زغال سنگ یا Coal یکی از انواع سنگ‌های رسوبی قابل احتراق است که حاوی مقادیر بسیار زیادی کربن و هیدروکربن است و می‌تواند کاربردهای صنعتی بسیار زیادی داشته باشد. زغال سنگ به دلیل پروسه تولید بسیار طولانی از جمله سوخت‌های تجدید ناپذیر به شمار می‌رود، به همین دلیل از ارزش بالایی برخوردار است. زغال‌سنگ‌ها انواع مختلفی دارند و هر کدام از آن‌ها از ویژگی‌ها، قابلیت‌ها و کاربردهای متفاوتی برخوردارند. زغال بیتومینه یکی از مرغوب‌ترین نوع زغال‌سنگ‌ها است که نقش بسیار مهمی در تولید الکتریسیته و صنایع دیگر دارد. در ادامه مطلب به بررسی و معرفی کامل زغال سنگ بیتومن، ویژگی‌ها و انواع آن پرداخته می‌شود.
زغال بیتومینه چیست؟
همانطور که گفته شد زغال سنگ بیتومن یکی از مرغوب‌ترین زغال‌سنگ‌ها است که حاوی درصد کربن بسیار زیادی است. این زغال فراوان‌ترین و مهم‌ترین نوع زغال سنگ در زمین است. در حقیقت زغال سنگ در طی صدها میلیون سال و در 5 مرحله اصلی تشکیل می‌شود که زغال بیتومینه در مرحله چهارم آن تولید خواهد شد.
- مرحله اول تشکیل زغال سنگ تورب (پیت) است که در اصل توده متراکمی از گیاهان بوده که به شکل ناقص تجزیه شده‌اند به گونه‌ای که نه گیاه مرده هستند و نه زغال سنگ کامل.
- مرحله دوم لیگنت است که به رنگ قهوه‌ای بوده که ضعیف‌ترین و پایین‌ترین درجه خلوص زغال سنگ است و معمولاً برای تولید انرژی به کار رفته و یکی از سنگ‌های نیمه قیمتی به شمار می‌رود.
- مرحله سوم شبه – بیتومینه است که میزان خلوص آن بین بیتومینه و لیگنت بوده و برای تولید انرژی الکتریسیته استفاده می‌شود.
- مرحله چهارم بیتومینه است که زغالی با رنگ تیره و نوارهای روشن و کدر است که از درصد کربن بالایی برخوردار بوده و می‌تواند در تولید برق استفاده شود.
- مرحله پنجم آنتراسیت است که زغال سنگ سیاه و سخت بوده و بیشترین میزان خلوص را دارد و از بالاترین درصد کربن و کمترین درصد آب برخوردار می‌باشد.
زغال سنگ بیتومینه فراوانی زیادی داشته و از ارزش حرارتی بالایی برخوردار است هرچند که ممکن است خطرات زیست‌محیطی متعددی نیز داشته باشد و به دلیل هوازدگی، خود تمایل زیادی به شکستن و خردایش دارد. در اصل این زغال سنگ دومین زغال سنگ باکیفیت بعد از آنتراسیت است که حدوداً 300 میلیون زمان برای تشکیل آن صرف شده است و معمولاً در اطراف رسوبات سنگ‌های آهکی تشکیل شده و به رنگ مشکی است. میزان کربن موجود در این زغال سنگ بین 76 تا 86 درصد است و چگالی انرژی تولیدی هنگام سوزاندن آن هم نسبتاً بالا است و از محبوب‌ترین سوخت‌ها برای کوره‌های دوار به شمار می‌رود.
انواع زغال‌سنگ‌های بیتومینه
هرچند که زغال بیتومینه خود می‌تواند یکی از زیرمجموعه‌های زغال سنگ باشد اما این زغال نیز می‌توان بر اساس میزان مواد فرار خود به چند دسته اصلی تقسیم شود. در حقیقت این زغال‌ها از نظر برخورداری از مواد فرار به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند.
زغال سنگ بیتومینه نوع A
زغال سنگ بیتومینه نوع A نوعی زغال سنگ است که درصد مواد فرار آن کمتر از 22 درصد. این زغال سنگ به رنگ سیاه مایل به خاکستری بوده و دارای دانه‌های مشخصی در ساختار خود است. دانه‌ای بودن ساختار این نوع زغال بیتومینه باعث ترد و شکننده شدن آن شده و حتی می‌توان در زمان لمس کردن آن به راحتی به سست بودن آن پی برد.
زغال سنگ بیتومینه نوع B
میزان مواد فرار زغال‌سنگ‌های بیتومینه نوع B بین 22 تا 31 درصد است و می‌توانند ویژگی‌های هر دو نوع بیتومینه نوع A و C را داشته باشند. در اصل این نوع زغال سنگ ساختار دانه‌بندی شده زغال‌سنگ‌های با مواد فرار کم را داشته و به راحتی خرد می‌شود در حالی که میزان خردایش آن‌ها همانند زغال‌های نوع A راحت نیست. خردایش این نوع زغال در اصل سخت‌تر از زغال نوع A و ساده‌تر از نوع C است. این نوع زغال سنگ از سختی مناسبی برخوردار بوده و حمل‌ونقل آن‌ها کار ساده‌ای است.
