زغال سنگ چیست؟

زغال سنگ یا Coal یکی از انواع سنگ‌های رسوبی قابل احتراق کشف شده‌ است که شاخصه بارز و مهم و آن داشتن رنگ سیاه یا قهوه‌ای محسوب می‌شود. این سنگ دارای مقادیر بسیار زیاد کربن  و هیدروژن که بستگی به نوع زغال‌سنگ دارد،  به‌عنوان نمونه‌ای از سوخت‌های تجدیدناپذیر معرفی می‌شود. تولید و تشکیل ذغال سنگ میلیون‌ها سال به طول می‌انجامد و این سنگ عموما در مکان‌هایی یافت می‌شود که در گذشته جنگل‌های باتلاقی بوده‌اند.

همانطور که در مقاله‌ی قبل نیز اشاره شد زغال سنگ‌ها قابلیت اشتعال دارند و شدت این قابلیت بسته به نوع آن، مقدار کربن و هیدروژن موجود در ساختار سنگ و… متغیر است. چگالی این سنگ‌ها بسیار بالا بوده و از آن‌ها در صنایع مختلفی مانند صنایع تولید برق و صنایع گرمایشی استفاده می‌کنند. علاوه بر کربن و هیدروژن، زغال سنگ‌ها حاوی مقادیر قابل توجهی نیتروژن و اکسیژن نیز هستند و قدمت تشکیل آن‌ها به ۳۰۰ میلیون سال پیش و دوران کربنیفر باز می‌گردد. انرژی حبس شده در زغال سنگ‌ها بسیار زیاد است و مقدار قابل توجهی از آن هنگام سوختن آزاد می‌شود. 

تاریخچه زغال سنگ

جالب است بدانید که قدمت استفاده از زغال‌سنگ به‌عنوان سوخت و عامل تولید‌کننده گرما به بیش از ۲۰۰۰ سال پیش باز میگردد. سابقه تاریخی مستدل و جامعی در دسترس نیست که اثبات کند جامعه بشری چه زمانی توانسته  است که زغال سنگ را کشف کند؛ اما بر اساس شواهد تاریخی کشف شده می‌توان گفت ۱۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح در چین از زغال سنگ برای ذوب مس استفاده می‌کردند. در برخی شواهد ذکر شده که چینی‌ها از سنگ‌هایی به عنوان سوخت کوره‌های خود استفاده می‌کردند که قدمت این کار به سلسله‌ی هان باز می‌گردد.

همچنین سیلندرهای زغالی کشف شده در ویرانه‌های رومی انگلستان نشان‌ می‌دهد که رومی‌ها نیز چندین هزار سال قبل از میلاد مسیح با کاربرد این سنگ‌ها به‌عنوان سوخت آشنایی داشتند. اولین مدرک مستدل و مستند تاریخی استفاده از زغال سنگ به اروپا و قرن ۱۳ میلادی باز می‌گردد که راهب Liège به آن در نوشته‌هایش اشاره کرده است.

کاربردهای این سوخت تجدیدناپذیر تا قرن ۱۸ بسیار محدود بود؛ اما همزمان با به قدرت رسیدن آبراهام داربی در انگلیس، ابعاد تازه‌ای از کاربردهای این سنگ کشف شد. تولید کک و ساخت کوره‌های مرتفع نمونه‌ای از پیشرفت‌ها آن دوره به شمار می‌آید. تحولات پی‌در‌پی متالورژی در آن زمان به اختراع موتور بخار زغال‌سوز توسط جیمز وات انجامید و جامعه بشری تشنه پیشرفت و گسترش زمینه‌های کاربردی زغال سنگ شد.

