مواد معدنی و کربنی
روش‌های مختلف در استخراج زغال سنگ
نوشته شده در تاریخ ۱۴۰۲/۶/۲۰
همه ما در مورد سوخت‌های فسیلی تا حدودی اطلاعات داریم. زغال سنگ هم یکی از انواع سوخت فسیلی بوده که در مدت زمان طولانی تشکیل و استخراج می‌شود. این سوخت بسیار کاربردی و همچنان پر انرژی است. بنابراین در صنایع گوناگون همچون صنایع شیمیایی و سوخت و تولید الکتریسیته کاربرد مهمی دارد. این کانی یک سوخت فسیلی بسیار پر اهمیت به حساب می‌آید که با توجه به استخراج مختلف آن، انواع گوناگونی هم دارد. میلیون‌ها سال طول می‌کشد که از انباشته شدن گیاهان و جانوران و انرژی‌های زیادی که روی هم انباشته می‌شود، کانی زغال سنگ تشکیل شود. روش‌های استخراج زغال سنگ، یکی از موارد بسیار مهمی است که قصد داریم در مقاله زیر در این خصوص بیشتر صحبت کنیم.
نحوه تشکیل زغال سنگ چگونه است؟
قبل از اینکه بدانیم، زغال سنگ چگونه استخراج می‌شود، ابتدا نحوه چگونگی شکل گیری آن را باید بررسی کنیم. پس مرحله به مرحله پیش می‌رویم تا به استخراج زغال سنگ برسیم. کانی زغال سنگ ترکیباتی همچون گوگرد، هیدروژن و کربن دارد. زغال سنگ در دوران متفاوتی از زمین شناسی به وجود می‌آید.
نحوه تشکیل زغال سنگ به طور کلی در دو مرحله تصفیه و زهکشی به وجود می‌آید. البته تشکیل این کانی در آب‌وهوای مختلف و با توجه به میزان انباشته شدن گیاهان فرق می‌کند. گیاهان در مواقعی که آب و هوا ملایم و مرطوب باشند، طی میلیون‌ها سال زغال سنگ را به وجود می‌آورند. در تشکیل زغال سنگ، مهم‌ترین نکته آب و هوای مناسب است. این شرایط آب و هوایی، در رشد سرخس‌‌های گرمسیری هم تاثیر زیادی دارد.
گیاهان پس از اینکه به طور کامل خشک شدند، به درون باتلاق می‌افتند و به دلیل کمبود اکسیژن، باکتری‌های بی‌هوازی به سرعت تکثیر پیدا می‌کنند. در نتیجه کم کم بقایای قهوه‌ای یا سیاه رنگی به نام پیت به وجود می‌آید. پیت‌ها کم کم به سمت دریا پیشروی می‌کنند و زغال سنگ لیگنت را تشکیل می‌دهند. به طور کلی مراحل تشکیل زغال سنگ شامل تورب یا پیت، لیگنیت، زغال شبه، زغال سنگ بیتومینه، آنتراسیت و زغال سنگ است.
مرحله تشکیل پیت در استخراج زغال سنگ
اولین مرحله از تشکیل زغال سنگ، دگرگونی بقایای حیوانات یا همان پیت است. پیت همان توده متراکم گیاه بوده که به طور کامل تجزیه نشده است. در این مرحله تجزیه ناقص صورت می‌گیرد و نام گیاهان مرده را نمی‌توان زغال سنگ نامید. پیت‌ها را می‌توان از بوته زارها جمع کرد و این مواد نقش بسیار مهمی به عنوان سوخت دارند.
مرحله تشکیل لیگنت در استخراج زغال سنگ
پس از مرحله تشکیل پیت، نوبت به مرحله لیگنت می‌رسد. لیگنت همان زغال سنگ قهوه‌ای بوده که یک لول از زغال سنگ معمولی پایین‌تر است. این نوع زغال سنگ برای تولید برق استفاده می‌شود ولی آسیب محیطی زیادی را به طبیعت و محیط زیست وارد می‌کند. نوعی از لیگنت که جزو سنگ‌های قیمتی بوده و ارزش بسیار زیادی دارد، شبق یا شبک نام دارد.
