الفحم: التطبيق والتنوع

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

من الصعب تخيل شيء لا غنى عنه للبشرية أكثر من الفحم. تطبيقه متعدد الوظائف لدرجة أنك في بعض الأحيان تتساءل فقط. في مثل هذه اللحظات ، يتسلل الشك بشكل لا إرادي ، ويظهر في رأسي سؤال منطقي تمامًا: "ماذا؟ هل كل هذا فحم ؟! " اعتاد الجميع على اعتبار الفحم مجرد مادة قابلة للاحتراق ، ولكن في الواقع ، فإن نطاق تطبيقاته واسع جدًا لدرجة أنه يبدو ببساطة أمرًا لا يصدق.

تشكيل وأصل طبقات الفحم

يعود ظهور الفحم على الأرض إلى عصر الباليوزويك البعيد ، عندما كان الكوكب لا يزال في مرحلة تطوره وكان لنا نظرة غريبة تمامًا. بدأ تشكيل طبقات الفحم منذ حوالي 360.000.000 سنة. حدث هذا بشكل رئيسي في الرواسب السفلية لخزانات ما قبل التاريخ ، حيث تراكمت المواد العضوية لملايين السنين.

وبعبارة أخرى ،الفحم هو بقايا أجسام الحيوانات العملاقة وجذوع الأشجار والكائنات الحية الأخرى التي غرقت في القاع ، وتتحلل وتضغط تحت عمود الماء. عملية تكوين الرواسب طويلة جدًا ، وتستغرق 40.000.000 سنة على الأقل لتشكيل درز الفحم.

تعدين الفحم

لقد فهم الناس منذ فترة طويلة مدى أهمية الفحم الذي لا يمكن الاستغناء عنه ، وقد تمكنت خصائصه وتطبيقاته من تقييمه وتكييفه على هذا النطاق الكبير مؤخرًا نسبيًا. بدأ تطوير رواسب الفحم على نطاق واسع فقط في القرنين السادس عشر والسابع عشر. في إنجلترا ، وكانت المواد المستخرجة تستخدم بشكل أساسي في صهر الحديد الخام الضروري لتصنيع المدافع. لكن إنتاجه وفقًا لمعايير اليوم كان ضئيلًا للغاية لدرجة أنه لا يمكن تسميته صناعيًا.

بدأ التعدين على نطاق واسع في منتصف القرن التاسع عشر فقط ، عندما أصبح التصنيع المتنامي لا غنى عنه للفحم الصلب. ومع ذلك ، كان استخدامه في ذلك الوقت مقصورًا على الحرق فقط. تعمل مئات الآلاف من المناجم الآن في جميع أنحاء العالم ، وتنتج يوميًا أكثر مما كانت عليه في بضع سنوات في القرن التاسع عشر.

أصناف من الفحم الصلب

رواسب طبقات الفحم يمكن أن تصل إلى عمق عدة كيلومترات ، وتمتد إلى سماكة الأرض ، ولكن ليس دائمًا وليس في كل مكان ، لأنها غير متجانسة في المحتوى والمظهر.

هناك 3 أنواع رئيسية من هذه الأحافير: أنثراسايت ، والفحم البني ، والجفت ، والتي تذكرنا عن بعد بالفحم.

1. أنثراسايت هو أقدم تكوين من نوعه على هذا الكوكبالجنس ، متوسط عمر هذا النوع هو 280.000.000 سنة. إنه شديد الصلابة وعالي الكثافة ويحتوي على نسبة كربون تصل إلى 96-98٪.

2. صلابة وكثافة الفحم البني منخفضة نسبيًا ، وكذلك محتواه من الكربون. هيكلها غير مستقر وفضفاض كما أنه مشبع بالمياه والذي يمكن أن يصل محتواه إلى 20٪.
3. يُصنف الخث أيضًا كنوع من الفحم ، لكنه لم يتشكل بعد ، لذلك لا علاقة له بالفحم.

خصائص الفحم

الآن من الصعب تخيل مادة أخرى أكثر فائدة وعملية من الفحم ، الخصائص والتطبيقات الرئيسية التي تستحق الثناء عليها. بفضل المواد والمركبات الموجودة فيه ، أصبح ببساطة لا غنى عنه في جميع مجالات الحياة الحديثة.

مكون الفحم الصلب يبدو كالتالي:

• متوسط المادة المتطايرة يصل إلى 35-40٪ ؛
• متوسط محتوى الرماد لا يتجاوز 15-18٪ ؛
• متوسط محتوى الرطوبة يتقلب بين 12-15٪ ؛
• متوسط محتوى السعرات الحرارية هو 5500-7000 كيلو كالوري / كجم.

كل هذه المكونات هي التي تجعل الفحم ، وتطبيقه واستخدامه متعدد الوظائف للغاية. توفر المواد المتطايرة الموجودة في الفحم اشتعالًا سريعًا مع تحقيق درجات حرارة عالية لاحقًا. يبسط محتوى الرطوبة المعالجةمحتوى الفحم والسعرات الحرارية يجعل استخدامه لا غنى عنه في المستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل ، والرماد نفسه مادة معدنية قيمة.

استخدام الفحم في العالم الحديث

استخدام المعادن مختلف. كان الفحم في الأصل مجرد مصدر للحرارة ، ثم الطاقة (حولت المياه إلى بخار) ، ولكن الآن إمكانيات الفحم في هذا الصدد غير محدودة بكل بساطة.

يتم تحويل الطاقة الحرارية من احتراق الفحم إلى طاقة كهربائية ، وتصنع منها منتجات فحم الكوك كيميائية ويتم استخراج الوقود السائل. الفحم الصلب هو الصخر الوحيد الذي يحتوي على معادن نادرة مثل الجرمانيوم والجاليوم كشوائب. يستخرج منه غاز أفران الكوك ، ثم يتم معالجته إلى بنزين ، حيث يتم عزل راتنج الكومارون ، والذي يستخدم في صناعة جميع أنواع الدهانات والورنيشات والمشمع والمطاط. يتم الحصول على الهيدروكربونات العطرية والفينولات وقواعد البيريدين من الفحم. أثناء المعالجة ، يتم استخدام الفحم في إنتاج الفاناديوم ، والجرافيت ، والكبريت ، والموليبدينوم ، والزنك ، والرصاص ، والعديد من المنتجات الأخرى القيمة والتي لا يمكن الاستغناء عنها الآن.