زغال سنگ چیست ؟

مواد طبیعی و مصنوعی زیادی وجود دارند که از زمان‌های گذشته تا به امروز مورد استفاده بسیاری از مردم و صنایع فعال اقتصادی قرار گرفته‌اند. زغال سنگ یکی از کاربردی‌ترین مواد طبیعی است که طی فرآیندهای طولانی مدت بوجود می‌آید. این کانی سیاه رنگ، به دلیل داشتن ساختار عالی، کاربردهای فراوانی دارد. در این مقاله قصد داریم تا به بررسی ابعاد مختلف زغال سنگ و کاربردهای آن در صنایع امروزی بپردازیم. در صورتی که می‌خواهید در مورد زغال سنگ اطلاعات بیشتری کسب کنید، کافی است تا پایان همراه ما باشید.

آشنایی با زغال سنگ

زغال سنگ یکی از سنگ‌های رسوبی احتراقی است که در برخی از نقاط زمین به شکل طبیعی تشکیل می‌شود. رنگ این کانی به شکل معمول سیاه یا قهوه‌ای مایل به سیاه است. شکل گیری زغال سنگ در طبیعت میلیون‌ها سال به طول می‌انجامد. از لحاظ زمین شناسی می‌توان با بررسی دقیق‌تر این ماده بیان کرد که به صورت عمده، این کانی جزو سوخت‌های فسیلی محسوب شده که از بقایای گیاهان مُرده ایجاد می‌شود.

زغال سنگ یک منبع انرژی تجدیدناپذیر است که از عناصر مختلفی نظیر کربن، اکسیژن، گوگرد، هیدروژن، نیتروژن و... تشکیل شده است. تنوع مواد به کار گرفته شده در ساختار زغال سنگ باعث شده است تا بسیاری از زمین‌ شناسان نتوانند به آسانی فرمول ساخت این کانی را تشخیص دهند. این ماده طبیعی کاربردهای بسیار زیادی دارد که امروزه صنایع مختلف تولیدی از آن برای بهبود تولیدات خود استفاده می‌کنند.

شناخت انواع زغال سنگ

با توجه به دلایل زمین شناسی، می‌توان گفت که زغال سنگ در شرایط مختلف و با درجه دگرگونی متفاوت تولید می‌شود که این امر باعث شده است تا زغال سنگ به دسته بندی‌های مختلفی تقسیم شود. از مهم‌ترین انواع زغال سنگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

زغال سنگ پیت

پیت به عنوان ماده اولیه زغال سنگ محسوب می‌شود که معمولا در تشکیل گریدهای مختلف زغال سنگ نقش مهمی دارد.

زغال سنگ لیگنیت

زغال سنگ قهوه‌ای یا لیگنیت از پایین‌ترین گرید‌های زغال سنگ است که از لحاظ سلامتی، بیشترین ضرر را برای انسان دارد. این ماده تنها به عنوان سوخت برای تولید برق استفاده می‌شود.

زغال سنگ جت

شکل فشرده و جلا داده شده زغال سنگ لیگنیت، جت است که در دوران پارینه سنگی وجود داشته است. این ماده به عنوان یک سنگ تزئینی مورد استفاده بسیاری از افراد قرار می‌گیرد.

زغال سنگ تحت قیر

خاصیت این زغال سنگ بین مدل لیگنیت و جت است که با توجه به ساختاری که دارد به عنوان سوخت برای تولید نیروی بخار الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

زغال سنگ قیر

از لحاظ ساختاری، این ماده دارای ظاهر متراکم، سیاه و گاهی قهوه‌ای تیره است که از نوارهای روشن تشکیل شده است. این ماده به عنوان سوخت در تولید برق و تولید کک استفاده می‌شود.

زغال سنگ آنتراسیت

بالاترین نوع گرید زغال سنگ، آنتراسیت است که به رنگ سیاه و براق بوده که برای گرم کردن فضای مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

زغال سنگ گرافیت

گرافیت نوع دیگری از زغال سنگ است که به دلیل ساختار متراکمی که دارد برای تولید مداد کاربردی است. اشتعال گرافیت به دلیل ساختار آن بسیار دشوار است و معمولا به دلیل داشتن هزینه بالا، در صنایع تولیدی سوخت مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

زغال سنگ کامل

این نوع که با نام زغال شمع نیز شناخته می‌شود به شکل قطران بوده که از تقطیر مواد کربن‌دار تهیه می‌شود. کاربرد این زغال سنگ در تولید هیدروژن و در صنایع شیمیایی است.

بررسی کاربردهای زغال سنگ

تولید زغال سنگ به شکل طبیعی در برخی از مناطق جهان و از بقایای گیاهان مختلف انجام می‌شود. ساختار زغال سنگ به گونه‌ای است که بسیاری از صنایع امروزی می‌توانند از این کانی به بهترین شکل برای بهبود تولیدات خود استفاده کنند. در این بخش به تفصیل در مورد مهم‌ترین کاربردهای زغال سنگ می‌پردازیم:

تولید برق

زغال سنگ زمانی که در دمای بالا می‌سوزد، آب را به بخار تبدیل کرده که این امر برای تولید برق حرارتی مناسب است. بخار تولید شده ناشی از سوخت زغال سنگ برای چرخاندن توربین‌ها با سرعت زیاد که در یک میدان مغناطیسی قوی قرار گرفته‌اند، استفاده می‌شود. این امر باعث می‌شود تا برق حرارتی تنها با سوزاندن زغال سنگ تامین شود. صنایع فعال مرتبط با حوزه برق، از این ماده برای کاهش هزینه‌های تولید برق حرارتی استفاده می‌کنند.