مرحله تشکیل زغال سنگ شبه بیتومینه در استخراج زغال سنگ
زغال سنگ شبه بیتومینه، همانطور که از اسمش پیداست، شباهت زیادی با زغال بیتومینه دارد. در واقع این زغال سنگ بین زغال لیگنت و بیتومه قرار دارد که درجه زغال شدگی تقریبا معمولی هم دارد. بیشترین کاربرد این نوع زغال در تولید انرژی الکتریسیته است.
مرحله تشکیل زغال سنگ بیتومه در استخراج زغال سنگ
زغال سنگی که رنگ سیاه یا قهوه‌ای با نوارهای روشن و کدر دارد، زغال سنگ بیتومه نام دارد. این زغال سنگ چگال‌ترین حد زغال بوده که از تقطیر کک تشکیل می‌شود. (کک نوعی زغال با درصد کربن بسیار بالا است)
مرحله تشکیل آنتراسیت در استخراج زغال سنگ
بهترین نوع کیفیت و آخرین مرحله از تشکیل زغال سنگ، آنتراسیت نام دارد. بیشترین درصد کربن، کمترین مقدار آب و مواد اضافی، سیاه‌ترین رنگ و سخت‌ترین زغال مربوط به آنتراسیت است. به زغال آنتراسیت، سنگ حرارتی هم می‌گویند؛ زیرا این زغال سنگ در بالاترین حرارت و فشار به وجود آمده است.
روش‌های استخراج زغال سنگ چگونه است؟
تا اینجای مقاله با چگونگی تشکیل زغال سنگ آشنا شدیم. زغال سنگ در مراحل تشکیل خود، به انواع مختلفی تبدیل می‌شود. حال این زغال سنگ تشکیل شده، به روش‌های مختلفی هم استخراج می‌شود. روش‌های استخراج زغال سنگ شامل موارد زیر می‌شود:
- نحوه استخراج زغال سنگ به شیوه زیرسطحی
- استخراج زغال سنگ به روش زیر سطحی، شامل دو مرحله است:
- مرحله اتاق ستون
- مرحله جبهه کار طولانی
در مرحله اول یعنی اتاق ستون، از ستون‌های زغال سنگ و شبکه‌ای در شکاف معدن استفاده می‌کنند. این مرحله اهمیت بسیار زیادی دارد؛ زیرا تا جای ممکن از ریزش سقف اتاق‌ها جلوگیری می‌شود. در مرحله دوم یا همان جبهه کار، برش مکانیکی انجام می‌شود. برش مکانیکی برای استخراج کامل و راحت زغال سنگ ضروری است. بنابراین برای اینکه زغال سنگ به طور کامل و بدون هیچ مشکلی استخراج شود، باید مرحله جبهه کار طولانی طی شود.
نحوه استخراج زغال سنگ به شیوه سطحی
یکی دیگر از روش‌های استخراج زغال سنگ، استخراج به شیوه سطحی است. اگر شکاف معدن در نزدیکی سطح زمین باشد، از این روش برای استخراج زغال سنگ استفاده می‌کنند. استفاده از این روش به یک کامیون بزرگ و بیل مکانیکی نیاز دارد. از مهم‌ترین مزایای استخراج زغال سنگ به شیوه سطحی، می‌توان به بازدهی بسیار بالا و صرفه اقتصادی مناسب اشاره کرد. در این روش بیشتر از ۹۰ درصد زغال سنگ موجود استخراج می‌شود. پس یکی از بهترین روش‌های استخراج زغال سنگ به شمار می‌آید.
نحوه استخراج زغال سنگ به شیوه برداشتن قله کوه
یکی دیگر از روش‌های استخراج زغال سنگ، برداشتن کوه به منظور استخراج زغال سنگ است. این کار علاوه بر هزینه زیادی که به دنبال دارد، آسیب‌های جبران ناپذیری هم به طبیعت و محیط زیست وارد می‌کند؛ بنابراین نسبت به روش‌های قبلی طرفدار زیادی ندارد.
