زغال سنگ از سوخت‌های فسیلی است که قابلیت احتراق دارد و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کانی پرانرژی یکی از منابع اصلی تولید برق در جهان است و کاربردهای متعدد دیگری هم دارد. در این مطلب قصد داریم اطلاعات دقیقی درباره زغال سنگ و انواع آن در اختیار شما قرار دهیم. تا پایان این مطلب همراه ما باشید.
زغال سنگ چیست؟
زغال سنگ از مهم‌ترین منابع انرژی در جهان است که از تجزیه و تحلیل بقایای گیاهی و حیوانی در طول میلیون‌ها سال تشکیل می‌شود. ترکیب شیمیایی آن از کربن، هیدروژن و اکسیژن است که بین آن‌ها کربن بالاترین میزان را به خود اختصاص می‌دهد.
انواع زغال سنگ
زغال سنگ از لحاظ ظاهری شبیه سنگ‌های سیاه و سفت موجود در طبیعت است. فشاری که از طریق فرایندهای زمین‌شناسی به مواد بیوتیکی وارد می‌شود موجب دگرگونی مستمر و ایجاد انواع زغال سنگ می‌شود.
انواع زغال سنگ بر اساس میزان و نوع کربن، درجه سختی و انرژی حرارتی که تولید می‌کند به انواع زیر تقسیم می‌شود.
تورب
تورب یا پیت یکی از انواع زغال سنگ است که در نتیجه دگرگونی بقایای گیاهی ایجاد می‌شود. توده متراکم گیاهان به شکل ناقص تجزیه می‌شود و به عنوان سوخت قابل استفاده است. تورب دارای مقادیر بالای آب و مواد فرار آلی است و درصد کربن آن به میزان 40 تا 60 درصد است.
اگر بخواهید ویژگی‌های فیزیکی تورب را بدانید باید بگوییم تورب، اسفنجی و متخلل و رنگ آن قهوه‌ای است. همچنین این قابلیت را دارد که به راحتی بسوزد و انرژی تولید کند. به طور معمول استفاده از تورب برای گرمایش و ماده آلی برای باغبانی متداول است.
البته باید به این نکته دقت داشته باشید که ترکیبات شیمیایی و پایین بودن میزان کربن باعث می‌شود میزان انرژی تولید شده از تورب خیلی زیاد نباشد و استفاده از آن در صنایع کاربرد زیادی نداشته باشد.
کک زغال سنگ
در اولین مرحله تولید زغال سنگ کک تشکیل می‌شود که وقتی ناخالصی آن زیاد شود، میزان خاکستر و محتویات آن هم بیشتر می‌شود. بدیهی‌ست با افزایش ناخالصی کک، ارزش آن کم می‌شود.
کاربرد کک زغال سنگ برای ساخت کوره‌های آهنگری، آجرپزی است. همچنین برای تولید بریکت و حفاظت کاتدی، صنایع فولاد، ریخته‌گری هم میتوان از کک زغال سنگ استفاده کرد.
زغال سنگ کانل
زغال سنگ کانل یا کانکوال ویژگی‌هایی شبیه نفت دارد و بسیار سریع شعله‌ور می‌شود. وقتی زغال سنگ کانل می‌سوزد، شعله‌های بلندی از آن ساطع می‌شود و نور در محیط پخش می‌شود. از طرف دیگر وقتی زغال سنگ کانل در دمای پایین قرار داشته باشد، امکان تولید روغن قطران از آن وجود دارد.
لیگنیت
زغال سنگ قهوه‌ای که با نام لیگنیت شناخته می‌شود حاوی 25 تا 35 کربن است و نسبت به انواع دیگر زغال سنگ، حرارت کمتری تولید می‌کند. زیرا زغال سنگ قهوه‌ای طول عمر بالایی ندارد و فشار، دما و رطوبت بالایی تحمل نکرده در نتیجه درجه خلوص پایینی دارد و نمی‌تواند حرارت بالایی تولید کند. برای استفاده از این نوع زغال سنگ باید به این نکته دقت داشته باشید که درجه خلوص پایین و جوان بودن آن باعث ایجاد آسیب به محیط زیست می‌شود. عیب دیگر لیگنیت این است که شعله و دود زیادی ایجاد می‌کند که استفاده از آن را محدود می‌کند.