تولید فولاد

زغال سنگ می‌تواند در حالت‌های مختلف وجود داشته باشد که زغال سنگ کک شو یکی از آنهاست. در صنعت فولادی از این ماده به شکل غیرمستقیم برای ساخت فولاد استفاده می‌شود. ابتدا زغال سنگ در کوره پخته شده تا کک زغال سنگ ایجاد شود. پس از شکل گیری اولیه، تولیدکنندگان از این ماده برای ذوب سنگ آهن و ساخت انواع فولاد استفاده می‌کنند. گاز آمونیاک منتشر شده برای تولید اسید نیتریک، نمک‌های آمونیاک و کودها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

صنایع شیمیایی و دارویی

زغال سنگ به دلیل داشتن خواص زیاد، برای بسیاری از صنایع مختلف شیمیایی، دارویی، سیمان، کاغذ و آلومینیوم کاربردی است. مواد اولیه بی‌شمار موجود در زغال سنگ باعث شده است تا بسیاری از افراد فعال اقتصادی بتوانند از زغال سنگ به عنوان یک منبع مهم انرژی استفاده کنند.

محصولات تخصصی

زغال سنگ یک ماده اساسی و مهم در تولید محصولات ویژه و تخصصی نظیر فلزات سیلیکون، فیبر کربن، کربن فعال و... محسوب می‌شود. با بررسی ساختار این ماده می‌توان دریافت که زغال سنگ انعطاف پذیری زیادی در تولید محصولات تخصصی دارد.

تبدیل به گاز و مایع

زغال سنگ می‌تواند تحت شرایط مختلف به گاز مصنوعی تبدیل شود که این امر مخلوطی از مونوکسید کربن و هیدروژن را ایجاد می‌کند. گازهای تولید شده به شکل واسطه برای ساخت محصولات مختلف نظیر اوره، متانول، هیدروژن خالص و... مورد استفاده قرار می‌گیرند. زغال سنگ همچنین قادر است تا به مایع تبدیل شود تا به عنوان سوخت‌های مصنوعی مورد استفاده بسیاری از صنایع قرار بگیرد.

مصارف خانگی

به مانند گذشته، امروزه در بسیاری از کشورهای در حال توسعه یا توسعه نیافته از زغال سنگ به عنوان یک سوخت کاربردی برای پخت و پز و منبع گرما استفاده می‌شود. در ایران با توجه به تغییر زیرساخت‌های انتقال گرما، زغال سنگ تنها در صنایع اقتصادی کاربردی است.

روش‌های استخراج زغال سنگ

شیوه‌های مختلفی برای استخراج زغال سنگ وجود دارد که انتخاب بهترین شیوه بستگی به بررسی عوامل زمین شناسی دارد. این ماده در چندین کشور جهان به وفور یافت می‌شود که با شیوه استخراج زیر سطحی قابل دریافت است. در ادامه به روش‌های استخراج زغال سنگ می‌پردازیم:

استخراج زیرسطحی

در این شیوه استخراج، دو روش اصلی وجود دارد که با نام روش اتاق ستون و روش جبهه کار طولانی شناخته می‌شود. در شیوه اتاق ستون، شبکه‌ای از اتاق‌ها در شکاف معدن ایجاد شده تا با استفاده از ستون‌های مخصوص، زغال سنگ از اعماق زمین برداشته شود. ستون‌ها حدود 40 درصد از حجم معدن را شامل می‌شوند.

روش جبهه کار طولانی، روشی است که در آن زمین شناسان با استفاده از برش‌های مکانیکی، استخراج را به شکل کامل از شکاف زمین انجام می‌دهند. در این شیوه قبل از شروع کار، برنامه ریزی دقیق حائز اهمیت است. انتخاب روش استخراج معدن معمولا بر اساس ملاحظات زمین شناسی انجام می‌شود. در برخی از موارد، زمین شناسان برای استخراج زغال سنگ ترجیح می‌دهند تا از روش ترکیبی استفاده کنند.

استخراج سطحی

استخراج سطحی زمانی می‌تواند کارآمد باشد که شکاف معدن در نزدیکی سطح زمین قرار داشته باشد. بازیابی ذخایر در این حالت به نسبت دو روش بیان شده در بالا بیشتر است چرا که در این شیوه، 90 درصد زغال سنگ به شکل سالم قابل استخراج است. زمین شناسان برای به کارگیری این شیوه از تجهیزات پیشرفته نظیر بیل‌های مکانیکی و کامیون‌های بسیار بزرگ استفاده می‌کنند.

