پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی
زغال سنگ چیست و نحوه تشکیل و کاربردهای آن
معرفی
زغال‌سنگ نام کانی سیاه‌رنگی است که از پسماند مواد گیاهی دوران‌های قدیم زمین‌شناختی (میلیون‌ها سال پیش) تشکیل شده‌است و به‌عنوان سوخت و نیز مادهٔ اولیهٔ برخی صنایع شیمیایی برای تولید گاز، کُک، روغن، قطران و غیره استفاده می‌شود.
البته برخی از زمین‌شناسان معتقدند که زغال‌سنگ کانی نیست. بخش بزرگی از جِرم زغال‌سنگ کربن است. از دیگر ترکیبات زغال‌سنگ هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد است. انواع زغال‌سنگ در دوران‌های گوناگون زمین‌شناسی و تحت شرایط مختلفی به وجود آمده‌اند. پوده (تورب)، نخستین مرحله تشکیل زغال‌سنگ است.
پس از آن به ترتیب لیگنیت، زغال‌سنگ نیمه بیتومینه، زغال‌سنگ بیتومینه و زغال‌سنگ آنتراسیت با درجات مختلف درون‌داشت مواد تشکیل‌دهنده قرار دارند.
زغال‌سنگ از فشرده شدن و تحمل گرما برخی گیاهان به وجود می‌آید که اکثراً از گیاه سرخس می‌باشد
مراحل تشکیل زغال سنگ
زغال‌سنگ کانی پر انرژی است، که از بقایای درختان، بوته‌ها و سایر گیاهان زندهٔ میلیون‌ها سال پیش به وجود می‌آید. نشو و نمای این گیاهان در دوره‌هایی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب بود، صورت گرفت. زغال‌سنگ، یک سنگ رسوبی است. به زغال‌سنگ ابتدایی که پوک است و مواد فرار زیادی دارد تورب می‌گویند تورب نامرغوبترین نوع زغال‌سنگ است قسمت اعظم این ذخایر تقریباً ۲۵۰ میلیون سال پیش پدید آمدند. سپس اوضاع برای رشد سرخس‌های دانه‌دار گرمسیری بسیار عظیم و درختان بدون گل غول پیکر، در باتلاق‌های وسیع فراهم شد. این گیاهان بعد از خشک شدن و از بین رفتن به داخل باتلاق‌ها می‌افتادند و بر اثر خروج اکسیژن، فساد بی‌هوازی تسریع می‌شد. پوشش گیاهی به ماده‌ای لجن مانند، به نام پیت (Peat) تبدیل شد. پیت در زیر فشار خشک و سخت شد و به زغال‌سنگ پیت (لنیت یا لیگنیت، که به زغال‌سنگ قهوه‌ای نیز موسوم است) تبدیل شد. فشار بیشتر و گذشت زمان، زغال‌سنگ قیردار را به وجود آورد، که هر ۶ متر ضخامت رسوب گیاهان نخستین به ۰٫۳ متر زغال‌سنگ تبدیل شده بود که به آن بیتومین می‌گویند و در نهایت سخت‌ترین و مرغوبترین نوع زغال‌سنگ، یعنی آنتراسیت (Anthracite) را به وجود آورد.
انواع زغال سنگ
آنتراسیت
آنتراسیت زغال سخت، سیاه و براقی که مرغوبترین کیفیت را دارد یعنی شامل کمترین مقدار آب و مواد فرار و بیشترین محتوی کربن است و با شعله کوچک و آبی‌رنگ و بدون دود می‌سوزد. آنتراسیت آخرین فراورده تغییر و تبدیل مواد گیاهی از طریق سلسله مراحل زغال نارس، لینیت و زغال بیتومینه است.
آنتراسیت، که اغلب به عنوان زغال سنگ نامیده می شود، زغال سنگ سخت و جمع و جور است که دارای یک بلور متالستیک است. این دارای بالاترین مقدار کربن، کمترین ناخالصی ها و بالاترین تراکم انرژی تمام انواع زغال سنگ به جز گرافیت است و بالاترین رتبه از زغال سنگ است.
آنتراسیت بیشترین نوع زغال سنگ دگرگون شده است ( اما هنوز هم نشان دهنده دگرگونی پایین است)، که در آن میزان کربن بین 92 تا 98 درصد است. اصطلاح برای آن دسته از انواع زغال سنگ استفاده می شود که در هنگام گرم کردن زیر نقطه ی احتراق از بخار یا سایر بخارات هیدروکربنی خنثی نمی کنند. انتراسیت با مشکلاتی روبرو است و با شعله های کوتاه، آبی و دودی مواجه می شود.
آنتراسیت به درجه استاندارد طبقه بندی می شود که عمدتا در تولید برق و درجه بالا (HG) و فوق العاده بالا (UHG) استفاده می شود که استفاده اصلی آن در بخش متالورژی است. انتراسیت حدود 1 درصد از ذخایر زغال سنگ جهانی را تشکیل می دهد و تنها در چند کشور در سراسر جهان استخراج می شود. چین اکثریت تولید جهانی را تشکیل می دهد؛ تولید کنندگان دیگر روسیه، اوکراین، کره شمالی، آفریقای جنوبی، ویتنام، انگلستان، استرالیا، کانادا و ایالات متحده هستند. کل تولید در سال 2010 به 670 میلیون تن رسید آنتراسیت میتواند کدورت آب را برطرف کند و کمی هم آهن و منگنز را از بین می برد.
بیتومینوس
این نوع حاوی حدود 45% تا 86% درصد کربن می‌باشد. این ماده در ایالات متحده آمریکا 100 میلیون تا 300 میلیون سال قدمت دارد. معمولا از بیتومینوس برای تولید برق در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود. همچنین از آن هم به عنوان سوخت و هم به عنوان مواد اولیه در صنعت آهن و فولاد استفاده می‌شود. حدود 53% از منابع این ماده مربوط به این نوع می‌باشد.
ساب بیتومینوس (نیمه بیتومین)
این ماده حدود 35% تا 45% کربن دارد و بر اثر سوختن حرارت کمتری نسبت به بیتومینوس تولید می‌کند. این نوع، حدود 30% از ذخایر زغال سنگ جهان را شامل می‌شود و بیشتر در صنعت سیمان کاربرد دارد.
زغال سنگ قهوه‌ای