ساب بیتومینوس
ساب بیتومینوس یکی دیگر از انواع زغال سنگ است که با نام شبه بیتومینه هم شناخته می‌شود. با توجه به اینکه میزان کربن تعیین کننده دسته‌بندی انواع زغال سنگ است، بهتر است بدانید 25 تا 45 درصد ترکیبات ساب بیتومینوس کربن است. منشا تشکیل ساب بیتومینوس پیشرفت و تکامل گیاهان باقیمانده در محیط‌های مرطوب و بدون اکسیژن است.
برای اینکه بتوانید ویژگی‌های فیزیکی آن را بشناسید باید به این نکته دقت داشته باشید که ساب بیتومینوس از لیگنیت سخت‌تر و فشرده‌‌تر است و رنگ قهوه‌ای تیره یا سیاه دارد. البته نسبت به لیگنیت کیفیت بالاتری دارد و انرژی بیشتری تولید می‌کند. البته همانطور که لیگنیت محدودیت‌هایی نظیر خاکستر و آلایندگی بالا دارد، شبه بیتومینه هم این ویژگی‌ها را دارد که استفاده از آن را سخت کرده است. با این‌حال شبه بیتومینه نسبت به لیگنت خصوصیات بهتر و کاربردهای بیشتری دارد.
آنتراسیت
آنتراسیت از انواع زغال سنگ است که بیشترین میزان کربن را دارد؛ به‌طوری‌که حدود 86 تا 95 درصد از آنتراسیت را کربن و حدود یک درصد از آن را کربن و گوگرد تشکیل می‌دهد. میزان مواد فرار موجود در آنتراسیت هم کمتر از 5 درصد از ترکیبات آن است. ویژگی بااهمیت آنتراسیت این است که چگالی و سختی بالایی دارد و به آهستگی شعله‌ور می‌شود و می‌سوزد. آنتراسیت طی بازه زمانی طولانی و دمای بالا تولید می‌شود.
بنابراین می‌توانیم نتیجه بگیریم لایه‌های آنتراسیت در اعماق 8 تا 10 کیلومتری زمین که دما حدود 300 درجه سانتیگراد است تشکیل می‌شود.
بهتر است بدانید آنتراسیت فقط میزان کمتر از یک درصد از منابع زغال سنگ دنیا را تشکیل می‌دهد و در صنایع مربوط به فلزات بیشترین استفاده را دارد. همچنین یکی از دلایل استقبال از سوزاندن آنتراسیت این است که در مقایسه با انواع دیگر زغال سنگ، گاز سمی کمتری تولید می‌کند و آسیب کمتری به محیط زیست می‌زند.
زغال سنگ قیری
زغال سنگ قیری یکی از انواع زغال سنگ است که میزان کمی کربن دارد و قیمت آن مناسب و مقرون‌به‌صرفه است. کاربرد زغال سنگ قیری به عنوان سوخت صنعتی است، اما سوختن آن با دود و بوی نامطبوع همراه است. در واقع دلیل عدم استفاده از زغال قیری در مصارف خانگی، بو و دود نامطبوع است.
گرافیت
گرافیت ماده‌ای به رنگ خاکستری تیره است و یکی از اشکال بلوری کربن است که به طور معمول میزان کربن بالایی دارد. البته کیفیت گرافیت به میزان کربنی که در ترکیبات آن وجود دارد بستگی دارد و قاعدتا افزایش میزان کربن موجب بهبود کیفیت آن می‌شود. گرافیت به صورت طبیعی و مصنوعی تهیه می‌شود. گرافیت طبیعی از معدن استخراج می‌شود، اما گرافیت مصنوعی از آنتراسیت به روش آچسون تهیه می‌شود.