زغال سنگ بیتومینه نوع C
این نوع زغال سنگ بیتومینه دارای بیشترین مواد فرار است و میزان مواد فرار آن بیشتر از 31 درصد است. این نوع زغال سنگ خود به دو دسته تقسیم می‌شود. نوع اول آن دارای ساختار نسبتاً پایداری بوده و لایه‌های سیاه رنگ براق و ماتی را در ساختار خود دارد. در اصل این نوع زغال سنگ از سختی بسیار زیادی برخوردار است و می‌تواند فشار بالایی را تحمل کند. شکست‌های این نوع زغال سنگ به صورت موازی با ساختار لایه‌ای آن اتفاق افتاده و توده‌های خرد شده عموماً به شکل مکعب خواهند بود.
نوع دوم زغال‌سنگ‌های C نیز می‌توانند سختی و استحکام بالایی داشته باشند اما میزان رطوبت، گوگرد و خاکستر آن‌ها در مقایسه با نوع اول بیشتر است. این نوع زغال سنگ را با نام زغال سنگ آزادسوز (free-burning coals) نیز می‌شناسند.
ویژگی‌ها و مشخصات زغال سنگ بیتومینه
همانطور که گفته شد زغال سنگ بیتومن بعد از آنتراسیت بهترین و مرغوب‌ترین نوع زغال سنگ به شمار می‌رود و از میزان فراوانی بالایی برخوردار است. این نوع زغال سنگ همانند سایز منابع زیرزمینی می‌تواند ویژگی‌ها و مشخصات منحصربه‌فردی داشته باشد.
- رنگ این نوع زغال معمولاً سیاه است اما گاهی می‌تواند دارای لایه‌های مات یا براق به صورت ترکیبی باشد
- زغال بیتومینه دارای میزان گرمایش تولیدی بین 24.4 تا 32.5 کیلوژول بر کیلوگرم بوده و در مقایسه با دیگر زغال‌سنگ‌های اولیه قبل از تشکیل بیتومینه، رطوبت و مواد فرار بسیار کمتری دارند.
- میزان مواد فرار، ناخالصی و رطوبت این نوع زغال سنگ می‌توان از 2 تا 45 درصد متغیر باشد.
- این زغال از اشتعال‌پذیری مناسبی برخوردار است و می‌تواند برای مدت‌های طولانی شعله‌ور بماند.
- احتراق نادرست و ناقص این زغال می‌تواند موجب تولید دود و دوده اضافی شود.
- این نوع زغال سنگ قابلیت اشتعال خود به خودی را ندارد.
مهم‌ترین کاربردهای زغال بیتومینه
می‌توان گفت مهم‌ترین و بارزترین ویژگی زغال سنگ بیتومینه ارزش حرارتی بالای آن است. در اصل این نوع زغال با نام زغال سنگ قیری نیز شناخته می‌شود چرا که در زمان گرم شدن می‌تواند توده چسبناکی شبیه به قیر تولید کند. درصد کربن این ماده از آنتراسیت کمتر است اما مواد فرار بیشتری دارد و به همین دلیل ارزش حرارتی بسیار زیادی دارد. بیتومینه به سادگی شعله‌ور می‌شود و در زمان خرد شدن میزان مواد فرار آن‌ها افزایش پیدا می‌کند و این امر می‌تواند برای تولید گاز مناسب باشد. این نوع زغال سنگ می‌تواند کاربردهای صنعتی، نیمه‌صنعتی و غیر صنعتی متعددی داشته باشد.
- مهم‌ترین کاربرد زغال بیتومینه تولید انرژی الکتریسیته در نیروگاه‌ها است.
- از این ماده می‌توان برای تامین انرژی قطارهای بخار استفاده کرد
- کاربرد دیگر زغال بیتومینه تولید کک است که به دلیل برخورداری از کربن بالای آن است
- بیتومینه در صنعت فولاد، صنعت سیمان و بسیاری از صنایع دیگر کاربردهای متعددی دارد.
البته باید در نظر داشت که زغال بیتومینه در کنار تمامی مزیت‌ها و کاربردهای متعددی که دارد می‌تواند معایب و خطراتی نیز داشته باشد. این سوختن این ماده می‌تواند برای سلامتی خطراتی جدی داشته باشد چرا که میزان دود و دوده آن دارای حجم بالایی از گوگرد است و تولید اکسید گوگرد می‌تواند منجر به تشکیل باران‌های اسیدی شود. این ماده همچنین می‌تواند حاوی مقادیر ناخالصی‌های مضر و خطرناکی همچون جیوه و آرسنیک باشد که برای محیط‌زیست خطرناک هستند.
جمع‌بندی نهایی
زغال سنگ بیتومینه یکی از انواع زغال‌سنگ‌ها است که حاوی مقادیر بالایی کربن بوده و از مرغوبیت بالایی برخوردار است. این زغال از نظر میزان مواد فرار به سه دسته اصلی تقسیم می‌شود و می‌تواند کاربردهای متعددی در صنعت برق، سیمان، فولاد، کک و … داشته باشد هرچند که خطرات زیست‌محیطی متعددی نیز خواهد داشت.