الفحم: التركيب والتطبيق وطرق الاستخراج

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

هذه الصخرة ، التي تكونت في سمك قشرة الأرض ، متنوعة للغاية. حتى الآن ، تتميز أصنافها ، على سبيل المثال ، الفحم البني والأنثراسايت والفحم. تكوين الفحم هو الرطوبة والشوائب المعدنية. ومع ذلك ، فيما يتعلق بالرطوبة ، فإنه يقلل بشكل كبير من حرارة الاحتراق.

تكوين السلالة. كيماويات

إلى جانب حقيقة أن الفحم يحتوي على رطوبة ، فإنه يحتوي أيضًا على مادة مثل الكبريت. وتعتبر هذه النجاسة ضارة أيضا ، ولا ترد في صورتها النقية ، ولكن في تكوين الشوائب مثل البيريت والكالسيوم وكبريتات الحديد. عند استخدام الفحم ، أو بالأحرى ، عندما يتم حرقه بمثل هذه الشوائب في التركيبة ، سيتشكل تبخر ضار - ثاني أكسيد الكبريت ، أو ثاني أكسيد الكبريت. له تأثير سلبي إلى حد ما على صحة الإنسان إذا تم استنشاقه. إنه قادر على إحداث تآكل سريع للمعدن ، فضلاً عن تسميم الغلاف الجوي بأدارته. وتجدر الإشارة إلى أن محتوى الكبريت في تكوين الفحم ، الذي يتم استخراجه في حوض دونيتس ، منخفض جدًا. مؤشر هذه المادة هو 1-2٪ فقط. وإذا قورنت بأحواض المناطق الوسطى والشمالية فإن محتوى هذه النجاسة الضارة فيها يبدأ من 3.5٪ فقط. ممتلئالتركيب الكيميائي للمواد الخام كما يلي:

• أعلى نسبة كربون - من 50 إلى 96٪ ؛
• يأتي الأكسجين بعد الكربون ، ومحتواه من 25 إلى 37٪ ؛
• الثالث في هذه القائمة الهيدروجين ، ونسبته من 3 إلى 6٪ ؛
• آخر مادة كيميائية هي النيتروجين ، ويمكن أن يتراوح محتواها من 0 إلى 2.7٪.

الخث

اليوم ، يستخدم الخث أيضًا ، وهو بقايا الصخور. يتم استخدامه على نطاق واسع ، على الرغم من حقيقة أنه يعتبر ، في الواقع ، مضيعة. وتجدر الإشارة هنا إلى أن تكوين هذا النوع من الفحم يختلف من حيث أن المحتوى الكمي لجميع الشوائب الضارة ، بما في ذلك الكبريت ، أقل بكثير. كما انخفضت النسبة المئوية لكربون العنصر الكيميائي إلى 50-60٪.

فحم بني

الفحم البني في حد ذاته كتلة ترابية ذات كثافة عالية إلى حد ما ، والتي تتكون من الخث ، ولكنها في نفس الوقت تحتفظ تمامًا ببنيتها الخشبية. استخدام هذا النوع من الفحم أقل شيوعًا من الحجر ، على سبيل المثال. هذا يرجع إلى حقيقة أنه عند الاحتراق ، فإنه يخلق لهبًا مدخنًا ، مما يخلق أيضًا رائحة كريهة إلى حد ما. غالبا ما يستخدم في التقطير الجاف. بمساعدتها ، من الممكن الحصول على مواد مثل ، على سبيل المثال ، الأمونيا مع حمض الأسيتيك. يعتبر هذا الصنف الأصغر من بين جميع الأصناف الأخرى. يتكون هذا النوع من الفحم على النحو التالي:

• كما فيالنوع السابق ، الكربون يسود هنا - 50-77٪ ؛
• محتوى الأكسجين عمليا هو نفسه - 26-37٪ ؛
• النسبة المئوية للهيدروجين هي 3-5 ، والنيتروجين 0-2.

وتجدر الإشارة إلى أن التطور القوي للتكنولوجيا أدى إلى حقيقة أن التقنيين تعلموا كيفية الحصول على الغاز الاصطناعي من هذه المادة الخام ، والذي يمكن استخدامه كبديل لزيت الوقود.

