زغال سنگ در اصلاحات مختلف خود می تواند رنگی از قهوه ای تا سیاه داشته باشد. سوخت خوبی است، بنابراین در تبدیل انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی استفاده می شود. در نتیجه تجمع توده گیاهی و عبور فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در آن به وجود می آید.
تغییرات مختلف زغال سنگ
تجمع خمیر چوب در خاک باتلاقی منجر به تشکیل پیت می شود که پیش ساز زغال سنگ است. فرمول پیت بسیار پیچیده است، علاوه بر این، نسبت استوکیومتری خاصی برای این نوع زغال سنگ وجود ندارد. ذغال سنگ نارس خشک از اتم های کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و گوگرد تشکیل شده است.
بعلاوه، ذغال سنگ نارس تحت قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دمای بالا و فشارهای بالا ناشی از روند فرآیندهای زمین شناسی، تحت تعدادی از تغییرات زغال سنگ زیر قرار می گیرد:
- زغال سنگ قهوه ای یا زغال سنگ قهوه ای.
- قیر.
- ذغال سنگ.
- آنتراسیت.
محصول نهایی این زنجیره تبدیل، گرافیت سخت یا زغال سنگ گرافیت مانند است که فرمول آن کربن خالص C است.
چوب کربنیفر
حدود 300 میلیون سال پیش، در دوره کربونیفر، بیشتر زمین های سیاره ما با جنگل های سرخس غول پیکر پوشیده شده بود. به تدریج، این جنگل ها از بین رفتند و چوب ها در خاک های باتلاقی که روی آن ها رشد می کردند، انباشته شدند. مقدار زیادی آب و کثیفی موانعی را برای نفوذ اکسیژن ایجاد می‌کند، بنابراین چوب مرده تجزیه نمی‌شود.
برای مدت طولانی، چوب تازه مرده لایه های قدیمی تر را می پوشاند که فشار و دمای آن به تدریج افزایش می یابد. فرآیندهای زمین شناسی مرتبط در نهایت به تشکیل ذخایر زغال سنگ منجر شد.
فرایند کربنیزاسیون
اصطلاح "کربنیزاسیون" به دگرگونی دگرگونی کربن مرتبط با افزایش ضخامت لایه های درخت، حرکات و فرآیندهای تکتونیکی و همچنین افزایش دما بسته به عمق لایه ها اشاره دارد..
افزایش فشار در درجه اول باعث تغییر خواص فیزیکی زغال سنگ می شود که فرمول شیمیایی آن بدون تغییر باقی می ماند. به طور خاص، چگالی، سختی، ناهمسانگردی نوری و تخلخل آن تغییر می کند. افزایش دما، فرمول زغال سنگ را به سمت افزایش محتوای کربن و کاهش اکسیژن و هیدروژن تغییر می دهد. این فرآیندهای شیمیایی منجر به افزایش ویژگی های سوخت زغال سنگ می شود.
ذغال سنگ
این اصلاح زغال سنگ بسیار غنی از کربن است که منجر به ضریب انتقال حرارت بالا و استفاده از آن در صنعت انرژی به عنوان سوخت اصلی می شود.
فرمول زغال سنگ شاملمواد قیری که تقطیر آنها امکان استخراج هیدروکربن‌های معطر و ماده‌ای به نام کک را که در فرآیندهای متالورژی کاربرد فراوانی دارد، می‌سازد. علاوه بر ترکیبات قیری، گوگرد زیادی در زغال سنگ وجود دارد. این عنصر منبع اصلی آلودگی هوا ناشی از احتراق زغال سنگ است.
زغال سنگ سیاه است و به آرامی می سوزد و شعله ای زرد ایجاد می کند. برخلاف زغال‌سنگ قهوه‌ای، ارزش حرارتی آن بالاتر است و به 30-36 مگاژول بر کیلوگرم می‌رسد.
فرمول زغال سنگ ترکیب پیچیده ای دارد و حاوی ترکیبات زیادی از کربن، اکسیژن و هیدروژن و همچنین نیتروژن و گوگرد است. چنین تنوعی از ترکیبات شیمیایی آغاز توسعه یک جهت کلی در صنعت شیمیایی - کربوشیمی بود.
در حال حاضر، زغال سنگ سخت تقریباً با گاز طبیعی و نفت جایگزین شده است، اما دو کاربرد مهم همچنان وجود دارد:
- سوخت اصلی نیروگاه های حرارتی؛
- منبع کک که از احتراق بدون اکسیژن زغال سنگ سخت در کوره های بلند بسته به دست می آید.
