کاربرد زغال سنگ در زندگی چیست؟ + نحوه تشکیل و تاریخچه

نوشته شده توسط

۱۰ بهمن ۱۳۹۸

زغال سنگ چیست؟ | نحوه تشکیل | انواع زغال سنگ | تاریچه استفاده | فواید زغال سنگ

زغال سنگ از مواد پر کاربرد در زندگی روزمره و صنایع مختلف است که همه ما حداقل یک بار به طور مستقیم و بارها به طور غیر مستقیم در طول زندگی خود با آن سر و کار داشته و خواهیم داشت.

زغال سنگی که امروزه از آن استفاده می شود حاصل فرایندهای خاص و طبیعی است که طی میلیون ها سال گذشته روی پوشش های گیاهی ما قبل تاریخ انجام شده تا به ماده قابل احتراق به رنگ سیاه یا قهوه ای مایل به سیاه تبدیل شود.

در این مطلب کوکا قصد داریم به طور مفصل درباره زغال سنگ و کاربردهای آن در صنعت، کشاورزی، زندگی روزمره و غیره صحبت کنیم. اگر شما نیز به این ماده سیاه رنگ جادویی علاقمند هستید در ادامه با ما همراه باشید.

زغال سنگ چیست؟

زغال سنگ نوعی سنگ رسوبی قابل احتراق و از مهم ترین سوخت های فسیلی است که معمولا در بخش هایی از زمین که به نام بستر زغال سنگ شناخته شده اند ایجاد می شود.

بخش عمده زغال سنگ – بیش از 50 درصد وزنش یا 70 درصد حجمش – را مواد کربنی تشکیل داده و طی میلیون ها سال با فشرده و سخت شدن بقایای گیاهی مرده و تغییر یافته به وجود آمده است.

از دیگر عناصر تشکیل دهنده زغال سنگ می توان به هیدروژن، اکسیژن و گوگرد اشاره کرد، این ماده به عنوان یک منبع انرژی غیر قابل تجدید طبقه بندی شده است.

تشکیل زغال سنگ

میلیون ها سال پیش در زمین های مرطوب و باتلاقی جنگل های متراکمی وجود داشتند که به دلیل فجایع طبیعی مانند سیل، سونامی، زمین لرزه ها و غیره در دل خاک دفن شدند و با گذشت سال ها خاک ها و گیاهان بیشتری روی این جنگل ها را پوشاندند.

فرایند اکسیداسیون از پوشش گیاهی جنگل های دفن شده در برابر تجزیه بیولوژیکی که معمولا توسط گِل یا آب اسیدی ایجاد می شود محافظت کرد و این مسئله باعث شد کربن در رسوبات مدفون گیر کند.

به مرور زمان فرایند کربونیزاسیون – پروسه ای آهسته که طی آن کربن و زغال سنگ تشکیل می شود – رخ داد.

زغال سنگ با توجه به گیاهانی که در تولید آن نقش داشته اند و ناخالصی های موجود در آن انواع مختلف دارد.

لازم به ذکر است غلظت کربن در پوسته زمین از 0.1 وزن آن تجاوز نمی کند اما همین مقدار اندک برای زندگی ضروری بوده و منبع اصلی انرژی بشر است.

زغال سنگ به شکل سنگ زغال سنگ از معادن استخراج می شود و در حال حاضر چین بزرگ ترین تولید کننده زغال سنگ دنیا می باشد.

انواع زغال سنگ

در یک طبقه بندی زغال سنگ به دو نوع زغال سنگ بخار و زغال سنگ کک تقسیم می شود که کاربردهای متفاوتی دارند:

زغال سنگ بخار که به نام زغال سنگ حرارتی نیز شناخته شده است عمدتا در تولید برق مورد استفاده قرار می گیرد.
زغال سنگ کک به نام زغال سنگ متالورژی نیز شناخته شده است عمدتا در تولید فولاد به کار می رود.

در طبقه بندی دیگر زغال سنگ با توجه به مراحل تشکیل آن دسته بندی می شود، به این صورت که در مراحل تشکیل زغال سنگ ابتدا پوشش های گیاهی مرده به پیت – ماده تولید شده از تخریب مواد گیاهی که در حقیقت پیش‌ ترکیب زغال سنگ است – و سپس به ترتیب به لیگنیت، زغال سنگ نیمه بیتومینه، زغال سنگ بیتومینه و در نهایت به زغال سمنگ آنتراسیت تبدیل می شود.

