ถ่านหิน: แอปพลิเคชั่นและความหลากหลาย

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

มันยากที่จะจินตนาการถึงสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับมนุษยชาติมากกว่าถ่านหิน แอปพลิเคชั่นของมันใช้งานได้หลากหลายจนบางครั้งคุณแค่สงสัย ในช่วงเวลาดังกล่าว ความสงสัยค่อยๆ คืบคลานเข้ามาโดยไม่ตั้งใจ และคำถามเชิงตรรกะก็ดังขึ้นในหัวของฉัน: “อะไรนะ? มันเป็นถ่านหินทั้งหมดหรือไม่!” ทุกคนเคยคิดว่าถ่านหินเป็นเพียงวัสดุที่ติดไฟได้ แต่อันที่จริง การใช้งานที่หลากหลายของถ่านหินนั้นกว้างมากจนดูเหมือนเหลือเชื่อมาก

การก่อตัวและที่มาของตะเข็บถ่านหิน

การปรากฏตัวของถ่านหินบนโลกนั้นย้อนกลับไปในยุค Paleozoic อันไกลโพ้น เมื่อดาวเคราะห์ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาและมีลักษณะที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงสำหรับเรา การก่อตัวของตะเข็บถ่านหินเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 360,000,000 ปีก่อน สิ่งนี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในตะกอนด้านล่างของอ่างเก็บน้ำยุคก่อนประวัติศาสตร์ ซึ่งวัสดุอินทรีย์สะสมมานานนับล้านปี

กล่าวอีกนัยหนึ่งถ่านหินเป็นซากศพของสัตว์ยักษ์ ลำต้นของต้นไม้ และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่จมลงสู่ก้นบึ้ง ผุพังและกดทับใต้เสาน้ำ ขั้นตอนการก่อตัวของตะกอนค่อนข้างยาว และต้องใช้เวลาอย่างน้อย 40,000,000 ปีสำหรับการก่อตัวของตะเข็บถ่านหิน

การขุดถ่านหิน

ผู้คนเข้าใจกันมานานแล้วว่าถ่านหินมีความสำคัญและไม่สามารถถูกแทนที่ได้มากเพียงใด คุณสมบัติและการใช้งานของถ่านหินนั้นสามารถประเมินและปรับใช้กับถ่านหินขนาดใหญ่ได้เมื่อไม่นานนี้ การพัฒนาแหล่งถ่านหินขนาดใหญ่เริ่มขึ้นในศตวรรษที่ XVI-XVII เท่านั้น ในอังกฤษและวัสดุที่สกัดได้ถูกนำมาใช้เป็นหลักในการถลุงเหล็กหมูซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตปืนใหญ่ แต่การผลิตตามมาตรฐานในปัจจุบันนั้นไม่มีนัยสำคัญจนไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นอุตสาหกรรมได้

การขุดขนาดใหญ่เริ่มขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 เมื่ออุตสาหกรรมที่กำลังพัฒนากลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับถ่านหินแข็ง อย่างไรก็ตาม การใช้งานในขณะนั้นจำกัดเฉพาะการเผา เหมืองหลายแสนแห่งกำลังดำเนินการอยู่ทั่วโลก โดยผลิตได้ต่อวันมากกว่าในช่วงไม่กี่ปีในศตวรรษที่ 19

ถ่านหินชนิดต่างๆ

การสะสมของตะเข็บถ่านหินสามารถเข้าถึงความลึกหลายกิโลเมตร ขยายไปสู่ความหนาของโลก แต่ไม่เสมอไปและไม่ใช่ทุกที่ เพราะมันต่างกันทั้งในด้านเนื้อหาและรูปลักษณ์

ฟอสซิลนี้มี 3 ประเภทหลัก: แอนทราไซต์ ถ่านหินสีน้ำตาล และพีท ซึ่งชวนให้นึกถึงถ่านหินในระยะไกลมาก

1. แอนทราไซต์เป็นรูปแบบที่เก่าแก่ที่สุดในโลกสกุล อายุเฉลี่ยของสายพันธุ์นี้คือ 280,000,000 ปี มีความแข็งมาก มีความหนาแน่นสูง และมีปริมาณคาร์บอน 96-98%

2. ความแข็งและความหนาแน่นของถ่านหินสีน้ำตาลค่อนข้างต่ำ รวมถึงปริมาณคาร์บอนของถ่านหินด้วย มีโครงสร้างที่ไม่มั่นคงและหลวมและยังอิ่มตัวด้วยน้ำซึ่งมีปริมาณมากถึง 20%
3. พีทยังจัดอยู่ในประเภทถ่านหินแต่ยังไม่ก่อตัว ดังนั้นจึงไม่เกี่ยวอะไรกับถ่านหินเลย

คุณสมบัติของถ่านหิน

ตอนนี้เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงวัสดุอื่นที่มีประโยชน์และใช้งานได้จริงมากกว่าถ่านหิน ซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักและการใช้งานที่สมควรได้รับการยกย่องอย่างสูงสุด ต้องขอบคุณสารและสารประกอบที่อยู่ในนั้น มันจึงกลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในทุกด้านของชีวิตสมัยใหม่

ส่วนประกอบถ่านแข็งมีลักษณะดังนี้:

• ความผันผวนเฉลี่ยถึง 35-40%;
• ปริมาณเถ้าเฉลี่ยไม่เกิน 15-18%;
• ความชื้นเฉลี่ยผันผวนระหว่าง 12-15%;
• ปริมาณแคลอรี่เฉลี่ยคือ 5500-7000 kcal/kg

ส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้คือสิ่งที่ทำให้ถ่านหิน การใช้งานและการใช้งานนั้นอเนกประสงค์มาก สารระเหยที่มีอยู่ในถ่านหินทำให้เกิดการติดไฟอย่างรวดเร็วพร้อมกับอุณหภูมิสูงขึ้นในภายหลัง ปริมาณความชื้นช่วยลดความยุ่งยากในการประมวลผลปริมาณถ่านหินและแคลอรี่ทำให้การใช้ในอุตสาหกรรมยาและความงามเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ ขี้เถ้าเป็นแร่ธาตุที่มีค่า

การใช้ถ่านหินในโลกสมัยใหม่

การใช้แร่ธาตุต่างกัน เดิมถ่านหินเป็นเพียงแหล่งความร้อน จากนั้นก็เป็นพลังงาน (เปลี่ยนน้ำเป็นไอน้ำ) แต่ตอนนี้ ความเป็นไปได้ของถ่านหินในเรื่องนี้มีไม่จำกัดอย่างง่ายๆ

พลังงานความร้อนจากการเผาไหม้ถ่านหินจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์เคมีโค้กทำขึ้นจากพลังงานความร้อนดังกล่าว และสกัดเชื้อเพลิงเหลว ถ่านหินแข็งเป็นหินก้อนเดียวที่มีโลหะหายากเช่นเจอร์เมเนียมและแกลเลียมเป็นสิ่งสกปรก ก๊าซจากเตาอบโค้กถูกสกัดออกมา จากนั้นนำไปแปรรูปเป็นน้ำมันเบนซิน ซึ่งแยกเรซินคูมาโรน ซึ่งใช้ทำสี วาร์นิช เสื่อน้ำมันและยางทุกชนิด อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน ฟีนอล และเบสไพริดีนได้มาจากถ่านหิน ในระหว่างการแปรรูป ถ่านหินถูกใช้ในการผลิตวาเนเดียม กราไฟต์ กำมะถัน โมลิบดีนัม สังกะสี ตะกั่ว และผลิตภัณฑ์ที่มีค่าอื่นๆ อีกมากมายที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้