ضرورت پردازش زغال سنگ پس از استخراج
پس از اینکه زغال سنگ به یکی از روش‌های بالا استخراج شد، نوبت به پردازش آن می‌رسد. به عبارت دیگر، مرحله پردازش پس از استخراج، اهمیت بسیار زیادی دارد. زغال سنگ پس از استخراج به کارخانه برای آماده سازی فرستاده می‌شود. کارخانه‌ها، تمامی زغال سنگ‌ها را پردازش و تمیز می‌کنند تا سنگ‌های اضافی، خاکستر، گوگرد و … از آن خارج شود. این روند موجب افزایش ارزش حرارتی زغال سنگ می‌شود.
معیارهای کیفیت زغال سنگ با توجه به انواع روش‌های استخراج زغال سنگ
کیفیت و ارزش زغال سنگ از مرحله تشکیل پیت تا آنتراسیت تغییر می‌کند. این تغییرات تاثیر بسیار گسترده و مهمی در خاصیت فیزیکی و شیمیایی زغال سنگ می‌گذارند. کیفیت زغال سنگ همچنین با توجه به انواع روش‌های استخراج آن هم تعیین می‌شود، اما مهم‌ترین معیارها برای تعیین کیفیت زغال شامل موارد زیر هستند:
نوع عمق دفن
دما و فشار در اعماق زمین
مدت زمان تشکیل زغال سنگ
روش‌های استخراج زغال سنگ
نوع پوشش گیاهی که در تشکیل زغال سنگ تاثیر دارد
کدام کشورها برای استخراج زغال سنگ مناسب هستند؟
زغال سنگ کانی فراوانی است. از میلیون‌ها سال قبل ثابت شده که این کانی در سراسر جهان وجود دارد. تحقیقات نشان می‌دهد که با همین نرخ تولید فعلی زغال سنگ در جهان، تا ۱۳۲ سال بعد زغال سنگ کافی وجود دارد. بزرگترین ذخایر تولید زغال سنگ در جهان، در کشورهای روسیه، آمریکا، چین، استرالیا و هند قرار دارد. امروزه بیشتر کشورها برای کشف و تولید زغال سنگ شناخته شده هستند. این ذخایر را می‌توان از طریق بهبود دادن فعالیت‌های اکتشافی و پیشرفت در زمینه استخراج گسترش داد. همین امر حتی امکان دسترسی به ذخایر غیر قابل پیش بینی را هم برای افراد فراهم می‌کند.
انواع زغال سنگ بر حسب روش‌های استخراج کدام هستند؟
همانطور که در بالا زغال سنگ را معرفی کردیم، زغال سنگ یکی از سوخت‌های فسیلی تجدید ناپذیر بوده که بیشترین کاربرد آن در تولید برق است. انواع روش‌های استخراج زغال سنگ و همچنین احتراق آن بر کیفیت زغال سنگ تاثیر می‌گذارد. به طور کلی اکثر تکنیک‌های استخراج برای محیط زیست خطرات زیادی دارد، با این حال نباید نقش مهم این سوخت را در تولید برق نادیده گرفت.
زغال سنگ با توجه به انواع مختلف خود، در چهار طبقه قرار می‌گیرد. آنتراسیت، قیری، زیر قیری و لیگنیت. این طبقه بندی با توجه به مقدار کربن و مقدار انرژی گرمایی تولید و روش‌های استخراج زغال سنگ تعیین می‌شود. رتبه زغال سنگ هم با توجه به میزان فشاری که تحمل کرده و حرارتی که بر گیاهان اعمال شده، تعیین می‌شود.
سخن پایانی در خصوص روش‌های استخراج زغال سنگ
در این مقاله در خصوص کاربرد روش‌های مختلف در استخراج زغال سنگ صحبت کردیم. در ابتدای مقاله چگونگی تشکیل زغال سنگ را بررسی کردیم و پس از چگونگی تشکیل، روش‌های استخراج زغال سنگ را نام بردیم. از بین سه روش نام برده شده برای استخراج، با توجه به مساعد بودن شرایط، یکی از روش‌های استخراج انتخاب می‌شود. زغال سنگ‌ها پس از استخراج باید تمیز و مورد پردازش قرار گیرند. بیشترین کاربرد زغال سنگ در تولید برق و الکتریسیته است.