منو
 صفحه های تصادفی
حیات در ماه
ریشه تعارض علم ودین
دانشکده ادبیات فارسی و زبانهای خارجی
رشته مرمت آثار تاریخی
دانشنامه:سوال و جوابهای رایج
طرز تهیه شکلات
اتاق بازرگانی بین المللی
هدیه امام رضا علیه السلام به دعبل
دستگاه ایمنی بدن
شرکت سهامی عام
 کاربر Online
538 کاربر online
تاریخچه ی: زغال سنگ

زغال سنگ
!نگاه اجمالی
تقریباً از همه انواع زغال سنگ ها به منظور سوخت و تهیه کک ، می توان استفاده کرد.بیش از 80 درصد مصرف زغال سنگ ها برای تولید برق ، بخار در صنایع ، حمل و نقل یا سوخت و فرآیند های متا لوژی و ... به کار می روند.قسمت دیگر زغال سنگ نیز در فرآیند کربونیزاسیون برای تولید کک ، گاز زغال سنگ ، آمونیاک ، قطران زغال سنگ و محصولات نفتی سبک مصرف می شود ، علاوه بر این ، مقادیر قابل توجهی از زغال سنگ به عنوان پرکننده ، رنگدانه ، در تصفی ه آب و ... مورد استفاده قرار می گیرد.
!تاریخچه
بیش از دو هزار سال پیش ، درچین ، یونان ، و ایتالیا زغال سنگ به عنوان یک ماد ه سوختنی مورد استفاده قرار می گرفت.
البته استخراج آن از معدن در حدود قرن دهم میلادی در آلمان آغاز شد.
!تعریف
زغال سنگ از تغییرات بیولوژیکی ناشی از افزایش فشار و بالا رفتن دما بر روی گیاهان از روزگارات بسیار دور به وجود آمده است.
کربن موجود در زغال سنگ به صورت ترکیب های مختلف آلی از جمله اسید های کربوکلسیلیک متراکم شده و به صورت ترکیب های آروماتیکی با حلقه های ناجور (که علاوه برکربن ، شامل هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن ، و گوگرد نیز می باشند) در آمده است.
!منشأء زغال سنگ
امروزه ، روشن است که زغال سنگ منشأء گیاهی دارد و طی فرآیند های طولانی شیمیایی ، بیولوژیکی و ژئولوژیکی در دوران گذشته ، تشکیل شده و به صورت ذخیره های پر ارزشی در آمده است که امروزه انسان از آن بهره برداری می کند.هم ه زغال سنگ ها ، به یک طریق به وجود نیامده است ، بلکه با توجه به دوران مختلف زمین شناسی و شرایط متفاوت آنها ، نوع تغییرات مؤثر در به وجود آوردن زغال سنگ ها نیز متفاوت بوده است.از این رو ، امروزه ، چند نوع زغال سنگ در معادن وجود دارد.
!فرآیند های متشکل زغال سنگ
مواد گیاهی اساساً ازسه عنصر اصلی کربن ، هیدروژن و اکسیژن ، همچنین مقادیر اندکی از اجسام کانی و نیتروژن تشکیل یافته است .قسنت عمده گیاهان را سلولز ، به فرمول (C6 H10 O5 ) تشکیل می دهد که ضمن فرآیند های گوناگون بیوشیمیایی و
ژئوشیمیایی به زغال سنگ مبدل می شود.
*فرآیند های بیوشیمیایی : وقتی یک ماده آ لی شامل کربن و هیدروژن و اکسیژن مانند سلولز در هوای معمولی می سوزد ، به طورکامل به دی اکسیدکربن و آب تبدیل می شود.اما وقتی که همین مواد در شرایط کمبود اکسیژن می سوزند ، عمل سوختن به طور ناقص صورت می گیرد و در نتیجه قسمتی از کربن و تمامی اکسیژن و هیدروژن از سلولز حذف شده و جسم سیاهی بر جا می ماند که زغال نامیده می شود.تخریب مواد گیاهی ، نتیجه اکسیده شدن آنها توسط باکتری ها و دیگر میکرواورگانسیم ها می باشد که خود به دو عامل بستگی دارد.یکی میزان مقاومت قسمت های مختلف گیاهان در برابر شرایط محیطی مردابها و دیگری نوع قارچ یا باکتری که موجب تخریب کامل گیاه می شود.تخریب مواد آ لی در غیاب اکسیژن ، مثلاً در زیر آب نیز به تشکیل زغال سنگ منتهی می شود که دراین صورت هیدروژن به آب و قسمتی از کربن به دی اکسیدکربن و منواکسیدکربن و مقداری از هردو شکل متان خارج می شوند.درفرآیند های تبدیل سلولز به لیگنیت و زغال سنگ قیری ، محصول به دست آمده از تخریب مواد گیاهی ، که در حقیقت پیش ترکیب زغال سنگ است ، پیت نامیده می شود که برای تشکیل آن ، مواد چوبی درجاهای مرطوب دستخوش تغییرات فیزیکوشیمیایی اساسی می شوند.شرایطی که درآن ، در زمانهای گذشته پیت تشکیل شد ، تفاوت چندانی با شرایط امروزی ندارد.احتمالاً در دوران گذشته ، هوا نسبتاً گرمتر و میزان بارندگی بیشتر و منظم تر بود.در نتیجه رشد گیاهانی که سرانجام شان پس از طی دوره های گوناگون زمین شناسی تبدیل شدن به پیت و زغال سنگ می باشد ، بیشتر از امروز بود.