زغال سنگ چگونه تشکیل می‌شود؟

تا به اینجای مقاله با تعریف و تاریخ زغال سنگ‌ها آشنا شدید؛ اما این سنگ‌ها چگونه و تحت چه شرایطی تشکیل شده‌اند؟

در دوره کربونیفز آب‌و‌هوای کره زمین بسیار ملایم و مرطوب بوده و شرایط مناسب برای رشد انواع گیاهان از جمله خزه‌ها و سرخس‌ها وجود داشته است؛ در همین دوران سیلاب‌های پی در پی، خشک شدن طبیعی گیاه  یا افتادن آن موجب شده که بسیاری از این گیاهان در شرایط باتلاقی دفن شوند. در باتلاق‌ها هیچگونه اکسیژنی وجود نداشته و به همین دلیل زمینه فسادهای بی‌هوازی فراهم شده است. فسادهای بی هوازی مقدار کربن موجود در گیاهان را به طور کامل حفظ کرده و این مورد موجب افزایش میزان این عنصر در زغال سنگ‌ها شده است.

سپس این بقایای گیاهی طی میلیون‌ها سال تحت فشار و حرارت بالا قرار گرفتند و بسته به بازه زمانی تحت فشار بودنشان به انواع مختلفی از زغال سنگ‌ها تبدیل شدند. سنگ تورب یا peat (پیت) در اولین مرحله تشکیل زغال‌سنگ‌ها به وجود می‌آید. در واقع تورب‌ها توده‌ای گیاهی متراکمی را تشکیل می‌دهند که به شکلی ناقص تجزیه شده‌اند.

در دومین مرحله لیگنیت تولید می‌شود. لیگنیت‌ها از نظر غنای کربن و هیدروژن در مقایسه با پیت‌ها در رده بالاتری قرار دارند و  از آن‌ها بیشتر برای تولید انرژی و گرما استفاده می‌شود. در مرحله سوم تشکیل این سنگ‌ها، سنگ‌های شبه بیتومیته تشکیل می‌شوند که از آن‌ها در حال حاضر برای تولید انرژی الکتریسیته استفاده می‌کنند. در مرحله چهارم سنگ بیتومیته تشکیل می‌شود که دارای مقدار زیادی کربن بوده و از چگالی بالایی برخوردار است. رنگ آن سیاه و دارای نوارهای روشن و کدر قهوه‌ای است. در مرحله پنجم ارزشمندترین نوع زغال سنگ یعنی آنتراسیت تولید می‌شود که از قیمت بسیار بالایی برخوردار است و بیشترین خلوص را دارد.

در تمامی این مراحل آب اسیدی و گل مانع نفوذ اکسیژن شده و بقایای گیاهی وارد فرایند پوسیدگی بی‌هوازی می‌شوند. دریاهای وسیع و کم عمق از بهترین مناطق تشکیل زغال‌سنگ‌‌ها بوده‌اند و می‌توان اذعان کرد که این سنگ‌ها در تمامی دوره‌های تاریخی به غیر از دوره پرمین-تراس تولید و تشکیل شده‌اند.

انواع زغال سنگ کدام‌اند و چه ویژگی‌هایی دارند؟

زغال سنگ‌ها بسته به زمان تشکیل‌شان، بازه زمانی تحت فشار بودنشان و شرایط به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. تمامی آن‌ها از نظر ظاهر، خلوص عناصر، تولید انرژی و… با یکدیگر تفاوت‌های اساسی دارند. از انواع زغال سنگ بر اساس درصد کربن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• آنتراسیت
• بیتومینه
• ساب بیتومینه
• لگنیت
• تورپ

در ادامه مقاله به شرح مهم‌ترین ویژگی‌هایی هر کدام از آن‌ها خواهیم پرداخت:

آنتراسیت (Anthracite)

آنتراسیت را می‌توان بهترین نوع زغال سنگ موجود در بازار معرفی کرد. نام دیگر آن زغال کور است که از انواع جهش یافت زغالسنگ قیری به شمار می‌آید. استحکام و دوام آن ها بسیار بالا بوده و دارای بیش از ۹۰ درصد کربن خالص هستند. آنتراسیت بالاترین درجه اشتعال را دارد و شعله مشتعل شده از آن به رنگ آبی می‌سوند. جالب است بدانید که سوختن آن هیچ دودی تولید نمی‌کند و از آن‌ها بیشتر برای گرمایش فضاهای بسته مانند منازل مسکونی و ساختمان‌ها استفاده می‌کنند.