فحم

هذه المادة الأحفورية هي مادة انتقالية من الليغنيت إلى أنثراسايت. ويختلف في أنه وقود ممتاز على عكس المادة البنية. هذا الصنف هو الأكثر تعدينًا في عصرنا. يستخدم على نطاق واسع كوقود لمحطات الطاقة الحرارية ، على سبيل المثال. إنه ممتاز لتدفئة المنازل الخاصة ، لتشغيل المصانع ، إلخ. القيمة الحرارية التي يحتوي عليها هذا النوع من المواد الخام أعلى بكثير من تلك الموجودة في البني. كشوائب ضارة ، يحتوي هذا النوع من الفحم على رطوبة بنسبة 3 إلى 12٪. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي أيضًا على 32٪ من مواد الاحتراق المتطايرة.

التركيب الكيميائي يختلف عن الأنواع السابقة. كمية الكربون أعلى بكثير - من 75 إلى 93٪. انخفض محتوى الأكسجين بشكل كبير - 3-19 ٪ ، وظل محتوى الهيدروجين عند نفس المستوى تقريبًا - 4-6 ٪. لا يزال مؤشر النيتروجين منخفضًا - يصل إلى 2.7٪.

إذا طرحت السؤال ، أي الفحم أفضل ، فإن الإجابة عليه ، على الأرجح ، ستكون كالتالي: أنثراسيت. يختلف في أن هيكله كثيف قدر الإمكان ، والسطح لامع قليلاً ، والقيمة الحرارية لها أفضل مؤشر.عيبه الوحيد هو أنه يضيء بشكل سيء للغاية. غالبًا ما يتم استخدامه لصنع أشياء مثل أقطاب الكربون ومعجون القطب. يعد استخدامه كمادة خام وقود في صناعة المعادن شائعًا جدًا. عمق حدوث هذه الصخرة كبير جدًا - 6 كم. من المواد الكيميائية ، يحتوي على الكربون بنسبة 95-97٪ ، وكذلك الهيدروجين - من 1 إلى 3٪.

طريقة التعدين

وتجدر الإشارة إلى أن طريقة الاستخراج تعتمد بشكل كبير على موقع رواسب الفحم ، أو بالأحرى على عمق حدوثها. اعتمادًا على هذا العامل ، يتم تمييز طريقة (مقلع) مفتوحة وطريقة منجم مغلق. تتميز كل طريقة بتقنيتها ومزاياها وعيوبها.

فتح التعدين

الميزة الرئيسية لتعدين الفحم المكشوف هي الأمان النسبي. والشيء أنه لا يستخدم إلا إذا كان عمق الصخرة لا يزيد عن 100 متر. بمعنى آخر ، لم يتم إنشاء أي عمود يمكن أن ينهار أثناء وقوع حادث. يتم تنفيذ عملية التعدين نفسها وفقًا للإجراء التالي.

تحتاج أولاً إلى إزالة الطبقة العليا من التربة التي تغطي الصخر. تسمى هذه الطبقة بالحشو الثقيل ، وطريقة إزالتها تكون مثقلة بالأعباء. يتم تنفيذ هذا الإجراء ، اعتمادًا على نوع التربة ، بمساعدة الجرافات أو خطوط السحب أو الحفارات ذات العجلات الدلو أو الكاشطات. بعد إزالة طبقة التربة ، يمكنك المضي قدمًا في تكسير الصخور نفسها. إلى عن علىلهذا الغرض ، يتم استخدام الكسارات ومدافع المياه والجرافات وغيرها من المعدات. إذا كانت الصخور الموجودة في رواسب الفحم كثيفة للغاية ، في حالات نادرة ، يتم استخدام حفر وتفجير الفحم. عادة ما تغطي طريقة التعدين هذه مساحة كبيرة إلى حد ما.

اما عن عيوب الطريقة فهي كالتالي:

• أولاً ، التسبب في أضرار بيئية كبيرة في موقع التعدين.
• ثانيًا ، كل الصخور التي يتم استخراجها بهذه الطريقة تحتوي على كمية كبيرة من الشوائب الضارة في تكوينها.

المزايا الرئيسية لتعدين الفحم المكشوف ، بالإضافة إلى السلامة ، هي السرعة العالية ، فضلاً عن الاقتصاد.

الطريقة الثانية

مغلق ، أو طريقة المنجم ، كما قد تتخيل ، تُستخدم إذا كانت الصخور عميقة بدرجة كافية تحت الأرض. على الأرض المسطحة ، تتشكل القنوات الرأسية أو الأفقية حتى التماس ذاته مع الفحم ، وبعد ذلك يتم إنشاء منجم. إذا كان التماس الفحم يقع في منطقة جبلية ، فإن adit هو المكان الذي يفتح العمل.