*فرآیند زئوشیمیایی : به طور کلی دراین فرآیند ، پیت به انواع زغال سنگ تبدیل می شود.تبدیل پیت به زغال سنگ قیری نتیج ه اثرات طولانی فشار و دما است ، و تبدیل آن به آنتراسیت به فشار و دمای باز هم بیشتر نیاز دارد که از فرآیند تشکیل کوهها و حرکت افقی پوسته زمین ناشی می شود.فرآیند تبدیل پیت به زغال سنگ ، با کاهش مقدار رطوبت ، اکسیژن ، هیدروژن ، و حجم مواد فرّار (دی اکسیدکربن ، منواکسیدکربن ، وگازهای دیگر) موجود در آن و افزایش درصد کربن ثابت ، گوگرد و بسیاری موارد ، محتویات خاکستر آن همراه است.این فرآیند تبدیل به طورکلی ، به عوامل ژئولوژیکی زیر مربوط است :
**فشار و حرارت : که این خود به عمق رگه های پیت در لایه های زیرزمینی مربوط می شود.
**زمان : هر چه زمان ذخیره سازی زغال سنگ طولانی تر باشد ، عمل تشکیل زغال سنگ کاملتر است.
**دگرگونی ساختار
**حرارت ناخواسته ناشی از صخره های مجاور
**ترکیب و ساختار گیاه
**شرایط محیطی
!طبقه بندی انواع زغال سنگ
دراین طبقه بندی درصد کربن ثابت ، درصد مواد فرّار و دیگر خواص فیزیکوشیمیایی مورد توجه قرار دارد.
*آنتراسیت : این نوع زغال سنگ خود به : متا آنتراسیت ، آنتراسیت ، و سمی آنتراسیت تقسیم می شوند.
**متا آنتراسیت : دارای %98 کربن ثابت و %2 مواد فرّار است.این نوع زغال سنگ به ندرت یافت می شود و کارایی سوختنی ندارد.
**آنتراسیت : دارای %92 تا %91 کربن ثابت و %2 تا %8 مواد فرّار با رنگ خاکستری است و با شعله آبی کم رنگ کوتاه همراه با بو می سوزد.از سوختن آن کک تشکیل نمی شود. ارزش سوختنی آناز سمی آنتراسیت و یا زغال سنگ قیری مرغوب کمتر است.
**سمی آنتراسیت : دارای %86 تا %92 کربن ثابت و %8 تا %14 مواد فرّار است.به دلیل افزایش درصد مواد فرّار درآن ، با شعله کوتاه زرد رنگ می سوزد و چون سریعتر از آنتراسیت می سوزد دارای کارایی و مصرف سوختنی بیشتر است.
* زغال سنگ های قیری :
** زغال سنگ قیری با فراریت کم : دارای %76 تا %78 کربن ثابت و %14 تا%22 مواد فرّار است و بدون دود می سوزد.
** زغال سنگ قیری با فراریت متوسط : دارای %69 تا %78 کربن ثابت و %22 تا %31 مواد فرّار است ، بدون دود می سوزد.
** زغال سنگ قیری با فراریت بالا(A ) :دارای توان گرماییmg 14.8 است.
زغال سنگ قیری با فراریت بالا (B) :دارای توان گرمایی mg 13.7 است.
**زغال سنگ قیری با فراریت بالا (C) :دارای توان گرمایی mg12.1 است.
* زغال سنگ پست : این نوع زغال سنگ نیز به سه دسته با توان گرمایی بین 12.1ـ8.8 تقسیم می شود و گاهی «لیگنیت سیاه» نیز نامیده می شوند.