زغال سنگ تحت قیر
یکی دیگر از انواع زغال سنگ، زغال سنگ تحت قیر نامیده می‌شود که خواصی بین لیگنیت و زغال سنگ قیر دارد. این کانی باارزش به عنوان سوخت برای تولید نیروی بخار الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد زغال سنگ
اصلی‌ترین کاربرد زغال سنگ استفاده از آن به عنوان سوخت فسیلی و تامین انرژی است. کاربردهای آن شامل موارد زیر است:
تولید برق
تولید برق اولین کاربرد زغال سنگ در سراسر جهان است. زغال سنگ با حرارت مناسب سوزانده می‌شود تا بخار ایجاد شود و بتواند توربین‌ها و ژنراتورها را برای تولید برق به حرکت در بیاورد. سوزاندن پودر زغال سنگ و بخار حاصل از آن برای چرخاندن توربین‌ها با سرعت بالا هم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تولید فلزات
یکی از مواد پایه که برای تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد زغال سنگ متالورژی است؛ به‌طوری که حدود 70 درصد از فولاد دنیا بر پایه آن تولید می‌شود. البته از زغال سنگ در تولید فلزات دیگری نظیر آلومینیوم و مس هم استفاده می‌شود. استفاده از زغال سنگ برای فولادسازی به این صورت است که زغال سنگ در کوره‌های با حرارت بالای 1200 درجه سانتیگراد به کک تبدیل می‌شود. کک به دست آمده هم برای ساخت فولاد و ذوب سنگ آهن استفاده می‌شود.
تولید سیمان
یکی از منابع انرژی که برای سیمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، زغال سنگ است. همانطور که پیش از این هم گفتیم سوزاندن زغال سنگ با تولید محصولات جانبی مانند خاکستر همراه است که خاکستر در صنایع ساختمان و سیمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد زغال سنگ در مایع سازی
یکی از مهم‌ترین کاربردهای زغال سنگ استفاده از آن در تولید سوخت‌های مصنوعی نظیر نفت و گازوئیل است. در این فرایند زغال سنگ به مایع تبدیل می‌شود تا نفت و گاز تولید شود. همچنین وقتی زغال سنگ تحت فشار و بخار گرم قرار بگیرد، می‌تواند به عنوان گاز شهری برای تولید روشنایی، گرمایش و پخت و پز مورد استفاده قرار بگیرد.
سیستم تصفیه آب
چگالی زغال سنگ برای استفاده در سیستم تصفیه آب مناسب و کاربردی است. به طور مثال استفاده از آنتراسیت و ماسه فیلتر مناسبی برای تصفیه کردن آب صنعتی، استخر و آب شهری است. حتی آبی که به این شیوه تصفیه می‌شود برای نوشیدن هم مناسب است.
تولید مواد شیمیایی
تبدیل زغال سنگ به گاز باعث تولید بلوک‌های شیمیایی مانند متانول، اوره و آمونیاک می‌شود.
کاربرد زغال سنگ در کشاورزی
وقتی زغال سنگ در معرض حرارت بالا قرار می‌گیرد و می‌سوزد به کک تبدیل می‌شود و گاز آمونیاک از آن خارج می‌شود. گاز آمونیاکی که از سوختن زغال سنگ به دست می‌آید در صنایع کشاورزی کاربرد دارد و برای تولید اسید نیتریک و کود مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از کود بر تولید محصولات کشاورزی و زراعی تاثیر می‌گذارد و رشد و نمو گیاهان را بیشتر می‌کند.
مصارف خانگی زغال سنگ
با اینکه کاربردهای زغال سنگ در صنایع است، اما در کشورهای در حال توسعه استفاده از آن برای مصارف خانگی هم متداول است. در این مناطق از زغال سنگ برای پخت و پز و به عنوان منبع تولید گرما استفاده می‌شود.
