زغال سنگ :هر آنچه باید درباره زغال سنگ بدانید!!
زغال سنگ، یک سوخت فسیلی است که به آن دسته از مواد آلی قابل احتراق، اطلاق می‌شود که در پوسته زمین یافت می‌شوند و میلیون‌ها سال پیش، از تجزیه گیاهان در شرایط فشار بالا به وجود آمده‌اند. شناخته شده‌ترین انواع زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی هستند. در میان شناخته‌شده‌ترین سوخت‌های فسیلی (نفت، زغال‌سنگ و گاز طبیعی)، زغال‌سنگ فراوان‌ترین و بیشترین امنیت عرضه را فراهم می‌کند.
لازم به توضیح است که هر کشور ترکیبی از انرژی را انتخاب خواهد کرد که به بهترین وجه نیازهای آن را برآورده نماید و برای بسیاری از کشورهای آسیایی، این کانی سیاه رنگ، به راحتی در دسترس است و به‌عنوان یک منبع سوخت رو به رشد که برای رشد اقتصادی آن‌ها ضروری است، شناخته می‌شود.
ماهیت زغال سنگ
در واقع، زغال سنگ یک ماده بسیار رایج است که از قرن‌ها پیش، مورد بهره برداری قرار گرفته است. امروزه حدود 30 درصد از انرژی مورد نیاز جهان توسط این ماده معدنی تأمین می‌شود. به جرات می‌توان گفت که این محصول، یک ماده سیاه و جامد است که اساساً از کربن تشکیل شده است و بنابراین از این نظر، یک سوخت است. از نظر علمی، هر چه محتوای کربن بیشتر باشد، ارزش این کانی، بیشتر است؛ چراکه به هنگام مصرف، گرمای بیشتری تولید می‌کند.
البته با توصیف خواص فیزیکی و شیمیایی این ماده، تعاریف بسیار کامل‌تری را از این محصول می‌توان ارائه داد: زغال سنگ، نوعی سنگ است که از عنصر شیمیایی کربن مخلوط با مواد دیگر تشکیل شده و یکی از منابع اصلی انرژی است.
منشاء تشکیل زغال سنگ
این ماده، عمدتاً زمانی تشکیل شد که جنگل‌های وسیع سرخس‌ها که 300 میلیون سال پیش روی زمین پراکنده بودند، در دوره کربونیفر عصر پالئوزوئیک از بین رفته و در باتلاق‌هایی که در آن زندگی می‌کردند، مدفون شدند. از آنجایی که زمین مخلوطی از آب و گل فاقد اکسیژن بود، گندیدگی معمول اتفاق نیفتاده و کم کم، مقادیر زیادی از گیاهان مرده انباشته شدند و در اثر ترکیب فشار و دما، این مواد آلی به کربن تبدیل شدند.
انواع زغال سنگ
برخی از ویژگی‌های این ماده که موجب شده است این ماده در یک مقیاسی بزرگ به عنوان سوخت کوره‌های صنعتی ، به ویژه برای تولید فولاد و فروآلیاژها ی مختلف از جمله شمش چدن ، گندله آهن ، فرومنگنز ، فروسیلیس ، فروسیلیکو منگنز مورد استفاده قرار گیرد، به این شرح است:
زغال سنگ فراوان و پراکنده از نظر جغرافیایی :
ذخایر کنونی زغال سنگ جهان، نزدیک به یک تریلیون تن است، که به این معنی است که ذخایر زغال سنگ تقریبا چهار برابر بیشتر از مجموع نفت و گاز است. علاوه‌بر این، این محصولات سوختی، به‌طور گسترده توزیع می‌شوند. این در حالی است که سایر سوخت‌های فسیلی، مانند نفت و گاز طبیعی، در مناطق محلی‌تر و از نظر سیاسی ناپایدار، یافت می‌شوند. گفته می‌شود که در سطح جهانی، اگر پیش‌بینی‌های فعلی مصرف انرژی به‌طور اساسی اصلاح نشود، ذخایر نفت تا اواسط قرن بیست و یکم در جهان، ذخایر گاز برای حدود ۷۰ سال و ذخایر زغال سنگ برای بیش از ۲۰۰ سال وجود دارد.
امن‌ترین سوخت فسیلی به شمار می‌آید:
این کانی سیاه رنگ، در طبیعت به شکل پایدار وجود دارد و بنابراین امن ترین سوخت فسیلی برای حمل، ذخیره و استفاده است. در صورت مدیریت صحیح بقایای حاصل از استفاده از این سوخت، مشکل عمده‌ای ایجاد نمی‌کنند.
تامین آن قابل اعتماد بوده و از نظر اقتصادی قابل رقابت است :
ذخایر فراوان این کانی و توزیع جغرافیایی آن، امنیت عرضه با قیمت‌های رقابتی را برای مصرف‌کنندگان فراهم می‌کند، به‌طوری که تأمین انرژی مورد نیاز صنعتی تضمین می‌شود. ذخایر نفت و گاز در مناطق خاصی متمرکز شده‌اند که برخی از آن‌ها در حال حاضر از نظر اجتماعی و سیاسی ناپایدار هستند که ممکن است خطر خاصی از بی‌ثباتی عرضه و قیمت را به همراه داشته باشد. شایان ذکر است که هزینه فعلی تولید انرژی با زغال سنگ، در مقایسه با سایر جایگزین‌های موجود، یکی از کمترین هزینه‌ها است.