* زغال سنگ شیار : این نوع زغال سنگ دارای مواد فرّار و هیدروژن زیاد است و با شعله های طویل و با دمای بسیار بالا می سوزد.
به علت نداشتن مواد چرب ، نوعی بافت منظم و دانه ای دارد که در دیگر انواع زغال سنگ ها دیده نمی شوند.این نوع زغال سنگ مانند شیشه می شکند ودارای جرم حجمی 1.2 تا 1.3 گرم به سانتیمترمکعب است.
*لیگنیت : این نوع زغال سنگ خود به خود به دو گروه لیگنیتی و دیگری گروه زغال سنگ قهوه ای تقسیم می شوند.
خواص فیزیکی و شیمیایی م حتی رنگ هردوگروه خیلی به هم نزدیک است.به طوری که ممکن است اشتباهاً یکی به جای دیگری گرفته شود.توان گرمایی لیگنیت ها کمتر از mg8.8 است.
مواد معدنی موجود در زغال سنگ :
علاوه برمواد آ لی موجود در زغال سنگ که ضمن تحول مواد گیاهی درفرآیند های تشکیل زغال سنگ درآن باقی می ماند ، مواد معدنی نیز در آن وجود دارد.
*گوگرد : به میزان 0.3 تا %0.5 در زغال سنگ یافت می شود و ممکن است در انواع زغال سنگ ها مقدار آن به مراتب بیشتر از این میزان باشد.اصولاً گوگرد به صورت سولفید طبیعی آهن یا «پیریت» ، گچ و سولفید های دی الکیل یا دی اریل الکیل ، تیواتروتیوفن وجود دارند.سولفید های طبیعی آهن بیشتر از مواد گوگرددار دیگر به صورت رگه هایی در زغال سنگ وجود دارد که درموقع سوختن زغال سنگ ، به اکسید آهن (III) و گازدی اکسید گوگرد تبدیل می شود.اگر زغال سنگ در فضای بسته بدون حضور اکسیژن حرارت داده شود ، دی سولفید آهن (II) به سولفید آهن (II) و گوگرد تجزیه می شود.سولفید آهن (II) در کک باقی می ماند و گوگرد حاصل درفرایند های شیمیایی به صورت گاز SO2 خارج می شود.اگر گوگرد به صورت سولفات کلسیم در زغال سنگ وجود داشته باشد ، چون می تواند در گرما مقاومت کند ، در دماهای پایین مشکلی ایجاد نمی کند اما ممکن است بر اثرگرمای زیاد در مجاورت کربن به سولفید کلسیم تجزیه شود.دراین صورت ، کک همراه با مقداری Cas در کور ه بلند ذوب آهن وارد می شود در چدن نفوذ می کند واز مرغوبیت چدن و فولاد کاسته می شود.
*کلر : احتمالاً به صورت کلرید سدیم در زغال وجود دارد که به هنگام حرارت دادن زغال سنگ به وسیل ه سیلیس موجود در خاکستر زغال سنگ ، تجزیه شده و به صورت گاز کلرید هیدروژن خارج می شود.از این رو ، ممکن است موجب خوردگی و خرابی دیگ ها و کوره های حرارتی شود.
*فسفر : در بیشتر انواع زغال سنگ ها به مقدار کم به صورت فسفات کلسیم وجود دارد مقدار آن که در تجزیه شیمیایی بر حسب P4O10 مشخص می شود .بین 0.1 تا 1.25 درصد متغییر است.
*نیتروژن : به مقدار کم در انواع زغال سنگ ها به صورت نیتریل های آروماتیکی ، پیریدین ها و پیرول ها وجود دارد. زغال سنگ هایی که از نیتروژن غنی اند ، معمولاً با شعل ه بلند می سوزند.حدود پانزده درصد نیتروژن موجود در زغال سنگ ها ، به صورت آمونیاک خارج می شود.پنج درصد آن در کک باقی می ماند و حدود پنج درصد آن به سیانید هیدروژن و بقیه به صورت گازهای دیگر خارج می شود.
*خاکستر : ازسوختن انواع زغال سنگ ها ، جامدی غیر قابل سوختن باقی می ماند که عمدتاً منشأ معدنی دارد.
