ا الفحم المعدني إنه معدن غير متجددوبشكل أكثر تحديدًا نشأت الصخور الرسوبية منذ آلاف السنين ووجدت تحت الأرض في رواسب من أصل عضوي. ووفقًا للوكالة الوطنية للطاقة الكهربائية (أنيل) ، فإن الوقود الاحفوري مع توفر أكبر في العالم ومن أولى مصادر الطاقة التي يستخدمها الإنسان. بدأ استخدامه على نطاق واسع خلال فترة ثورة صناعية.
نظرةأيضا:ما هي مصادر الطاقة المتجددة؟
أصل
يوجد الفحم منذ آلاف السنين في رواسب من أصل نباتي ، تتشكل من خلال تحلل المواد العضوية دون وجود الأكسجين. يتم دفن المادة الناتجة من بقايا النبات وضغطها ، مما يؤدي إلى تأثير البكتيريا أيضًا من ظروف الضغط والحرارة في بيئة الرواسب ، وبالتالي تشكل الفحم بمرور الوقت المعدنية. يتوافق تكوينها مع العصر الكربوني ، خلال العصر الباليوزويك.
يمكن العثور على الفحم ، وفقًا للإدارة الوطنية للإنتاج المعدني (DPMN) ، في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة أو المناخ المعتدل ، والتي تقع في جميع القارات. في هذه الأماكن ، يتم تفحم الخضار قبل أن تتعفن.
تكوين
الكربون هو المركب الرئيسي للفحم، حيث تقدم ، وفقًا لشركة الأبحاث والموارد المعدنية ، محتوى يقارب 55٪ إلى 95٪ من العنصر ، مما يجعل هناك أنواعًا من الفحم أكثر أو أقل ثراءً كربون. محتوى الكربون هو ما يحدد النضج الجيولوجي للمعادن ، والمعروف باسم
رتبة. يوجد أيضًا في هذا الوقود الأحفوري ، وفقًا لـ DNPM ، الكبريت والنيتروجين والأكسجين والهيدروجين.أنواع الفحم
تشكيل الفحم يتوافق مع مراحل الإنتاج ، المحدد على وجه التحديد من خلال وجود الكربون. من الأقل إلى الأعلى تركيزًا للمادة ، لدينا أربعة أنواع رئيسية من الفحم المعدني:
الخث: مادة نباتية تحتوي على نسبة كربون تتراوح بين 55٪ و 60٪ وتسمح بالتعرف على بقايا النبات. قيمته الحرارية أقل من 4000 كيلو كالوري.
الليغنيت: صخور رسوبية تكونت من انضغاط الخث. يحتوي على نسبة كربون بين 67٪ و 78٪. قيمته الحرارية أقل من 4000 كيلو كالوري.
الفحم الحجري أو الفحم الصلب: صخر رسوبي مكون من البيتومين (خليط سائل داكن اللون ذو لزوجة عالية). يحتوي على نسبة كربون تتراوح بين 80٪ إلى 90٪. تتراوح قيمته الحرارية بين 7000 إلى 8650 كيلو كالوري.
أنثراسايت: نوع الكربون المضغوط والصلب. يحتوي على نسبة كربون تصل إلى 96٪ ويتوافق مع أنقى أشكال الفحم المعدني. يحتوي على القليل من البيتومين أو لا يحتوي على أي شيء.
أعرفأكثر:الفرق بين الفحم الحجري وفحم الكوك
استخدام الفحم
من خلال الاحتراق ، يمكن للفحم أن يولد العديد من المنتجات الثانوية ، فضلاً عن توليد الطاقة.
أصبح استخدام الفحم أكثر كثافة في منتصف القرن الثامن عشر ، وهي الفترة المقابلة لـ ثورة صناعية. تم استخدام الفحم لتمكين تشغيل المحركات البخارية. حاليًا ، انخفض استخدام المعدن ، حيث تم استكشاف مصادر الطاقة الأخرى ، مثل النفط والنفط. غاز طبيعي. هناك أيضًا اتجاه عالمي يهدف إلى استبدال استخدام المصادر غير المتجددة ، مثل الفحم والنفط ، بـ مصادر طاقه بديله، مثل طاقة شمسية و ال طاقة الرياح.
وفقًا لوكالة الطاقة الدولية ، يمثل الفحم 41٪ من إجمالي إنتاج الكهرباء، كونه الخط الأكثر استخدامًا في العالم لهذا الغرض. ومع ذلك ، فإن إنتاج الفحم لا يتناسب مع توافره ، مع صناعة البترول قبل نظام الإنتاج.
ا استعمال من الفحم يرتبط بخصائصه ، مثل قوةالسعرات الحرارية التي تمكن من توليد الطاقة من خلال الاحتراق. وفقًا للإدارة الوطنية للإنتاج المعدني (DNPM) ، فإن الفحم الذي يحتوي على قيمة منخفضة من السعرات الحرارية مخصص لتوليد الكهرباء. من ناحية أخرى ، يتم استخدام الفحم ذو القيمة الحرارية العالية لإنتاج الحديد والصلب المعدني ، وكذلك في البناء المدني. هذا الأخير ، بسبب احتراقه البطيء ، مخصص أيضًا للاستخدام المنزلي.
