها می‌توان به محتوای کربن، خاکستر، گوگرد، رطوبت و قدرت حرارتی اشاره کرد. زغال‌سنگ با محتوای کربن بالا و خاکستر و گوگرد کم، معمولاً از کیفیت بالاتری برخوردار است و برای تولید انرژی و کک‌سازی مناسب‌تر است. همچنین، رطوبت زغال‌سنگ تأثیر زیادی بر قدرت حرارتی آن دارد؛ زغال‌سنگ‌های خشک‌تر معمولاً کارایی بالاتری در فرآیندهای احتراق دارند. ارزیابی دقیق این معیارها به تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان کمک می‌کند تا بهترین نوع زغال‌سنگ را برای نیازهای خود انتخاب کنند و از حداکثر کارایی و کمترین آسیب به محیط زیست بهره‌برداری کنند.
کاربرد زغال سنگ چیست؟
بیشتر افراد از این ماده معدنی برای سوخت استفاده می‌کردند. انرژی به دست آمده از زغال سنگ می‌تواند آب را به بخار تبدیل کرده و با آن توربین‌ها را به حرکت در آورد و انرژی برق را تولیدکرد. در حال حاضر حدود 38 درصد انرژی برق جهان از این ذغال سنگ تامین میشود.
با توجه به این ماده نوعی سوخت فسیلی است و جز منابع تجدید ناپذیر است و همچنین استفاده طولانی مدت از آن موجب تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی را به دنبال دارد، از سال 2008 مصرف آن به طور چشمگیری کاهش یافت و به جای آن از سوخت‌های پاک استفاده کردند. استفاده آن در صنعت فولاد، فیلترهای خالص سازی هوا و آب، تولید فیبر کربن، سیلیکون و سیلان‌ها و … بسیار مشهود است.
ذغال سنگ چگونه به دست می‌آید؟
- از درزهای زیرزمینی که لایه‌های سنگ معدن هستند و به اندازه کافی ضخیم هستند که با نتایج سودآور استخراج می‌شوند، به دست می‌آید.
- استخراج معدن به دو صورت زیرزمینی و روباز وجود دارد. تعیین نوع استخراج بستگی به عمق کانسار دارد.
- شفت‌های عمودی برای دسترسی به ذخایر از طریق استخراج زیرزمینی حفر می‌شوند، در حالی که در معادن سطحی یا روباز، خاک و سنگ‌هایی که در بالای ذخایر معدنی قرار دارند حذف می‌شوند.
- هزینه استخراج از معادن سطحی کمتر از معادن زیرزمینی است. به همین دلیل است که استخراج سطحی غالب تر است.
میزان انرژی انواع زغال سنگ
منبع انرژی نهایی زغال سنگ خورشید است زیرا انرژی ذخیره شده در ماده مرده گیاهی همان چیزی است که زغال سنگ تولید می‌کند. ذغال سنگ در حضور اکسیژن اتمسفر سوزانده میشود. این افزایش دما اجازه می‌دهد تا یک واکنش شیمیایی بین سوخت (کربن در زغال سنگ) و اکسیژن موجود در جو رخ دهد که دی اکسید کربن (CO 2 ) را تشکیل می‌دهد. از آن جایی که ذغال سنگ نیز حاوی اتم‌های هیدروژن است، احتراق مقداری بخار آب را به عنوان محصول تشکیل می‌دهد.
CO 2 نشان دهنده پایین ترین حالت انرژی ممکن یک اتم کربن در اتمسفر حاوی اکسیژن زمین است، بنابراین انتقال از سوخت (کربن در ذغال سنگ) و اکسیژن اتمسفر به CO2 اجازه می‌دهد تا حداکثر مقدار انرژی از سوخت استخراج شود. محتوای انرژی زغال سنگ همراه با بلوغ آن متفاوت است. آنتراسیت دارای بالاترین محتوای انرژی در بین انواع زغال سنگ است.
شباهت مراحل تشکیل نفت و زغال سنگ
در میلیاردها سال پیش و با فرایندهای تبدیل انرژِی خورشید به آدرنوزین تری فسفات موجب تشکیل ماده‌های معدنی گران بهای شد. کلروفیل‌ها و بعضی از رنگدانه‌های گیاهان، انرژِی دریافتی از خورشید را برای تبدیل دی اکسید کربن، مواد معدنی و آب به اکسیژن و ترکیبات آلی انرژی دار به کار بردند. این کار موجب افزایش ذخایر معدنی آلی از جمله هیدروکربورهای ذغال سنگ، نفت و گاز شد. و از این طریق مراحل تشکیل زغال سنگ ونفت به وجود آمد.
کلام آخر
در مقاله ی زغال سنگ چگونه تشکیل میشود به معرفی این ماده، ذغال سنگ از چی درست میشود و کاربردهای آن پرداختیم. کاربرد زغال سنگ در صنعت بسیار بوده و جز یکی از مواد معدنی بسیار معروف بوده است. شما می‌توانید برای مطالعه ی بیشتر نحوه تشکیل و انواع زغال سنگ چیست؛ به وبسایت آراسنگ الوند مراجعه کنید.
