زغال سنگ

زغال سنگ کانی سیاه رنگی که از مواد گیاهی تشکیل شده و به عنوان سوخت و ماده ی اولیه ی صنایع شیمیایی مانند گاز، کک و... به کار می رود. بخش بیشتر این ماده کربن است و هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد از ترکیبات دیگر آن هستند که کمترین درصد را به خود اختصاص داده اند. زغال سنگ کانی پر انرژی ای است که از فشرده شدن و تحمل گرمای برخی گیاهان طی میلیون ها سال به وجود می آید.

زغال سنگ

زغال سنگ ، کانی سیاه رنگی است که از مواد طبیعی تشکیل شده و به عنوان سوخت وماده ی اولیه صنایع شیمیایی مانند گاز ، کک ، روغن ، قطران و... به کار می رود.

اعتقاد زمین شناسان این است که زغال سنگ را به عنوان کانی نمی شناسند و بخش زیادی از جرم زغال سنگ ، کربن است. همچنین هیدروژن ، نیتروژن ، اکسیژن و گوگرد از ترکیبات دیگر آن هستند که درصد کمتری را به خود اختصاص داده اند. زغال سنگ کانی پر انرژی است که از بقایای درختان ، بوته ها و سایر گیاهان زنده میلیون ها سال پیش به وجود می آید و از فشرده شدن و تحمل گرمای برخی گیاهان ( اکثرا از گیاه سرخس ) درست می شوند.

نخستین مرحله تشکیل زغال سنگ ، پوده ( تورب ) است ؛ بعد از آن گیلنیت ، زغال سنگ نیمه بیتومینه ، زغال سنگ بیتومینه و زغال سنگ آنتراسیت به ترتیب و با درجات مختلف درون داشت مواد تشکیل دهنده قرار دارند.

در چین ، ایتالیا و یونان ، بیش از دو هزار سال پیش ، زغال سنگ به عنوان یک ماده سوختی مورد استفاده قرار می گرفت. قابل ذکر است که استخراج آن از معدن تقریبا در قرن دهم میلادی در آلمان آغاز شد. ولی امروزه واضح است که زغال سنگ منشا گیاهی دارد و به صورت ذخیره های پر ارزشی در آمده و قابل بهره برداری توسط انسان ها می باشد . جالب است بدانید که نحوه ی به وجود آمدن همه ی زغال سنگ ها به یک صورت نیستند و برحسب دوران مختلف زمین شناسی و شرایط محیطی موثر در تشکیل زغال سنگ بسیار تاثیر گذار است .

فرآیند تشکیل زغال سنگ

واضح است که زغال سنگ منشا گیاهی دارد و در طی فرایند شیمیایی شدن به صورت ذخیره های پر انرژی در می آید . این ماده از سه عنصر اصلی کربن ، هیدروژن و اکسیژن به وجود می آید که کربن موجود در زغال سنگ به صورت ترکیب های مختلف آبی از جمله اسید های کربوکسیلیک متراکم شده و به صورت ترکیبات آروماتیک در می آید. تخریب مواد آلی در غیاب اکسیژن به تشکیل زغال سنگ منجر می شود و در این صورت هیدروژن به آب و قسمتی از کربن دی اکسید و منوکسید کربن تبدیل می شود و مقداری از هر دو به شکل بتان خارج می شوند.

پیش ترکیب زغال سنگ ماده ای است به نام پیت که این ماده مواد چوبی در جاهای مرطوب را دستخوش تغییرات فیزیکی و شیمیایی میکند تا در طول زمانی بلند مدت به زغال سنگ تبدیل شود . در تبدیل پیت به زغال سنگ قیری نیز اثرات طولانی فشار و دما بر زغال سنگ پیپ سبب به وجود آمدن آنتراسیت شده که فشار و دمای زیادی را متحمل می شود . به طور کلی زغال سنگ از تشکیل کوه ها و حرکت پوسته ی زمین فرآوری می شود. در طی این فرآیند با کاهش مقدار قابل توجهی رطوبت ، اکسیژن و هیدروژن و مواد فراری از جمله (دی اکسید کربن  ، منوکسید کربن و سایر گازها ...) می باشد و افزایش درصد کربن ثابت ، گوگرد و خاکستر همراه می باشد.

تمام زغال سنگ ها در اثر گرما تجزیه می شوند و به مواد مختلف مفیدی برحسب نوع و شرایط تجزیه مثل فشار و دما ، تجزیه می شوند. بیشتر زغال سنگ ها در دمای حدود 100 درجه سانتی گراد رطوبت خود را از دست می دهند و تا دمای 400 درجه سانتی گراد تجزیه می شوند و مواد روغنی و گازی تشکیل می دهند. در ادامه با افزایش دمای 1 تا 2 درجه در هر دقیقه و رسیدن به دمای 45 درجه سانتی گراد بیشترین مقدار محصول بدست می آید که بیشتر شامل قطران زغال سنگ است.

کاربردهای زغال سنگ

زغال سنگ از نظر کاربردی جایگاه ویژه ای در صنعت و تجارت دارد. از این کاربردها می توان به استفاده از زغال سنگ به تولید بخار توسط توربین های بخار در کارخنجات صنعتی ، به عنوان سوخت در نیروگاه های حرارتی مولد برق ، راه آهن و کشتی ها و همینطور به عنوان سوخت خانگی در برخی از کشورها اشاره کرد.

 نکته ی قابل ذکر این است که تقریبا 87% زغال سنگ جهان برای تولید گرما و سایر انرژی های مربوطه سوزانده می شود و در پی این سوختن زغال سنگ فرآورده های جانبی مثل گازهای سوختنی ، زغال کک و قطران بدست می آید.

استفاده از زغال سنگ به عنوان گاز سوختی شهری به این گونه زغال سنگ را همراه بخار آب و اکسیژن در فشار 20 تا 30 اتمسفر مجاور می کنند . در طول این مجاورت زغال سنگ با بخار آب و اکسژن به هیدروژن و منوکسید کربن تبدیل می شود . در مرحله ی بعدی با کمک کاتالیزور آهن به هیدروکربن و یا توسط کاتالیزور روی و مس به متیل الکل تبدیل می کنند.

تهدید ناشی از معادن زغال سنگ

گاز متان به عنوان یکی از عوامل تهدید بهداشتی و جانی کارکنان صنایع زغال سنگ شناخته شده که اکثرا در معادن زغال سنگ وجود دارد

تهدید ناشی از معادن زغال سنگ

گاز متان به عنوان یکی از عوامل تهدید بهداشتی و جانی کارکنان صنایع زغال سنگ شناخته شده که اکثرا در معادن زغال سنگ وجود دارد و مخلوط  5 تا 15 درصدی آن با هوا باعث انفجار می شود. به همین خاطر ، مقدار گاز متان باید به طور کنترل شده در معادن زغال سنگ باشد.

به جز گاز متان ، گازهایی مثل دی اکسید گوگرد ، منوکسید کربن در معادن زغال سنگ وجود دارند که خطری از جانب انفجار ندارند ولی از نظر مسموم کنندگی می تواند برای کارگران تهدید جدی باشد.

برای جلوگیری از این خطرارت ، اصولا آن را به وسیله ی دستگاه ویژه ای از معدن زغال سنگ خارج می کنند .

بیماری سیاه ریه نیز از تنفس گرد و غبار زغال سنگ به وجود می آید در این بیماری ذرات زغال سنگ ریه ها را از لایه سیاه رنگی می پوشانند و تنفس به سختی انجام می شود.