پیرولیز زغال سنگ :
تمام انواع زغال سنگ ها براثر گرما تجزیه می شوند و بر حسب نوع آنها و شرایط تجزیه (فشار و دما) ، به مواد گوناگون مفیدی تبدیل می شود ، که ازنطر کاربردهای صنعتی و تجاری اهمیت به سزایی دارند.بیشتر انواع زغال سنگ ها ، در دمای حدود .C100 رطوبت خود را از دست می دهند و تا دمای .C400 تجزیه می شوند و مقداری مواد روغنی و گازی شکل تولید می شود.با افزایش دما به میزان 1 تا 2 درجه سانتی گراد در هر دقیقه ، تا دمای 45 درجه سانتی گراد بیشترین مقدار محصولات به دست می آید که عمدتاً شامل قطران زغال سنگ است که ترکیبات گوناگون آروماتیکی مانند بنزن ، تولوئن ، گزیلن ، فنول ها ، نفتالین ، فتانترن ، آنتراسن و غیره را در یر دارد و به روش تقطیر می توان آنها را از یکدیگر جدا کرد.اما اگر دما به .C900 برسد ، قطران خود تجزیه می شود و از مقدار محصولات مفید کاسته می شود.مواد جامد حاصل از پیرولیز زغال سنگ عمدتاً شامل کک (با توان گرمایی پایین و توان گرمایی بالا) ،دوده (برای رنگدانه ها) ، گرانیت (برای الکترودها) ،کربن فعال و مواد ساختمانی است ، به طور کلی ، در فرآیند پیرولیز حدود %70 زغال سنگ به کک و %5 آن به قطران تبدیل می شود.
کاربردهای مهم زغال سنگ :
از زغال سنگ به عنوان سوخت در نیروگا ه های حرارتی مولد برق ، درتولید بخار توربین های بخاری در کارخانجات صنعتی ، راه آهن و در کشتی ها و نیز به صورت سوخت خانگی دربرخی از کشورها استفاده می شود.تقریباً %87 زغال سنگ جهان برای تولید گرما و دیگر انواع انرژی های مربوطه سوزانیده می شود.بدیهی است که ضمن سوختن زغال سنگ فرآورده های جنبی مانند گازهای سوختنی ، زغال کک و قطران نیز به دست می آید.باید توجه داشت که در برخی از کشورهای جهان ، قسمتی از گازهای سوختنی شهری از زغال سنگ تهیه می شود.برای این منظور ، زغال سنگ را با جریانی ازبخار آب و اکسیژن در فشار 20 تا 30 اتمسفر مجاور می کنند .در این عمل قسمتی از زغال سنگ در مجاورت با بخار آب و اکسیژن به هیدروژن و منواکسیدکربن تبدیل می شود.بعد این فرآورده های گازی را در مجاورت کاتالیزور آهن به هیدروکربن و یا به وسیله کاتالیزور روی و مس به متیل الکل تبدیل می شود.علاوه برمصارف سوختنی ، از زغال سنگ درتهیه بسیاری از مواد مفید و مهم آ لی و غیر آ لی استفاده می شود که عمدتاً از تقطیر قطران حاصل از پیرولیز زغال سنگ و یا مواد جامد باقی مانده از عمل پیرولیز تهیه می شود.
خطرات ناشی از معادن زغال سنگ :
یکی از عوامل خطرات بهداشتی و جانی که کارکنان صنایع زغال سنگ با آن مواجه اند ، گاز متان است که معمولاً در معادن زغال سنگ وجود دارد.زیرا مخلوط 0.5 تا %15 آن با هوا انفجار آمیز است.ازاین رو ، مقدار گاز متان در معادن زغال سنگ زغال سنگ باید دقیقاً کنترل شود.البته علاوه برمتان گازهای دیگری مانند منواکسیدکربن ، دی اکسیدگوگرد و نیز همراه با آن در معادن زغال سنگ وجود دارند.که نه از نظر انفجار بلکه ازنظر مسموم کنندگی می توانند برای سلانتی کارگران معدن زیان آور باشند.برای جلوگیری از خطرات ناشی از این گاز ، معمولاً آن را با دستگاه ویژه ای از معدن زغال سنگ خارج می کنند.
اکسید اسیون پیریت در هوا ممکن است به تشکیل اسید سولفوریک منتهی شود که از طریق آبهای جاری وارد منابع ذخیره آب شده و موجب آلودگی آن شود.تنفس گرد و غبار زغال سنگ نیز موجب بروز بیماری« پنوموکونیوزیز » می شود که به بیماری سیاه ریه نیز مرسوم است.دراین بیماری ذرات زغال سنگ ریه ها را از لای ه سیاه رنگی می پوشانند و عمل تنفس را با دشواری روبه رو می کند.

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 سه شنبه 16 اسفند 1384 [19:28 ]   5   فیروزه نجفی      جاری 
 سه شنبه 16 اسفند 1384 [19:21 ]   4   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 چهارشنبه 23 دی 1383 [15:27 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 یکشنبه 29 آذر 1383 [14:27 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 یکشنبه 29 آذر 1383 [14:21 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..