خصائص الفحم القار وتطبيقاته

يمثل الفحم البيتوميني والباطن البيتومين أكثر من 90 في المئة من جميع الفحم المستهلك في الولايات المتحدة. عند حرقها، ينتج الفحم لهب أبيض عال. ويسمى الفحم البيتوميني لأنه يحتوي على مادة تشبه القطران تسمى القار. هناك نوعان من الفحم القار: الحرارية والمعدنية.

أنواع الفحم البيتومين

يستخدم الفحم الحراري، يسمى أحيانا فحم تبخير، إلى محطات توليد الطاقة التي تنتج البخار للاستخدامات الكهربائية والصناعية.

القطارات التي تعمل على البخار أحيانا تغذيها "فحم الفحم"، وهو اسم للفحم القار.

الفحم المعدني، يشار إليه أحيانا باسم فحم الكوك، ويستخدم في عملية إنشاء فحم الكوك اللازمة لإنتاج الحديد والصلب. فحم الكوك هو صخرة الكربون المركزة الناتجة عن تسخين الفحم القار إلى درجات حرارة عالية للغاية بدون هواء. هذه العملية من ذوبان الفحم في غياب الأكسجين لإزالة الشوائب يسمى الانحلال الحراري.

خصائص الفحم البيتوميني

يحتوي الفحم البيتوميني على رطوبة تصل إلى حوالي 17 في المائة. حوالي 0. 5 إلى 2 في المئة من وزن الفحم البيتومين هو النيتروجين. ويبلغ محتوى الكربون الثابت ما يقرب من 85 في المئة، مع محتوى الرماد تصل إلى 12 في المئة بالوزن. ويمكن تصنيف الفحم البيتوميني أكثر من ذلك عن طريق مستوى المادة المتطايرة التي يحتوي عليها: عالية المتطايرة A، B، C، متوسطة المتطايرة، وانخفاض متقلبة. تتضمن المادة المتطايرة أي مادة يتم تحريرها من الفحم عند درجة حرارة عالية.

في حالة الفحم، قد تتضمن المادة المتطايرة الكبريت والهيدروكربونات.

قيمة التسخين : يوفر الفحم البيتوميني ما يتراوح بين 10 و 500 إلى 15000 وحدة حرارية بريطانية لكل رطل.

توافر : الفحم البيتومين وفيرة. أكثر من نصف جميع موارد الفحم المتاحة هي البيتومين.

مواقع التعدين : في الولايات المتحدة، يمكن العثور على الفحم القار في ولاية إيلينوي، ولاية كنتاكي، فرجينيا الغربية، أركنساس (جونسون، سيباستيان، لوغان، فرانكلين، بوب، وسكوت المقاطعات)، والمواقع شرق نهر المسيسيبي .

مخاوف بيئية

أضواء الفحم بيتومين على النار بسهولة ويمكن أن تنتج الدخان والسخام المفرط - الجسيمات - إذا أحرقت بشكل غير صحيح. ويسهم ارتفاع نسبة الكبريت في هطول الأمطار الحمضية.

يحتوي الفحم البيوميني على البيريت المعدني الذي يعمل كمضيف للشوائب مثل الزرنيخ والزئبق. حرق إطلاق الفحم تتبع الشوائب المعدنية في الهواء والتلوث. وخلال الاحتراق، يتأكسد ما يقرب من 95 في المائة من محتوى الكبريت من الفحم البيتوميني ويصدر كأكاسيد كبريتية غازية.

تشمل الانبعاثات الخطرة من احتراق الفحم القار الجسيمات (بيإم) وأكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والمعادن النادرة مثل الرصاص والرصاص (هغ) والهيدروكربونات المرحلة البخارية مثل الميثان، والألكانات، والألكينات والبنزينات، والديوكسينات الثنائية الفينيل متعدد الكلور وثنائي بنزوفوران متعدد الكلور، المعروف باسم الديوكسينات والفيورانات.وعند حرقها، ينتج الفحم القار أيضا غازات خطرة مثل كلوريد الهيدروجين (هكل)، وفلوريد الهيدروجين (هف) والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (باهس).

يؤدي الاحتراق غير الكامل إلى مستويات أعلى من الهيدروكربونات المشبعة بالهيدروجين، وهي مادة مسرطنة. حرق الفحم القار في درجات حرارة أعلى يقلل من انبعاثات أول أكسيد الكربون.

لذلك، فإن وحدات الاحتراق الكبيرة والمحافظة عليها بشكل عام لديها انخفاض في إنتاج التلوث. والفحم البيتوميني له خصائص الخبث والتكتل.

يؤدي احتراق الفحم في البيتومين إلى إطلاق المزيد من التلوث في الهواء من احتراق الفحم دون القار، ولكن نظرا لزيادة محتواه من الحرارة، يتطلب الأمر أقل من الوقود لإنتاج الكهرباء. وعلى هذا النحو، تنتج فحم القار والقطران دون القار تقريبا نفس كمية التلوث لكل كيلوواط من الكهرباء المولدة.

ملاحظات إضافية

في أوائل القرن العشرين، كان تعدين الفحم البيتوميني عملا خطيرا للغاية، حيث بلغ متوسط عدد عمال مناجم الفحم 700 1 شخص سنويا. وخلال نفس الفترة الزمنية، ترك ما يقرب من 500 2 عامل في السنة معوقين بصفة دائمة نتيجة لحوادث تعدين الفحم.

وتسمى جزيئات صغيرة من الفحم القار النفايات التي تترك بعد إعداد الفحم التجاري الصف "غرامات الفحم". الغرامات خفيفة ومتربة وصعبة التعامل معها، وتخزينها تقليديا مع الماء في الملاط الملاط لمنعها من تهب بعيدا.

وقد تم تطوير تقنيات جديدة لاستعادة الغرامات. ويستخدم أحد النهج جهاز طرد مركزي لفصل جزيئات الفحم عن مياه الطين. وهناك نهج أخرى تربط الغرامات في قوالب تحتوي على نسبة رطوبة منخفضة، مما يجعلها مناسبة لاستعمال الوقود.

تصنيف : الفحم القار يحتل المرتبة الثانية في محتوى الحرارة والكربون مقارنة مع أنواع الفحم الأخرى، وفقا ل أستم D388 - 05 التصنيف القياسي للفحم حسب الرتبة.