خصائص الفحم الحجري وتطبيقاته

القار و شبه القارفحم يمثل أكثر من 90 في المئة من جميع الفحم المستهلك في الولايات المتحدة. عند حرقه ، ينتج الفحم شعلة عالية بيضاء. يسمى الفحم البيتوميني لأنه يحتوي على مادة تشبه القطران تسمى البيتومين. هناك نوعان من الفحم القار: الحراري والمعدني.

coa الحراريةل: تسمى أحيانا تبخير فحم، يستخدم لتوليد الطاقة التي تنتج البخار للكهرباء والاستخدامات الصناعية. في بعض الأحيان ، يتم تزويد القطارات التي تعمل على البخار بـ "الفحم الحجري" ، وهو الاسم المستعار للفحم القار.

الفحم المعدنية: يشار إليها أحيانا باسم فحم الكوك ، ويستخدم في عملية إنشاء فحم الكوك اللازمة لإنتاج الحديد والصلب. فحم الكوك عبارة عن صخرة من الكربون المركز الذي تم إنشاؤه عن طريق تسخين الفحم القار لدرجات حرارة مرتفعة للغاية بدون هواء. وتسمى هذه العملية من ذوبان الفحم في حالة عدم وجود الأكسجين لإزالة الشوائب الانحلال الحراري.

يحتوي الفحم البيتوميني على رطوبة تصل إلى حوالي 17٪. حوالي 0.5 إلى 2 في المئة من وزن الفحم القار والنيتروجين. يصل محتوى الكربون الثابت إلى 85٪ تقريبًا ، ويصل وزن الرماد إلى 12٪.

يمكن تصنيف الفحم البيتوميني بدرجة أكبر حسب مستوى المادة المتطايرة ؛ أنه يحتوي على تقلبات عالية A ، B ، و C ، ومتقلبة متوسطة ، ومتقلبة. تشمل المواد المتطايرة أي مادة يتم تحريرها من الفحم في درجات حرارة عالية. في حالة الفحم ، قد تشمل المواد المتطايرة الكبريت والهيدروكربونات.

يوفر الفحم البيتوميني حوالي 10500 إلى 15000 وحدة حرارية بريطانية للرطل الواحد.

الفحم القار وفيرة. أكثر من نصف جميع موارد الفحم المتاحة من البيتومين.

في الولايات المتحدة ، يمكن العثور على الفحم البيتوميني في إلينوي ، كنتاكي ، فرجينيا الغربية ، أركنساس (مقاطعات جونسون ، سيباستيان ، لوجان ، فرانكلين ، بوب ، وسكوت) ، ومواقع شرق نهر المسيسيبي.

تضيء مصابيح الفحم من البيتومين بسهولة ويمكن أن تنتج دخانًا شديدًا وسخامًا - جسيمات - إذا تم حرقها بشكل غير صحيح. محتواه العالي من الكبريت يساهم في المطر الحمضي.

يحتوي الفحم البيتوميني على البايرايت المعدني الذي يعمل كمضيف للشوائب مثل الزرنيخ والزئبق. حرق الفحم يطلق آثار الشوائب المعدنية في الهواء كالتلوث. أثناء الاحتراق ، يتأكسد ما يقرب من 95 في المائة من محتوى فحم الكبريت من البيتومين ويصدر كأكسيد كبريت غازي.

تشمل الانبعاثات الخطرة الناتجة عن احتراق الفحم الحجري مادة جسيمية (PM) وأكاسيد الكبريت (SOx) وأكاسيد النيتروجين (NOx) والمعادن النزرة مثل الرصاص (Pb) والزئبق (Hg) ، هيدروكربونات طور البخار مثل الميثان ، الألكانات ، الألكينات والبنزينات ، و dibenzo-p-dioxins متعدد الكلور و dibenzofurans متعدد الكلور ، المعروف باسم الديوكسينات و الفراء. عند حرقه ، يطلق الفحم الحجري أيضًا غازات خطرة مثل كلوريد الهيدروجين (HCl) ، فلوريد الهيدروجين (HF) والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs).

الاحتراق غير الكامل يؤدي إلى مستويات أعلى من PAHs ، والتي هي مسببة للسرطان. حرق الفحم القار في درجات حرارة أعلى يقلل من انبعاثات أول أكسيد الكربون. لذلك ، فإن وحدات الاحتراق الكبيرة والوحدات التي يتم صيانتها جيدًا تكون ناتجة عن التلوث أقل بشكل عام. الفحم القار له خصائص الخبث والتكتل.

يؤدي احتراق الفحم من البيتومين إلى زيادة التلوث في الهواء مقارنةً باحتراق الفحم تحت البيتومين ، ولكن نظرًا لزيادة محتواه الحراري ، يلزم توفير كمية أقل من الوقود لإنتاج الكهرباء. على هذا النحو ، ينتج الفحم القار وشبه القار نفس كمية التلوث تقريبًا لكل كيلووات من الكهرباء المولدة.

في أوائل القرن العشرين ، كان تعدين الفحم القار عملًا خطيرًا للغاية ، حيث كان يعيش في المتوسط ​​1700 من عمال مناجم الفحم سنويًا. خلال تلك الفترة الزمنية نفسها ، تم ترك ما يقرب من 2500 عامل سنويًا معاقين بشكل دائم نتيجة لحوادث مناجم الفحم.

تسمى الجزيئات الصغيرة من فحم البيتومين المتبقي بعد تحضير الفحم من الدرجة التجارية "غرامات الفحم". الغرامات هي خفيفة ، مغبرة ، ويصعب التعامل معها ، وتقليديًا يتم تخزينها بالماء في عجائن من الطين لمنعها من النفخ بعيدا.

تم تطوير تقنيات جديدة لاسترداد الغرامات. يستخدم أحد الأساليب جهاز طرد مركزي لفصل جزيئات الفحم عن الماء السائل. هناك طرق أخرى تربط الغرامات في قوالب تحتوي على نسبة رطوبة منخفضة ، مما يجعلها مناسبة لاستخدام الوقود.

تصنيف: الفحم القارى يحتل المرتبة الثانية في محتوى الحرارة والكربون مقارنة بالأنواع الأخرى من الفحم ، حسب ASTM D388 - 05 التصنيف القياسي للفحم حسب الرتبة.