ذغال سنگ چیست و چه کاربردهایی در صنایع دارد؟

ذغال سنگ (Coal) سوخت رایجی است که در بسیاری از خانه ها و حتی در صنایع بزرگ استفاده می شود. زغال سنگ از نظر منشاء اساساً یک سنگ رسوبی قابل احتراق است که در برخی نقاط زمین به عنوان بستر یا رگه های ذغال سنگ یافت می شود. رنگ این ماده معمولاً سیاه یا قهوه ای مایل به سیاه است و شکل گیری آن معمولاً میلیون ها سال به طول می انجامد. ذغال سنگ به طور عمده توسط فرآیندهای زمین شناسی تشکیل می شود و نوعی سوخت فسیلی است که سالها پیش از بقایای گیاهان مرده ایجاد شده است. این ماده به عنوان یک منبع انرژی غیر قابل تجدید طبقه بندی شده است و از عناصری مانند کربن ، گوگرد ، هیدروژن ، نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است بر این اساس فرمول ذغال سنگ کاملا مشخص نیست.

تاریخچه کشف ذغال سنگ

کشف کاربرد آتش باعث متمایز شدن انسان از سایر حیوانات شد. سوخت های اولیه عمدتاً چوب (و زغال چوب حاصل از آن) ، کاه و کودهای خشک بود. ارسطو در نوشته های خود به اجسامی اشاره کرده است که دود بسیاری تولید می کنند و آنها را “موادی مانند ذغال سنگ” خواند. اگرچه هیچ سابقه معتبری در دسترس نیست ، اما ممکن است از سال **** قبل از میلاد مسیح از معدن ذغال سنگ Fushun در شمال شرقی چین برای ذوب مس استفاده شده باشد. گفته می شود که سنگ هایی که به عنوان سوخت استفاده می شده در چین در زمان سلسله هان (۲۰۶ قبل از میلاد مسیح – ۲۲۰ م) تولید شده است. سیلندرهای ذغال سنگ که در میان ویرانه های رومی در انگلیس یافت شده است ، حاکی از آن است که رومی ها نیز قبل از میلاد مسیح با کاربرد ذغال سنگ آشنا بوده اند. اولین مدرک مستند در مورد استخراج ذغال سنگ در اروپا توسط راهب Liège ارائه شد. بسیاری از ارجاعات به استخراج زغال سنگ در انگلستان و اسکاتلند و قاره اروپا در نوشته های قرن سیزدهم وجود دارد.

کاربردهای زغال سنگ

تولید برق ذغال سنگ به طور کلی در تولید برق حرارتی استفاده می شود بدین ترتیب که در دمای بالا می سوزد و آب را به بخار تبدیل می کند. از این بخار برای چرخاندن توربین ها با سرعت زیاد در یک میدان مغناطیسی قوی استفاده می شود و سرانجام برق تولید می شود. در درس علوم پایه چهارم و هشتم در این رابطه توضیحات کاملی ارائه شده است. تولید فولاد در صنعت فولاد از ذغال سنگ به طور غیر مستقیم برای ساخت فولاد استفاده می شود. آنچه در اینجا اتفاق می افتد این است که ذغال سنگ در کوره ها پخته می شود تا کک زغال سنگ ایجاد شود. پس از شکل گیری ، تولید کنندگان از کک ذغال سنگ برای ذوب سنگ آهن و ساخت فولاد استفاده می کنند. در همین حال ، گاز آمونیاک معمولاً از کوره های کک بازیابی می شود و از این ماده برای تولید اسید نیتریک ، نمک های آمونیاک و کودها استفاده می شود. صنایع ذغال سنگ برای تولید محصولات خاص استفاده می کنند. برخی از صنایع معروف که از ذغال سنگ استفاده می کنند شامل صنایع سیمان ، صنعت کاغذ و آلومینیوم ، صنایع شیمیایی و دارویی است. ذغال سنگ مواد اولیه بی شماری مانند بنوزل ، قطران ذغال سنگ ، سولفات آمونیاک ، کریوزوت و … را در صنایع شیمیایی تأمین می کند ولی بیشتر به عنوان منبع انرژی استفاده می شود.