فواید استفاده از زغال سنگ

استخراج زغال سنگ با استفاده از شیوه‌های بیان شده در بالا امکان پذیر است. با توجه به این که این کانی به نسبت نفت یا گاز طبیعی به راحتی استخراج می‌شود، از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است. در واقع بسیاری از کشورها دارای منابع زغال سنگ هستند که با کمترین هزینه می‌توانند این سوخت فسیلی را برای خود قابل استفاده کنند.

امروزه بسیاری از صنایع تولیدی به زغال سنگ نیاز دارند، چرا که در صورت سوزاندن این ماده می‌توانند منابع مورد نیاز خود را به راحتی تامین کنند. این امر باعث می‌شود تا آسیب‌های محیط زیستی به حداقل خود برسد. به کارگیری زغال سنگ باعث افزایش انعطاف پذیری در صنایع اقتصادی می‌شود چرا که اکثر انرژی‌های تجدیدپذیر از جمله تولید باد، خورشید و... هیچ نقشی هنگام تولید برق ندارند. در دسترس بودن آسان زغال سنگ، هزینه استخراج مقرون به صرفه‌ و استفاده از تنوع مختلف زغال سنگ از جمله فواید استفاده از این ماده تیره رنگ است.

میزان انرژی انواع زغال سنگ

یکی از موضوعات مهم در استفاده از زغال سنگ، بررسی میزان انرژی آن است. منبع انرژی نهایی زغال سنگ خورشید است چرا که انرژی ذخیره شده در گیاهان مُرده، تبدیل به این ماده منعطف می‌شود. زغال سنگ می‌تواند در حضور اکسیژن سوزانده شود. این واکنش شیمیایی که میان کربن موجود در زغال سنگ و اکسیژن رخ می‌دهد باعث ایجاد دی اکسید کربن شده که در نهایت به بخار آب تبدیل می‌شود.

دی اکسید کربن پایین‌ترین حالت انرژی ممکن است که در زمین وجود دارد، بنابراین انتقال کربن و اکسیژن باعث می‌شود تا دی اکسید کربن بتواند سوخت مورد نیاز بسیاری از صنایع را تامین کند. انعطاف پذیری و تنوع این ماده، به صنایع فعال اقتصادی این امکان را می‌دهد که بتوانند برای تامین انرژی تولیدات خود، از بهترین زغال سنگ استفاده کنند.

تاثیر زغال سنگ بر محیط زیست

استخراج بیش از اندازه زغال سنگ می‌تواند نظم طبیعی زمین را تا حدود زیادی بهم بزند. یکی از اولین اثرات استخراج بی‌رویه این ماده، در چرخه آب است. انتشار دی اکسید کربن که از سوزاندن این سوخت حاصل می‌شود باعث ایجاد باران اسیدی شده که این امر بر روی اکوسیستم اثرگذار است. گرم شدن ناشی از افزایش گازهای گلخانه‌ای به مرور زمان باعث کاهش بارندگی می‌شود. باران‌های اسیدی به مرور زمان می‌تواند کیفیت خاک‌های حاصلخیز را به شکل قابل توجهی کاهش دهد. استخراج زغال سنگ همچنین می‌تواند باعث آتش سوزی‌های طولانی مدت شود. هر یک از موارد بیان شده نشان می‌دهد که زمین شناسان باید با برنامه ریزی دقیق نسبت به استخراج این ماده اقدام کنند.

عوامل موثر بر قیمت زغال سنگ

عوامل زیادی وجود دارند که بر روی قیمت زغال سنگ اثرگذار هستند که از مهم‌ترین آنها می‌توان به نرخ بازار جهانی زغال سنگ، کیفیت و خلوص ماده، تورم حاکم بر دولت، خصوصیات ظاهری و شیمیایی زغال سنگ، برندهای تولیدکننده و... اشاره کرد. هر کدام از عوامل بیان شده نشان می‌دهد که نمی‌توان یک قیمت ثابت را برای انواع زغال سنگ در نظر گرفت. خریداران این سوخت فسیلی برای این که بتوانند بهترین زغال سنگ را خریداری کنند، بهتر است نسبت به شناخت فروشندگان این ماده اطلاعات بیشتری کسب کرده تا خرید هوشمندانه‌تری داشته باشند.

جمع بندی

زغال سنگ یکی از مواد کاربردی و محبوب امروزی است که از سنگ‌های رسوبی قابل احتراق و به شکل‌های گوناگون تشکیل شده است. این ماده در دسته سوخت‌های تجدیدناپذیر قرار گرفته که از سالیان قبل مورد استفاده بسیاری از افراد قرار داشته است. زغال سنگ حاوی انرژی ذخیره شده گیاهان است که کاربردهای متنوع زیادی دارد.

در این مقاله به تفصیل در مورد این ماده مطالب جالب توجهی بیان شده است. افرادی که برای صنایع خود نیاز به خرید زغال سنگ دارند، بهتر است از میان فروشندگان مختلف، به دنبال خرید از فروشندگان معتبری مانند تجارتگرام باشند تا با قیمت مناسب این ماده ارزشمند را خریداری کنند.