تبدیل به گاز و مایع
یکی دیگر از کاربردهای زغال سنگ استفاده از آن به عنوان گاز مصنوعی است. گاز مصنوعی که از این روش به دست می‌آید شامل مونوکسید کربن و هیدروژن است و در نهایت به محصولاتی متانول، اوره، هیدروژن خالص و… است. در صورتی که طی فرایندهای تخصصی و پیشرفته زغال سنگ را به مایع تبدیل کنیم، می‌توانیم از آن به عنوان سوخت مصنوعی هم استفاده کنیم.
با این‌حال باید دقت داشته باشیم که مواد حاصل از تبدیل زغال سنگ به گاز و مایع در درجه اول برای تولید محصولات دیگر استفاده می‌شوند. همچنین محصولاتی نظیر آسپرین، پلاستیک، رنگ، صابون و الیافی نظیر نایلون و ریون حاوی زغال سنگ و محصولات فرعی آن هستند.
تولید محصولات خاص با زغال سنگ
ساخت فیبر کربن و مواد تخصصی مانند فلزات سیلیکون زغال سنگ در تولید محصولاتی نظیر کربن فعال، فلزات سیلیکون و فیبر کربن مورد استفاده قرار می‌گیرد. کربن فعال زغال سنگ در تصفیه آب و استفاده از دستگاه‌های دیالیز استفاده می‌شود. علاوه بر آن فیبر کربن به دلیل ساختار قوی و وزن سبک در ساختمان‌سازی استفاده می‌شود. سایر کاربردهای زغال سنگ شامل موارد زیر است:
صنایع کاغذسازی
صنایع نساجی
صنایع شیشه
تفاوت زغال سنگ و زغال فشرده چیست؟
پیش از این درباره ویژگی‌های انواع زغال سنگ به طور مفصل توضیح دادیم و متوجه شدیم این کانی پرانرژی انواع مختلفی دارد که بر اساس میزان کربن با هم متفاوت هستند. همچنین در صنایع مختلف نظیر فولادسازی، صنایع کشاورزی، سیستم تصفیه آب، تولید سیمان و… مورد استفاده می‌گیرد.
اما نکته مهمی که باید به آن توجه داشته باشیم این است که استفاده از سوخت‌های فسیلی نظیر زغال سنگ، موجب ایجاد آسیب‌های زیست محیطی می‌شوند و استفاده از آن‌ها با هزینه بالایی همراه است، بنابراین بهتر است به فکر استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر باشیم.
زغال فشرده یکی از منابع انرژی پرکاربرد است که استفاده از آن با استقبال بالایی مواجه شده است. زغال فشرده از ضایعات چوب مانند خاک اره در کوره صنعتی زغال تولید می‌شود و بدون آسیب به محیط زیست، حرارت بالایی ایجاد می‌کند. در واقع دلیل فشرده‌سازی زغال این است که مدت ماندگاری آن طولانی‌تر شود و خاکستر کمتری از آن تولید شود. همچنین لازم است بدانید سوختن زغال فشرده بو و گاز تولید نمی‌کند، در حالی زغال معمولی و زغال فشرده این ویژگی را ندارند و سوختن آن‌ها با تولید بو و گاز همراه است.
مورد بااهمیت دیگری که باید از آن اطلاع داشته باشید این است که زغال فشرده در صنایع مختلف، برای نقاشی و پخت و پز کاربرد دارد؛حتی میتوان از آن برای گرم کردن کوره‌ها هم استفاده کرد.
زغال سنگ سوختی فسیلی و تجدیدناپذیر است که قابلیت احتراق دارد و انرژی زیادی تولید می‌کند. با توجه به میزان کربن موجود در زغال سنگ می‌توانیم انواع مختلف آن را دسته‌بندی کنیم. در این مطلب سعی کردیم راهنمای کاملی درباره زغال سنگ، انواع و کاربردهای متداول آن توضیح دهیم. همچنین سعی کردیم شما را با تفاوت‌های زغال سنگ و زغال فشرده آشنا کنیم. امیدواریم این اطلاعات برای شما مفید باشد.