این نوع از زغال سنگ دوام بالایی دارند و می‌توانند در بازه زمانی طولانی مدت حرارتی ثابت تولید کنند. درصد کالری آن ۸۵۰۰ کیلوکالری بر ۱ کیلوگرم است و در آخرین مرحله تشکیل زغال سنگ تولید می‌شود. آنتراسیت‌ها کاملا سیاه و براق هستند و هنگام تماس با دست خاکسترهای سیاه به جای نمی‌گذارند. این نوع زغال سنگ بیشترین میزان کربن و کمترین مقدار آب و مواد فرار را دارا است؛ همچنین آنتراسیت بیشترین مقدار انرژی ذخیره شده را دارد.

تورب یا زغال سنگ نارس (Peat)

زغال سنگ‌های تورب نوعی زغال سنگ جامد هستند که قابلیت احتراق خوبی دارند. رنگ آنها بین قهوه‌ای روشن تا قهوه‌ای تیره در نوسان بوده و از تجزیه ناقص بقایای گیاهی تولید می‌شوند. رطوبت زیاد و هوای محدود از دیگر شرایط تشکیل آن‌ها به شمار می‌آید و به همین خاطر است که تورب‌ها بسته به محل تشکیلشان دارای مقادیر مختلفی رطوبت هستند. میزان گرمای آزاد شده این زغال سنگ 1900 kcal/kg بوده و میزان رطوبت آن بسته به محل تشکیلش بین ۱۰ تا ۳۰ درصد است.

تورب‌ها حدود ۳۱ درصد کربن دارند و میزان مواد فرار آن ۶۷ درصد تخمین زده می‌شود؛ همچنین این زغال سنگ ۳۵۰۰ کیلوکالری بر کیلوگرم انرژی تولید می‌کند.

لیگنیت (Lignite)

لیگنیت از انواع سنگ‌های رسوبی کربنی جامد به شمار می‌آید و رنگ آن بسته به رطوبت موجود در ساختارش بین سیاه تا قهوه‌ای در نوسان است. اگر این زغال سنگ را به کمک روش‌های خشک‌سازی خشک شود، به آن لیگنیت خشک یا زغال قهوه‌ای خشک می‌گویند. لیگنیت به دلیل زغال نشدگی به صورت کامل و رطوبت بالا، به هنگام مشتعل شدن دوده‌ی زیادی به همراه دارد و برخی اوقات باقی‌مانده‌های گیاهی نیز در این نوع از زغال‌سنگ قابل مشاهده است. رطوبت لیگنیت حدود بین 60-70 درصد تخمین زده می‌شود. انرژی حرارتی لیگنیت حدود 3500 Kcal/ kg است.

زغال سنگ قیری (Bituminous)

زغال سنگ بیتومینه در بین ساب بیتومینه و آنتراسیت قرار می‌گیرد. درصد کربن زغال بیتومینه از لیگنیت بیش‌تر و از آنتراسیت کم‌تر است. زغال سنگ بیتومینه از نوع زغال‌سنگ مرغوب محسوب می‌شود. زغال بیتومینه ساختاری تیره و براق دارد اما وقتی از نزدیک به ساختار آن نگاه کنید، متوجه ساختار لایه‌ای آن می‌شوید. درصد کربن این زغال بین 60-80 درصد می‌باشد. انرژی حرارتی این نوع زغال سنگ حدود 6950Kcal/Kg  می‌باشد. از زغال سنگ بیتومینه در تولید برق و گرما استفاده می‌شود.

کاربرد زغال سنگ چیست؟

زغال سنگ به عنوان یک منبع اصلی از انرژی و سوخت، در صنایع مختلف به طور گسترده استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای زغال سنگ در صنایع عبارتند از:

تولید برق

 یکی از کاربردهای اصلی زغال سنگ در صنعت، تولید برق است. زغال سنگ به عنوان یک منبع سوختی بسیار موثر برای نیروگاه‌های حرارتی استفاده می‌شود. زغال سنگ بیتومینه به دلیل قابلیت سوختن و احتراق خوب، برای تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی به کار می‌رود.