تبدیل به گاز و مایع ذغال سنگ می تواند به یک گاز مصنوعی تبدیل شود که مخلوطی از مونوکسیدکربن و هیدروژن است. این گازها یک محصول واسطه هستند که بیشتر به محصولات مختلف مانند اوره ، متانول ، هیدروژن خالص و غیره تبدیل شود. ذغال سنگ همچنین می تواند به مایع تبدیل شود که به عنوان سوخت های مصنوعی شناخته می شود. با این حال مواد شیمیایی تولید شده از زغال سنگ در درجه اول برای تولید محصولات دیگر استفاده می شود. علاوه بر این ، بیشتر محصولات موجود در بازار حاوی ذغال سنگ یا حاوی محصولات فرعی ذغال سنگ به عنوان یکی از اجزاء خود هستند. برخی از آنها شامل آسپرین ، حلال ها ، صابون ، رنگ ، پلاستیک و الیاف شامل نایلون و ریون است. محصولات تخصصی ذغال سنگ همچنین یک ماده اساسی در تولید محصولات ویژه مانند کربن فعال ، فیبر کربن و فلزات سیلیکون است. مصارف خانگی در مناطق سردسیر و در کشورهای در حال توسعه یا توسعه نیافته هنوز از ذغال سنگ به عنوان سوخت برای پخت و پز و منبع گرما استفاده می شود.

انواع زغال سنگ

همانطور که فرآیندهای زمین شناسی با گذشت زمان به مواد بیوتیکی مرده فشار می آورند ، در شرایط مناسب درجه دگرگونی آنها به طور پی در پی افزایش می یابد و منجر به تولید مواد زیر می شود: 🟠 پیت : پیش ماده ذغال سنگ 🟠 لیگنیت: یا زغال سنگ قهوه ای پایین ترین گریدهای زغال سنگ است و بیشترین ضرر را برای سلامتی دارد و تقریباً فقط به عنوان سوخت برای تولید برق استفاده می شود 🟠 جت : یک شکل فشرده از لیگنیت که گاهی جلا داده می شود. در دوران پارینه سنگی به عنوان سنگ تزئینی استفاده می شده است 🟠 زغال سنگ تحت قیر: که خواص آن بین لیگنیت و ذغال سنگ قیر است و در درجه اول به عنوان سوخت برای تولید نیروی بخار الکتریکی استفاده می شود. 🟠 زغال سنگ قیر : سنگ رسوبی متراکم ، معمولاً سیاه ، اما گاهی قهوه ای تیره است که غالباً دارای نوارهای کاملاً مشخص از مواد روشن است. این ماده در درجه اول به عنوان سوخت در تولید برق با بخار و تولید کک استفاده می شود. در انگلیس به عنوان زغال سنگ بخار شناخته می شود و از نظر تاریخی برای تولید بخار در لوکوموتیوها و کشتی های بخار استفاده می شده است. 🟠 آنتراسیت : بالاترین گرید زغال سنگ است، سیاه ، سخت و براق است < در درجه اول برای گرم شدن فضای مسکونی و تجاری استفاده می شود. 🟠 گرافیت : اشتعال گرافیت دشوار است و معمولاً به عنوان سوخت استفاده نمی شود. بیشترین استفاده را برای تولید مداد یا پودر شدن برای روانکاری دارد. 🟠 زغال سنگ کانل : که گاهی اوقات ذغال شمع نیز نامیده می شود شامل انواع ذغال ریزدانه ، رده بالا با محتوای هیدروژن قابل توجه است که عمدتا از لیپتینیت تشکیل شده است. یکی دیگر از محصولات این ماده قطران زغال سنگ است. قطران به مایع متراکمی گفته می شود که از تقطیر مواد کربندار مانند زغال ‌سنگ بدست می‌ آید.