زغال سنگ چیست و ذغال سنگ چگونه تشکیل میشود؟
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.
زغال سنگ چیست؟
زغال سنگ سنگی است که از تجزیه حیات گیاهی به وجود آمده است. 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.
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.
تاریخچه زغال سنگ چیست؟
زغال سنگ به عنوان یک منبع انرژی برای حدود ۲۰۰۰ 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. 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 د میلیون‌های 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.
انواع این ماده با توجه به مراحل تشکیل ذغال سنگ بر حسب درجه خلوص و به ترتیب آشنا می‌کنیم:
. 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 شده اند و در یان مرحله این توده ای گیاهی مرده را نمی توان زغال نامید. پوده را یم توان از پوده زارها جمع آوری کرد و به عنوان سوخت از آن استفاده کرد.
. لیگنت:
ذغال سنگ قهوه ای به عنوان پایین ترین زعال 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.
. 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.
. آنتراسیت:
این نوع زغال سنگ سخت و سیاه در بین تمامی ذغال سنگ‌ها دارای بالاتین درجه است. آنتراسیت سیاه و براق است و دارای کمترین میزان آب و مواد فرار و بیشترین کربن است. برای آشنایی با این نوع و خرید آنتراسیت توانسته با کارشناسان سایت آرا سنگ الوند در ارتباط باشید. در ضمن به این نوع زغال سنگ حرارتی نیز می‌گویند و به این طریق است که مراحل تشکیل زغال سنگ رسیده به وجود می‌آید.
روش‌های استخراج ذغال سنگ
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.
-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 ۹۰ درصد آن به راحتی استخراج کرد.
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 ۳۸ 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 ۲۰۰۸ 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 را تشکیل می‌دهد. از آن جایی که ذغال سنگ نیز حاوی اتم‌های هیدروژن است، احتراق مقداری بخار آب را به عنوان محصول تشکیل می‌دهد.
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.