 صنایع فولادسازی

زغال سنگ به عنوان یک منبع حرارتی مناسب برای فرآیندهای صنایع فولادسازی استفاده می‌شود. مهم‌ترین و اصلی‌ترین استفاده از آنتراسیت در صنایع فولاد سازی، احیا فلزی آهن که به عبارت دیگر تبدیل اکسید آهن به آهن فلزی می‌باشد.

 تولید کک

 زغال سنگ به عنوان ماده اصلی برای تولید کک در صنایع فولادسازی و فرآورده‌های فلزی دیگر استفاده می‌شود.

تصفیه آب

آنتراسیت در تصفیه آب نیز استفاده می‌شود. آنتراسیت در تصفیه آب حد واسط میان سیلیس و کربن فعال است که توانایی کاهش کدری آب، منگنز، آهن، کلر آزاد، کروم، فلزات سنگین، مواد آلی و چربی و روغن را دارد.

به طور کلی، زغال سنگ به عنوان یک منبع اصلی از انرژی و سوخت در صنایع مختلف، به خصوص در تولید برق، فولادسازی، صنایع شیمیایی و گرمایش استفاده می‌شود.

کاربرد زغال سنگ‌ها بر اساس نوع آن‌ها به شرح زیر است:

کاربرد زغال سنگ Peat

• گرمایش: زغال سنگ Peat به عنوان منبع اصلی گرمایش در مناطقی با دسترسی محدود به منابع انرژی استفاده می‌شود.
• کود: برخی از کشورها از زغال سنگ Peat به عنوان کود آلی استفاده می‌کنند.

کاربرد لیگنیت (Lignite)

• تولید برق: لیگنیت به عنوان یک منبع اصلی برای تولید برق در برخی از کشورها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• گرمایش: همچنین برای گرمایش و استفاده در صنایع مختلف نیز استفاده می‌شود.

کاربرد زغال سنگ بیتومینه (Bituminous coal)

• تولید برق: این نوع زغال سنگ برای تولید برق در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود
• صنایع فولادسازی: برای تولید فولاد و فرآورده‌های فلزی دیگر نیز استفاده می‌شود

کاربرد زغال سنگ آنتراسیت (Anthracite)

• گرمایش: به علت محتوای بسیار پایین گاز و مواد جامد قابل اشتعال، زغال سنگ آنتراسیت به عنوان یک منبع گرمایش بسیار موثر استفاده می‌شود.
• صنایع فولادسازی: همچنین به دلیل دمای بالای احتراق، در صنایع فولادسازی و فرآورده‌های فلزی دیگر نیز استفاده می‌شود.

به طور کلی، انواع زغال سنگ در تولید انرژی، گرمایش، صنایع فولادسازی و صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر نوع زغال سنگ به دلیل ویژگی‌ها و خصوصیات خاص خود، کاربردهای منحصر به فردی دارد.

معیارهای سنجش کیفیت زغال سنگ چه هستند؟

همانطور که در بخش‌های قبل نیز اشاره کردیم، انواع زغال سنگ مرحله به مرحله تولید می‌شوند و بسته به بازه زمانی تشکیل، دارای خواص و کیفیت متفاوتی هستند. از جمله عوامل موثر بر کیفیت مواد تشکیل‌دهنده زغال سنگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• گیاهان و به‌طورکلی پوشش گیاهی که زغال سنگ از آن تشکیل شده است.
• عمق دفن بقایای گیاهی. هر چقدر عمق دفن بیشتر باشد، کیفیت زغال سنگ تشکیل شده بالاتر است.
• دما و میزان فشاری که زغال سنگ در آن تشکیل شده است.
• مدت زمانی که زغال سنگ در کانسار سپری کرده است.
• قیمت

همواره به خاطر داشته باشید که قیمت، زمانی معیار تشخیص کیفیت تلقی می‌شود که شما از کیفیت زغال سنگ مدنظر خود اطمینان حاصل کرده باشید.