استفاده از این ماده، می تواند پاک باشد :
اگرچه، هر تن زغال سنگ سوزانده شده حدود دو و نیم تن CO2 و سایر گازهای آلاینده SO2، NOx و ... را در جو آزاد می‌کند، با این حال، سایر سوخت های فسیلی نیز این گازها را به میزان کم و بیش آزاد می‌کنند. با استفاده از فناوری هایی که امروزه در دسترس هستند، می‌توان این کانی سیاه رنگ، را پاک‌تر و کارآمدتر سوزانده و انتشارات آلاینده های زیست محیطی در جو را کاهش داد.
انواع کاربردهای زغال سنگ
زغال سنگ، یک بلوک ساختمانی حیاتی برای توسعه و یک منبع انرژی مهم در صنایع تولیدی مختلف، به‌ویژه صنایع تولید آلومینا، آهن، فولاد و سیمان و… است. به بیانی دیگر، این کانی، یک ماده خام ضروری برای تولید آهن و فولاد است و به‌عنوان یک انرژی کلیدی که در تولید سیمان، آلومینیوم و سایر محصولات صنعتی بسیار پر انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌عنوان مثال، 85 درصد سیمان جهان با استفاده از زغال سنگ ساخته می‌شود و 70 درصد فولاد تولیدی امروز از این کانی استفاده می‌کند. از دیگر کاربردهای مهم آن، می‌توان به تولید آلومینا، کاغذ، مواد شیمیایی، منگنز، داروها، روتیل مصنوعی (برای ساخت رنگدانه مورد استفاده در رنگ) و شیشه اشاره کرد. همچنین از این کانی، برای ساختن موارد زیر استفاده می شود:
- کربن فعال - در فیلترهای تصفیه آب و هوا و در دستگاه های دیالیز کلیه استفاده می شود.
- فیبر کربن - یک ماده تقویت کننده بسیار قوی و سبک وزن که در ساخت و ساز، دوچرخه‌های کوهستانی و راکت‌های تنیس استفاده می‌شود.
- فلز سیلیکون – برای تولید سیلیکون‌ها و سیلان‌هایی که در ساخت روان کننده‌ها، رزین‌ها، لوازم آرایشی، شامپوها و خمیردندان استفاده می‌شوند، استفاده می شود.
- علاوه بر این، بسیاری از محصولات دارای زغال سنگ یا محصولات جانبی زغال سنگ می‌باشند، نمونه‌ای از این محصولات به این شرح است:
- صابون، آسپرین، حلال، رنگ، پلاستیک و الیاف مانند ابریشم مصنوعی و نایلون
- قطران زغال سنگ تصفیه شده : مورد استفاده در ساخت مواد شیمیایی مانند روغن کرئوزوت، نفتالین، فنل و بنزن
- گاز آمونیاک بازیابی شده از کوره‌های کک: برای تولید نمک‌های آمونیوم، اسید نیتریک و کودهای کشاورزی استفاده می شود.
انواع کاربردهای زغال سنگ
زغال سنگ یکی از مهم‌ترین سوخت‌های فسیلی است که از تجزیه گیاهان در طی میلیون‌ها سال تحت فشار و دمای بالا تشکیل شده است. این ماده عمدتاً از کربن تشکیل شده و به‌عنوان منبعی پایدار و فراوان انرژی، حدود ۳۰ درصد از نیاز جهانی به انرژی را تأمین می‌کند. مزیت اصلی زغال سنگ، فراوانی و توزیع گسترده آن در مقایسه با نفت و گاز است که آن را به گزینه‌ای امن و مقرون‌به‌صرفه برای بسیاری از کشورها، به‌ویژه در آسیا، تبدیل کرده است. انواع زغال سنگ بر اساس میزان کربن و ارزش حرارتی دسته‌بندی می‌شوند و کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند. از جمله مهم‌ترین مصارف آن می‌توان به تولید فولاد، سیمان، آلومینا و مواد شیمیایی اشاره کرد. همچنین، زغال سنگ در تولید محصولات متنوعی مانند کربن فعال، فیبر کربن، پلاستیک، داروها و کودهای کشاورزی نقش دارد.
با وجود مزایای اقتصادی و در دسترس بودن، سوزاندن زغال سنگ چالش‌های زیست‌محیطی مانند انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلاینده‌هایی نظیر CO₂، SO₂ و NOx را به همراه دارد. با این حال، فناوری‌های مدرن امکان کاهش این آلاینده‌ها و استفاده پاک‌تر از زغال سنگ را فراهم کرده‌اند. در نهایت، زغال سنگ به‌عنوان یک منبع انرژی کلیدی، همچنان در توسعه صنعتی و رشد اقتصادی جهان نقش حیاتی ایفا می‌کند، اما حرکت به سمت انرژی‌های پاک‌تر و روش‌های کارآمدتر برای کاهش اثرات منفی آن ضروری است. با مدیریت صحیح و بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، می‌توان از این منبع به‌صورت پایدارتر بهره برد.