يمكن إجراء تعدين الفحم تحت الأرض باستخدام الجدران الطويلة أو بطريقة الغرفة والعمود. اللافاس وجوه طويلة. قد يكون هناك وجه واحد أو أكثر في منجم واحد. في مثل هذه الوجوه ، يتم تقطيع الفحم إلى قطع باستخدام حاصدة التعدين. من أجل إيصال المواد الخام إلى السطح ، يتم استخدام نفس آلة الحصاد. يقوم بتحميل الصخور على الناقل. إذا كنت تستخدم هذه الطريقة ، يمكنك الحصول على كل الفحم الموجود فيه تقريبًاتشكيل - تكوين. إذا لم يكن الفحم عميقًا جدًا ، فسيتم استخدام طريقة الغرفة والعمود. وفي هذه الحالة يتم استخدام أعمدة وممرات أفقية تتشكل فيما بينها.

حاليًا ، تحدث تغييرات في صناعة الفحم. يتم تقديم تقنية نظام الإنتاج الآلي المتكامل مع استخدام دعامات السقف التي تعمل بالطاقة. يتم تطوير طريقة بشكل نشط تسمح بالتحكم عن بعد في جميع آليات التعدين.

تشمل مزايا الطريقة ما يلي:

• سيكون الفحم الناتج عالي الجودة ؛
• هذا النوع من التعدين أقل ضررا على البيئة ؛

من بين أوجه القصور ، تجدر الإشارة إلى أن هذه الطريقة هي أخطر طرق التعدين ، وستتطلب أيضًا تكاليف مالية كبيرة لتنفيذها.

حوض فحم دونيتسك

يقع هذا الحوض على أراضي مناطق مثل دونيتسك ولوهانسك ودنيبروبيتروفسك من جانب أوكرانيا. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تقع أيضًا على أراضي منطقة روستوف التابعة للاتحاد الروسي. تبلغ المساحة الإجمالية لهذا الحوض ما يقرب من 60 ألف كم2، 50 ألف منها تقع على أراضي أوكرانيا. إذا تحدثنا عن طوله ، فسيكون حوالي 650 كم في الاتجاه تحت الأفقي. في نفس الوقت يصل أقصى عرض لها إلى 200 كم فقط. بالنسبة لجودة وخصائص الفحم المستخرج ، فهما مختلفتان تمامًا. الشيء هو أنه يوجد في حوض الفحم في دونيتسك كلسلسلة متحولة من هذه الحفرية. بمعنى آخر ، يمكن استخراج أي فحم هنا - من البني إلى أنثراسايت.

جودة فحم إشعال

غالبًا ما يطرح السؤال حول كيفية تحديد جودة الفحم المناسبة لإشعال غلاية الوقود الصلب. ليس من الضروري معرفة كل خصائصه. انتبه لما يلي:

• محتوى من السعرات الحرارية ، أو حرارة الاحتراق. تصف هذه الخاصية مقدار الحرارة التي يمكن أن ينتجها الوقود الصلب عند الاحتراق.
• محتوى الرماد هو السمة الرئيسية لجودة المواد الخام. كلما كان المؤشر العددي لهذه الخاصية أصغر ، كان الفحم أفضل ، مما يعني أنه سيصدر مزيدًا من الحرارة أثناء الاحتراق. بالنسبة للسلالات عالية الجودة ، فإن المعدل أقل من 25٪
• من المهم مراقبة الرطوبة. يمكن أن يكون خارجيًا أو داخليًا. يمكن إزالة الطبقة الخارجية ببساطة عن طريق تجفيف الفحم ، ولكن لا يمكن إزالة الجزء الداخلي إلا بالحرق.

الكربون المنشط

هيكل هذا الفحم مسامي ، ويتم الحصول عليه من مواد مختلفة أخرى تحتوي على الكربون من أصل عضوي. الكربون في هذه المواد الخام سيكون من 87 إلى 97٪. الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين موجودة أيضًا. من حيث التركيب الكيميائي ، فإن هذا النوع من الفحم يشبه الجرافيت. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقسيم هذا النوع من المواد الخام إلى عدة فئات حسب نوع المادة الخام المراد الحصول عليها ، وفقًا لطريقة التنشيط وطريقة التنشيط والغرض.