مهم‌ترین خصوصیات ظاهری و شیمیایی زغال سنگ‌ها چه هستند؟

 از مهم‌ترین این ویژگی‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

چگالی

چگالی انواع زغال سنگ بین1100 تا 1500 کیلوگرم بر متر مکعب در نوسان است. همواره به خاطر داشته باشید چگالی زغال سنگ از آب کمتر است. تفاوت‌های چگالی در انواع زغال سنگ، بهبود کیفیت زغال‌سنگ را با حذف بیشتر مواد سنگی و ذرات غنی از سولفید از طریق جداسازی مایعات سنگین ممکن می‌سازد. 

از دیگر ویژگی‌های زغال سنگ‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• انعکاس زغال سنگ
• شاخص تورم آزاد
• پلاستومتری
• نقطه اشتعال
• گازی شدن

زغال سنگ چگونه استخراج می‌شود؟ 

زغال سنگ طی دو روش استخراج می‌شود:

استخراج سطحی

استخراج سطحی تنها زمانی اقتصادی است که شکاف معدن در نزدیکی سطح باشد. بازیابی ذخایر در این روش نسبت به روش زیرسطحی بالاتر می‌باشد چراکه در این روش 90% یا بیشتر از coal قابل استخراج است. در این معادن مساحت بسیار زیادی اشغال می‌شود و همچنین از تجهیزات بسیار بزرگی مانند بیل‌های مکانیکی و کامیون‌های بسیار بزرگ نیز استفاده می‌شود.

استخراج زیر سطحی

در استخراج زیر سطحی دو روش اصلی وجود دارد:

• روش اتاق5_ستون
• روش جبهه کار طولانی

در روش اتاق_ستون، شبکه‌ای از اتاق‌ها در شکاف معدن ایجاد می‌شود و ستون‌هایی از زغال سنگ به منظور جلوگیری از ریزش سقف در هر اتاق ایجاد شده و رها می‌شود و سپس ذخایر آن استخراج می‌شود. این ستون‌ها حدود 40% از حجم معدن را شامل می‌شوند. هر چند این زغال سنگ گاهی در مراحل بعدی قابل بازیابی است. این امر می‌تواند تحت عنوان فرآیندی به اسم “عقب نشینی معدن” حاصل شود. در این فرآیند با عقب نشینی کارگران، ذخایر از ستون‌ها استخراج می‌شود، سپس سقف سقوط می‌کند و در نهایت معدن متروک می‌شود.

روش جبهه کار طولانی با استفاده از برش‌های مکانیکی استخراج کامل از شکاف معدن صورت می‌گیرد. در این روش قبل از شروع فرآیند استخراج باید برنامه‌ریزی دقیقی انجام گیرد تا اطمینان حاصل شود زمین‌شناسی مطلوبی در تمام بخش‌های معدن وجود دارد. انتخاب روش استخراج معدن معمولا بر اساس ملاحظات اقتصادی است. در بعضی مواقع از هر دو روش بالا به صورت ترکیبی استفاده می‌شود.

بزرگترین منایع زغال سنگ در جهان کدام‌اند؟

بزرگترین منابع زغال سنگ در دنیا در کشورهای زیر وجود دارد:

 چین

 چین بزرگترین تولیدکننده و مصرف‌کننده زغال سنگ در جهان است. این کشور دارای بزرگترین مخازن زغال سنگ در جهان می‌باشد.

 ایالات متحده

 ایالات متحده دارای یکی از بزرگترین منابع زغال سنگ در جهان است، به خصوص در ایالت‌های ویرجینیا، پنسیلوانیا، ایلینوی و اندیانا.

هند

 هند نیز یکی از بزرگترین تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان زغال سنگ در جهان به شمار می‌آید. این کشور دارای منابع زغال سنگ غنی است.

استرالیا

 استرالیا نیز یکی از بزرگترین تولیدکنندگان زغال سنگ در جهان است. منابع زغال سنگ در استرالیا به ویژه در ایالت‌های نیوساوت ولز، کوئینزلند و ویکتوریا وجود دارد.

