کتاب بهرام

زغال (Coal) یک منبع انرژی فسیلی است که از تجزیه و تجمیع مواد آلی، به ویژه بقایای گیاهی، در شرایط خاص زمین‌شناسی و محیطی به وجود می‌آید. زغال به عنوان یکی از مهم‌ترین سوخت‌های فسیلی در جهان شناخته می‌شود و در صنایع مختلف، به ویژه در تولید انرژی و فولادسازی، کاربرد دارد. در ادامه به بررسی انواع زغال، فرآیند تشکیل آن، ویژگی‌ها و کاربردهای زغال می‌پردازیم.

۱. تعریف زغال

زغال یک ماده جامد سیاه یا قهوه‌ای تیره است که عمدتاً از کربن تشکیل شده و شامل مقادیر قابل توجهی از هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و گوگرد نیز می‌باشد. زغال به عنوان یک منبع انرژی تجدیدناپذیر شناخته می‌شود و به طور عمده در نیروگاه‌های برق و صنایع تولید فولاد استفاده می‌شود.

۲. فرآیند تشکیل زغال

زغال از تجزیه و تجمیع مواد آلی، به ویژه بقایای گیاهی، در شرایط خاصی به وجود می‌آید. این فرآیند به نام کربن‌سازی (Coalification) شناخته می‌شود و شامل مراحل زیر است:

الف. تجزیه مواد آلی

بقایای گیاهی در محیط‌های مرطوب و کم‌اکسیژن، مانند باتلاق‌ها و مرداب‌ها، جمع می‌شوند. در این شرایط، تجزیه مواد آلی به کندی صورت می‌گیرد و مواد گیاهی به صورت لایه‌های ضخیم تجمع می‌یابند.

ب. فشرده‌سازی و فشار

با گذشت زمان، لایه‌های مواد آلی تحت فشار و دما قرار می‌گیرند. این فشار و دما باعث فشرده‌سازی مواد آلی و تبدیل آن‌ها به زغال می‌شود.

ج. کربن‌سازی

با افزایش فشار و دما، ترکیب شیمیایی مواد آلی تغییر می‌کند و درصد کربن در زغال افزایش می‌یابد. این فرآیند می‌تواند میلیون‌ها سال طول بکشد.

۳. انواع زغال

زغال به طور کلی به چهار نوع اصلی تقسیم می‌شود که هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند:

الف. زغال لیگنیت (Lignite)
ویژگی‌ها: زغال لیگنیت نرم‌ترین و کم‌کربن‌ترین نوع زغال است. رنگ آن معمولاً قهوه‌ای تیره است.
کاربرد: به طور عمده در نیروگاه‌های برق برای تولید انرژی استفاده می‌شود.
ب. زغال بیتومینه (Bituminous)
ویژگی‌ها: زغال بیتومینه دارای کربن بیشتری نسبت به لیگنیت است و معمولاً سیاه و سخت‌تر است.
کاربرد: این نوع زغال به عنوان سوخت در نیروگاه‌ها و همچنین در تولید فولاد استفاده می‌شود.
ج. زغال آنتراسیت (Anthracite)
ویژگی‌ها: زغال آنتراسیت سخت‌ترین و با بالاترین درصد کربن است. این نوع زغال دارای درخشندگی و کیفیت بالایی است.
کاربرد: به عنوان سوخت در صنایع و همچنین برای گرمایش خانگی استفاده می‌شود.
د. زغال کک (Coke)
ویژگی‌ها: زغال کک نوعی زغال بیتومینه است که تحت فرآیند کک‌سازی قرار گرفته و به کک تبدیل می‌شود. کک دارای ساختار متخلخل و با کیفیت بالاست.
کاربرد: عمدتاً در تولید فولاد و در کوره‌های بلند استفاده می‌شود.
۴. ویژگی‌های زغال
کربن: زغال عمدتاً از کربن تشکیل شده و درصد کربن آن بسته به نوع زغال متفاوت است.
رطوبت: زغال‌ها می‌توانند مقادیر متفاوتی از رطوبت داشته باشند که بر روی قدرت حرارتی آن‌ها تأثیر می‌گذارد.
سختی و چگالی: زغال‌ها می‌توانند از نظر سختی و چگالی متفاوت باشند که به نوع زغال بستگی دارد.
۵. کاربردهای زغال

زغال در صنایع مختلف کاربردهای زیادی دارد:

تولید انرژی: زغال به عنوان یکی از منابع اصلی تولید برق در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود.
صنعت فولاد: زغال کک به عنوان سوخت و ماده اولیه در تولید فولاد در کوره‌های بلند استفاده می‌شود.
گرمایش: زغال به عنوان منبع گرمایش در برخی مناطق و برای مصارف خانگی استفاده می‌شود.
صنعت شیمیایی: زغال می‌تواند به عنوان ماده اولیه در تولید مواد شیمیایی مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
۶. محیط زیست و چالش‌ها

استفاده از زغال به عنوان سوخت فسیلی با چالش‌هایی نیز همراه است:

آلودگی هوا: سوزاندن زغال می‌تواند منجر به تولید آلودگی‌های هوایی، از جمله دی‌اکسید کربن و دیگر گازهای گلخانه‌ای شود.
تخریب محیط زیست: استخراج زغال می‌تواند به تخریب زیستگاه‌ها و آلودگی منابع آب منجر شود.
تغییرات اقلیمی: استفاده از زغال به عنوان منبع انرژی می‌تواند به تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی کمک کند.
نتیجه‌گیری

زغال یک منبع انرژی فسیلی مهم است که از تجزیه و تجمیع مواد آلی در شرایط خاص تشکیل می‌شود. انواع مختلف زغال، از جمله لیگنیت، بیتومینه، آنتراسیت و کک، هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. با این حال، استفاده از زغال با چالش‌های زیست‌محیطی نیز همراه است و نیاز به مدیریت پایدار و استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را بیشتر می‌کند.