زغال سنگ

معرفی زغال سنگ

زغال سنگ از تغییرات بیولوژیکی بر روی گیاهان که ناشی از افزایش فشار و دما بوده، به وجود آمده است. با توجه به اینکه همه زغال سنگ­ها در دوران مختلف زمین شناسی به شیوه‌­های متفاوتی به ایجاد شده‌اند، به همین دلیل چند نوع زغال سنگ در معادن یافت می‌­شود. در مرحله اول زغال سنگی به وجود می‌آید که مواد فرار زیادی دارد و پوک است. زغال سنگی که در این مرحله ایجاد می‌شود، تورب نام دارد که مرغوبیت بالایی ندارد. بخش زیادی از زغال سنگ را کربن تشکیل می‌دهد. نیتروژن، اکسیژن، گوگرد و هیدرروژن  نیز، سایر ترکیبات  موجود در آن، می‌باشند. زغال سنگ به 2 نوع کلی کک شو و حرارتی تقسیم می‌شود. نوع کک شو اغلب در صنایع فولاد و نوع حرارتی در تولید برق کاربرد دارد. این ماده فراوانی قابل توجهی در مناطق مختلف دارد و از طرفی قابلیت ذخیره سازی انرژی به صورت مقرون به صرفه و کم هزینه را داراست.

روش­های استخراج زغال سنگ

استخراج زغال سنگ عمدتا به دو روش جبهه کار طولانی و روش پلکانی صورت می­گیرد.

  • روش جبهه کار طولانی برای استخراج زغال سنگ: در این روش با حفر تونل در امتداد لایه زغال سنگ پیش می­روند.
  • روش پلکانی معکوس: این روش در مکان­هایی که شیب زیاد باشد مورد استفاده قرار می­گیرد زیرا خطر ریزش معدن در روش قیلی را کاهش می­دهد.

 

موارد مصرف

در برخی کشورهای جهان از زغال سنگ برای تامین سوخت در خانه‌ها و کارخانجات صنعتی، به منظور تهیه سوخت نیروگاه‌های حرارتی تولید برق، کشتیرانی و راه آهن استفاده می‌شود. مشتقات بعدی زغال سنگ به طور کلی شامل کک، قطران و گازهای سوختنی می‌باشند. تقریبا تمام انواع زغال سنگ برای تهیه زغال کک بکار می روند . همچنین زغال سنگ در تولید سیمان و در صنایع بتنی و کاغذ سازی به عنوان منبعی برای تهیه انرژی حرارتی کاربرد دارد.  با اینکه در گذشته  از این ماده بیشتر جهت تامین انرژی استفاده می‌شد، اما در سال‌های اخیر ، شاهد گسترش کاربردهای آن می‌باشیم. به طورکلی سهم مصرف زغال سنگ در صنایع مختلف به این صورت می‌باشد:

  • حدود 94 درصد در تولید فولاد از سنگ آهن
  • 92 درصد در تولید سیمان
  • 49 درصد در تولید برق

 ایران از جهت برخورداری از منابع زغال سنگ در دسته کشورهای با ذخیره بالا قرار ندارد و دارای سهم ۱۳ درصدی از ذخایر دنیا می‌باشد. کشورهای  چین، روسیه،  استرالیا، هلند، آلمان و آفریقای جنوبی بیش از ۹۰ درصد معادن زغال سنگ دنیا را در اختیار دارند. در ایران، زغال سنگ عمدتا در کوره‌های بلند کاربرد دارد. ذخایر قطعی زغال سنگ در کشور حدود 1.2 میلیارد تن می‌باشد اما تولید و مصرف آن به دلیل واقعی نبودن قیمت و عدم هماهنگی با شاخص بازارهای جهانی، کم­تر از4 میلیون تن می­باشد.

 

محصولات مستقیم حاصل از زغال سنگ

کک: کک از تجزیه شیمیایی زغال سنگ در اثر حرارت تولید می‌شود. عمل تجزیه، با حرارت دهی زغال سنگ در هوای بدون اکسیژن برای تولید گازها، مایعات و پسماندهای جامد می‌باشد. فقط زغال‌های خاصی با ویژگی های پلاستیکی دقیق مانند زغال های نرم  قابلیت تبدیل به کک را دارند. معمولا از هر ۱۳۰۰ تن زغال سنگ کک شو ۱۰۰۰ تن کک به دست می‌آید.

نیمه کک: پسماندهای زغال سنگ که در دمای کم‌تر از ۸۵۰ درجه سانتی گراد به کربن تبدیل می‌شوند، کک های با دمای پایین می‌باشند. این کک‌ها اغلب به منظور سوخت های بدون دود جامد مورد استفاده قرار می گیرند.

گاز کک: گاز کک از تجزیه  زغال سنگ در دمای بالا و عملیات گازی سازی  در واحدهای تولید کک و آهن و فولادی که با کارخانه‌های تولید گاز ارتباطی ندارند، به دست می‌آید. در فرآیند کک سازی در باطری‌ها، گاز کک شده و در واحد بازیابی مواد از آن قطران، بنزول خام، سولفات آمونیوم و اسید سولفوریک ۹۲ درصد حاصل می‌شود. . این گاز به دست آمده پس از تصفیه قابل مصرف می‌باشد و عموما جهت گرم کردن باطری‌‌های کک سازی‌، کوره‌های نورد، تولیدات نسوز و نیروگاه کارخانه از آن استفاده می‌شود. از هر ۱ تن زغال سنگ حدود ۳۰۰ مترمکعب گاز کک تولید می‌شود.

گاز کوره بلند: گاز کوره بلند طی عملیات کوره بلند به دست آمده و سپس بازیافت می‌شود. این گاز در واحد تولید و سایر فرآیندهای تولید فولاد و یا در نیروگاه‌های برق  مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قطران:  قطران محصول جانبی کوره‌های کک سازی می‌باشد. هنگامی که زغال سنگ حرارت داده می‌شود، رطوبت خود را از دست می‌دهد. با افزایش دما به اندازه ۱ تا ۲ درجه در دقیقه تا دمای حدود ۴۵ درجه، عمدتا محصولاتی به دست می‌آیند که حاوی قطران هستند .

 

نمایش همه جمع کردن