 روسیه

 روسیه نیز دارای منابع زغال سنگ فراوان است، به خصوص در منطقه‌های سیبری و شمال غربی

آفریقای جنوبی

 آفریقای جنوبی یکی از بزرگترین تولیدکنندگان و صادرکنندگان زغال سنگ در جهان به شمار می‌آید. این کشور دارای منابع زغال سنگ فراوان در استان‌های مختلف مانند مپومالانگا، لیمپوپو، کوزولو ناتال و مستقل شمالی است.
به علاوه، کشورهای اوکراین، کلمبیا، کانادا، اندونزی و پاکستان نیز دارای منابع زغال سنگ قابل توجهی هستند.

زغال سنگ چه تاثیری بر طبیعت و سلامت انسان می‌گذارد؟

تاثیرات زغال سنگ بر طبیعت و سلامت انسان می‌تواند به صورت مثبت و منفی باشد. در زیر به برخی از تاثیرات مثبت و منفی زغال سنگ بر سلامت انسان اشاره می‌کنیم:

تاثیرات مثبت

•  انرژی: زغال سنگ به عنوان یک منبع انرژی، قابل تجدید نیست؛ اما از آن به عنوان یک منبع انرژی قابل توجه برای تأمین نیازهای انرژی جامعه و صنعت استفاده می‌شود.
•  اشتغال: صنعت زغال سنگ می‌تواند منجر به ایجاد شغل برای افراد در مناطق مختلف شود و به رشد اقتصادی کمک کند.
•  تکنولوژی پاک: استفاده از تکنولوژی‌های پاک و کارآمد در استخراج و استفاده از زغال سنگ می‌توان به کاهش آلودگی هوا و حفظ محیط زیست کمک کرد.

تاثیرات منفی

• آلودگی هوا: سوخت زغال سنگ منجر به گسترش آلودگی هوا با دی‌اکسید کربن، سولفور دی‌اکسید و نیتروژن اکسید می‌شود که ممکن است به بروز بیماری‌های تنفسی و قلبی-عروقی منجر شود.
•  تاثیر بر آب: استخراج و استفاده از زغال سنگ ممکن است منجر به آلودگی منابع آب شود که برای سلامت انسان و حفظ محیط زیست مخاطراتی را به همراه دارد.
• تاثیر بر محیط زیست: استخراج و سوخت زغال سنگ ممکن است به ایجاد خطر برای حیات وحش و زیست‌بوم‌ها منطقه منجر شود.
•  تاثیر بر سلامت کارگران: کارگران صنعت زغال سنگ با خطراتی مواجه هستند که از جمله آن‌ها می‌توان به عارضه‌های ریوی، عصبی، پوستی و دیگر مشکلات سلامتی اشاره کرد.
• به طور کلی، استفاده از زغال سنگ به صورت پایدار و با رعایت استانداردهای محیط زیست و سلامت عمومی، می‌تواند به کاهش تاثیرات منفی و افزایش تاثیرات مثبت آن بر سلامت انسان و محیط زیست کمک کند.

عوامل موثر بر قیمت زغال سنگ چه هستند؟

از جمله عوامل موثر بر قیمت زغال سنگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نرخ بازار جهانی
• تورم‌های حاکم بر بازار
• کیفیت زغال سنگ مدنظر
• خصوصیات ظاهری و شیمیایی زغال سنگ‌ها

تمامی موارد بالا بر کاهش یا افزایش قیمت زغال سنگ تاثیر دارند.

خرید انواع ذغال سنگ

زغال سنگ‌ها از جمله سنگ‌های رسوبی بسیار ارزشمندی هستند که از بقایای گیاهی بسیار قدیمی تحت فشار و دمای بالا تشکیل شده‌اند. از انواع آن می‌توان به آنتراسیت، لیگنیت، کک، تورب و… اشاره کرد که هر کدام از آن‌ها بسته به شرایط تشکیل‌دهنده و مواد سازنده آن‌ها خواص بسیار مختلفی دارند.  برای خرید زغال سنگ عمده به مشکلی برخوردید؟ می‌توانید با بخش پشتیانی سایت —- تماس گرفته و از مشاوره رایگان و تخصصی مجموعه ما برخوردار شوید؛ همچنین می‌توانید باکیفیت‌ترین نوع کک وآنتراسیت را با رقابتی‌ترین قیمت‌ها از سایت پیشگامان کربن کرمان پالایش خریداری نمایید.