تاریخچه استفاده از زغال سنگ

شواهد کافی در مورد این که زغال سنگ اولین بار در چه زمانی مورد استفاده بشر قرار گرفت وجود ندارد اما به نظر می رسد چین از مدت ها قبل از اروپا و آمریکا از زغال سنگ در تجارت های خود استفاده می کرده است.

گفته شده احتمالا در اوایل دهه 1000 قبل از میلاد، زغال سنگ معدن فوشون در شمال شرقی چین برای ذوب مس به کار می رفته است، گرچه مستندات کافی در این مورد وجود ندارد.

واژه لاتین زغال سنگ (coal) از واژه انگلیسی قدیمی col گرفته شده است که به معنی گوزن درخشان می باشد.

کاربردهای زغال سنگ

برخی از مهم ترین کاربردهای زغال سنگ عبارتند از:

1. تولید برق

کاربردهای زغال سنگ در تولید گرما و حرارت باعث شده از آن در صنعت تولید برق نیز استفاده شود به این صورت که ابتدا پودر زغال سنگ در دمای بالا سوزانده شده و بیشتر آب موجود در آن به بخار تبدیل می شود.

از این بخار برای چرخاندن توربین های با سرعت بالا و در یک میدان مغناطیسی قوی استفاده می شود که در نهایت به تولید برق می انجامد.

2. صنعت تولید فولاد

در صنعت فولاد از کک زغال سنگ به طور غیر مستقیم برای تولید فولاد استفاده می شود.

برای این منظور ابتدا زغال سنگ در کوره ها پخته می شود تا کک زغال سنگ به دست بیاید، کک برای گداختن سنگ آهن و تبدیل آن به آهن و تولید فولاد به کار می رود.

3. کشاورزی

در حین تبدیل زغال سنگ به کک، در کوره های کک سازی گاز آمونیاک تولید می شود که از آن برای تولید اسید نیتریک، نمک های آمونیاک و کود استفاده می شود.

کودهای کشاورزی نقش مهمی در افزایش تولید محصولات زراعی داشته و به تغذیه و پرورش بهتر گیاهان کمک می کند.

4. صنعت

امروزه بسیاری از صنایع از زغال سنگ برای تولید محصولات خاص خود استفاده می کنند که از جمله معروف ترین آن ها می توان به صنعت سیمان، کاغذ سازی، آلومینیوم سازی، صنایع شیمیایی و داروسازی اشاره کرد.

زغال سنگ برای تولید مواد اولیه متعدد از جمله بنزل، تار زغال سنگ، سولفات آمونیاک، کرئوزوت و غیره و همچنین به عنوان منبع انرژی در صنایع مختلف استفاده می شود.

5. تولید مواد جانبی مختلف

زغال سنگ می تواند به گاز مرکب از مواد مصنوعی تبدیل شود که ترکیبی از مونوکسید کربن و هیدروژن می باشد. این گازها یک محصول واسطه ای هستند و به محصولات مختلفی همچون اوره، متانول، هیدروژن خالص و غیره تبدیل تبدیل می شوند.

از زغال سنگ برای تولید مایعی که به نام سوخت مصنوعی شناخته شده نیز استفاده می شود.

مواد شیمیایی به دست آمده از زغال سنگ معمولا برای تولید سایر محصولات مورد استفاده قرار می گیرند و اکثر محصولات پر کاربرد عرضه شده به بازار از جمله آسپرین ها، حلال ها، صابون ها، رنگ ها، پلاستیک و الیاف ها از زغال سنگ یا محصولات جانبی آن به دست می آیند.

6. تولید محصولات خاص

زغال سنگ به عنوان عنصر ضروری در تولید محصولات خاصی همچون کربن فعال، فیبر کربن و فلزات سیلیکون استفاده می شود.

کربن فعال شده در فیلترها برای تصفیه هوا و در دستگاه های دیالیز کلیه کاربرد دارد.

فیبر کربن یک ماده بسیار قوی اما سبک است که در ساختمان سازی، ساخت دوچرخه های کوهستانی و راکت های تنیس به کار می رود.

فلز سیلیکون نیز برای تولید سیلیکون و سیلان استفاده می شود که در ساخت روان کننده ها، مواد دافع آب (آب زداها)، رزین ها، مواد آرایشی، شامپوهای مو و خمیر دندان کاربرد دارند.