ما هو الفحم؟

وصف

الفحم عبارة عن صخرة قابلة للاحتراق بلون أسود بني أو حتى أسود بالكامل. يتكون الفحم في المقام الأول من الكربون ، بكميات أصغر ومتفاوتة من الهيدروجين والنيتروجين والكبريت والأكسجين. يتم تصنيفها إلى أنواع مختلفة ، بناءً على تكوينها ووقت تشكيلها. وهي أصناف الفحم الأكثر أهمية هي الفحم الحجري ، الليجنيت ، شبه القار ، القار ، وأنثراسايت. يعتبر الخث في الواقع مجرد مقدمة للفحم الحقيقي ، وهو في حد ذاته حطام مصنع مكربن ​​جزئيًا يعمل كمصدر رئيسي للوقود في معظم أنحاء العالم. أنثراسايت هو أقدم تشكيلة من الفحم ، ويحتوي على نسبة عالية للغاية من الكربون (حوالي 92 ٪) ، ويخلو عمليا من الرطوبة والمكونات المتطايرة. من وجهة نظر النطاق الزمني الجيولوجي ، يعد الفحم الحجري هو الفحم الذي تم تشكيله مؤخرًا ، وهو أعلى نسبيًا في المواد المتطايرة ، ويخفض محتوى الكربون الثابت (يتراوح بين 60 إلى 70٪). تكمن خصائص الفحم شبه البيتوميني والقار بين خصائص أنثراسايت ولغنيت. الفحم الحجري يحتوي على محتوى ثابت من الكربون بنسبة 77-87 ٪ ، وهو التصنيف الأكثر وفرة بين جميع أنواع الفحم الأخرى. يمثل الفحم البيتوميني حوالي 50٪ من الفحم المنتج في الولايات المتحدة.

موقعك

توجد احتياطي الفحم في عدد كبير من البلدان ، ويمتد عبر جميع القارات غير القارة القطبية الجنوبية. توجد أكبر احتياطيات مؤكدة وقابلة للاسترداد من الفحم داخل الولايات المتحدة والاتحاد الروسي والصين. الهند واستراليا وجنوب افريقيا تتبع عن كثب. داخل الولايات المتحدة ، هناك ثلاث مناطق رئيسية لديها عمليات تعدين الفحم على نطاق واسع ، وهي منطقة الفحم الغربي ومنطقة الفحم الآبالاش ومنطقة الفحم الداخلية. كل واحدة من هذه المناطق متخصصة إلى حد ما في إنتاج درجات مختلفة ومتنوعة من هذا المصدر الهام للطاقة.

انعقاد

في فترات زمنية مختلفة عبر التاريخ الجيولوجي ، قامت العمليات الطبيعية مثل حركات الصفائح التكتونية والفيضانات بدفن الأراضي الرطبة المنخفضة والمناطق الحرجية في عالمنا تحت طبقات التربة الكثيفة. مع مرور الوقت ، نمت طبقة التربة فوق الغطاء النباتي المضغوط ، وزادت من ضغط المادة النباتية تحتها. مع انتقال هذه الغطاء النباتي إلى أعماق أكبر تحت سطح الأرض ، توقفت عمليات التحلل الحيوي الطبيعي. بدلاً من ذلك ، أدت ظروف درجات الحرارة العالية المتزامنة والضغوط العالية الموجودة تحت السطح إلى تحويل تدريجي للمواد النباتية إلى فحم. يشار إلى هذه العملية باسم "الكربنة". يتم تحديد جودة الفحم المتكون من خلال عدد من العوامل ، مثل طبيعة الغطاء النباتي الذي نشأ منه ، والعمق الذي بدأت فيه عملية الكربنة ، وظروف درجة الحرارة والضغط خلال العملية ، وكذلك الوقت المستغرق لعملية الكربنة لتشكيل الفحم الناتج.

الاستخدامات

الفحم هو نعمة للبشرية ، مع تطبيقات فورية للعديد من الصناعات في جميع أنحاء العالم. ضمنها ، يتم استخدام فئات مختلفة من الفحم لأغراض مختلفة. يستخدم الفحم البخاري بشكل أساسي لتوليد الطاقة ، بينما يستخدم "فحم الكوك" ، أو الفحم المعدني ، في مصانع الصلب لإنتاج الصلب. حاليًا ، يتم تلبية 40٪ من الاحتياجات العالمية من الكهرباء بواسطة محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم ، ويعتمد 70٪ من الإنتاج العالمي للصلب على الفحم "فحم الكوك". تستخدم مشتقات الفحم أيضًا على نطاق واسع في عدد كبير من الصناعات الأخرى ، بما في ذلك صناعة المواد الكيميائية الصيدلانية وصناعة الورق ومصافي الألومنيوم. يتم تصنيع العديد من المواد الكيميائية الصناعية المهمة من المنتجات الثانوية لاحتراق الفحم. على سبيل المثال ، يتم تصنيع كل من البنزين والنفثالين والفينول باستخدام قطران الفحم. يتم إنتاج الأسمدة والأملاح المستندة إلى الأمونيا باستخدام الأمونيا الناتجة عن حرق الفحم كذلك. تستخدم أجهزة تنقية المياه والهواء مرشحات "الكربون المنشط" لتسهيل أغراضها. ومع ذلك ، فإن الاستخدام المتفشي للفحم كوقود أحفوري لا يشجعه كثير من المنظمات البيئية والصحية الرئيسية ، وذلك بسبب الآثار الضارة لاحتراق الفحم ومنتجاته السامة على صحة الإنسان والحيوان والنبات. في الواقع ، فإن حرق الفحم على المدى الطويل والواسع النطاق بين المصادر الرئيسية لغازات الدفيئة في الغلاف الجوي للأرض ، في حين أن عوادمه لها آثار فورية أكثر على صحة الجهاز التنفسي البشري ، وتدهور الموائل ، وخاصة الأراضي الرطبة ، وتشكيل " الضباب الدخاني "وهطول الأمطار الحمضية.

إنتاج

يمكن استخراج الفحم من الأرض إما عن طريق التعدين السطحي أو التعدين تحت الأرض ، وهذا يتوقف على عمق موقعه تحت سطح الأرض. إذا حدثت رواسب أقل من 200 قدم تحت سطح الأرض ، فيمكن وضع التعدين على السطح لاستخراج الفحم. هذه الطريقة توفر الوقت واليد العاملة على حد سواء ، وبالتالي فهي فعالة اقتصاديًا. إنه يستلزم فقط إزالة "المثقلة" أو الطبقة العليا من الغطاء النباتي والتربة والصخور التي تغطي نقاط الوصول إلى رواسب الفحم التي تحتها مباشرة. ومع ذلك ، تعتبر هذه الطريقة شديدة الخطورة على النظام البيئي ، وغالبًا ما يتم تفكيكها تمامًا ، مما يؤدي إلى تسرب المواد الكيميائية السامة إلى السطح وفي المياه المحيطة. يعد تعدين الفحم تحت الأرض أكثر أهمية ، خاصة وأن معظم احتياطيات الفحم اليوم تكمن في رواسب تحت سطح الأرض. هنا ، يتم حفر المناجم في الأرض ، وتستخدم أنظمة المصاعد لنقل عمال المناجم إلى مواقع الرواسب الجوفية لاسترداد الفحم. هذا أقل ضررًا بالبيئة من التعدين السطحي ، لكن عمال المناجم يتعرضون لمخاطر كبيرة في مناجم الفحم تحت الأرض.