وفقًا لشركة أبحاث الموارد المعدنية (CPRM) ، فإن الاستخدامات الرئيسية للفحم المعدني وفقًا لتصنيفه هي:
الخث: عند إزالة الرطوبة من هذا النوع من الفحم ، يتم تقطيعها إلى كتل واستخدامها لاحقًا في الأفران الكهروحرارية ، للحصول على البارافينات والقطران (خليط من الهيدروكربونات العطرية) والشمع والأمونيا وغيرها مواد.
الليغنيت: بعد التجفيف ، يستخدم هذا النوع من الفحم في مسببات الغازات الصناعية وللحصول على المنتجات الثانوية مثل القطران والشموع والبارافينات. يمكن استخدام الرماد الناتج عن احتراق الليغنيت لإنتاج السيراميك.
فحم: يتم استخدامه مباشرة في الفرن في محطات الطاقة الحرارية ، للحصول على القطران ، حيث يعتبر الفحم مصدره الطبيعي الرئيسي.
أنثراسايت: هو نوع الفحم المستخدم كوقود ، ويولد القليل من السخام. على الرغم من أنه يحترق بسهولة ، إلا أن احتراقه بطيء ، وبالتالي فهو مخصص للاستخدام المنزلي وأيضًا لتصنيع فلاتر المياه.
المميزات والعيوب
فوائد |
سلبيات |
الفحم له كفاءة عالية في استخدام الطاقة. |
الوقود الأحفوري هو الأكثر تلويثًا للبيئة ويسبب آثارًا بيئية سلبية في استخراجه واستخدامه. |
ينتج كميات كبيرة من الطاقة لكل وحدة وزن. |
نظرًا لأنه مصدر طاقة غير متجدد ، يمكن استنفاد احتياطياته بمرور الوقت. |
من السهل تحديد موقعها ولديها مستودعات في مناطق مختلفة من العالم. |
يؤدي حرق الفحم إلى إطلاق غازات ملوثة في الغلاف الجوي ، مما يساهم في تفاقمها الاحتباس الحراري. |
كمصدر للطاقة وعند مقارنتها بمصادر الطاقة البديلة ، فهي أكثر فعالية من حيث التكلفة. |
نظرًا لأنه وقود أحفوري يشتعل بسهولة ، يجب أن يتم تخزينه بعناية لتجنب الانفجارات. |
اقرأأيضا:ما هو الوقود الأكثر تلويثا للغلاف الجوي؟
استخراج الفحم
وفقًا لأنيل ، يمكن استخراج الفحم بطريقتين:
حفرة مفتوحة
منجم تحت الأرض
التعدين المكشوف هو نوع التعدين الأكثر استخدامًا لاستخراج الفحم.
يعتمد اختيار نوع المنجم الذي سيتم استخدامه على العمق الذي توجد به الرواسب المعدنية ونوع التربة. يقدم التعدين المكشوف إنتاجية أكبر فيما يتعلق تحت الأرض ، ووفقًا لمعهد الفحم العالمي ، يتم استخراج الفحم المعدني تمثل الحفرة المفتوحة 60 ٪ من العرض في جميع أنحاء العالم وأيضًا في البرازيل ، مع كون التعدين هو الأكثر عادي.
فيما يتعلق بنقل المعدن ، عند القيام به على مسافات قصيرة ، يتم نقله على ناقلات. إذا دعت الحاجة إلى النقل لمسافات أطول ، يتم استخدام الشاحنات والقطارات.
تتوافق صناعة الفحم مع بعض العمليات التي تتراوح من استخراج الخام إلى تحويله إلى منتج ثانوي. والخطوات هي كما يلي:
التعدين ← النقل ← المخزون ← المعالجة ← التحويل ← التوزيع ← السوق |
نظرةأيضا:الآثار البيئية الناجمة عن التعدين
الأهمية الاقتصادية
يوجد في العالم حوالي 847.5 مليار طن فحم موزعة في عدة محميات في جميع القارات ، بحسب أنيل. هذا المبلغ يكفي لتغطية 130 سنة القادمة.
تركز الولايات المتحدة وروسيا والصين ما يقرب من 60 ٪ من الاحتياطيات العالمية ، كونها الولايات المتحدة مع أكبر عدد من الاحتياطيات، حوالي 28.6٪. ومع ذلك ، على الرغم من كونها الدولة الأكثر توفرًا ، فإن دولة أمريكا الشمالية ليست أكبر منتج للمعادن. الصين هي الدولة التي تنتج معظم الفحم وأيضًا أكبر مستهلك ، تليها الولايات المتحدة وأستراليا.
في البرازيل ، هناك غلبة في أنواع الفحم ذات المحتوى الكربوني المنخفض. تحتل الاحتياطيات البرازيلية المرتبة العاشرة في ترتيب الاحتياطيات العالمية ، حسب أنيل. الرواسب الرئيسية في ولايتي ريو غراندي دو سول وسانتا كاتارينا. ولكن على الرغم من التوافر الكبير للمعادن في البلاد ، إلا أنها تعتبر فقيرة فيما يتعلق بإمكانياتها الطاقية وذات جودة منخفضة ، حيث تحتوي على نسبة عالية من الرماد.
استخدام الفحم له أهمية كبيرة بالنسبة ل اقتصادفي جميع أنحاء العالم، نظرًا لأن استخدامه يتوافق مع جزء كبير من إنتاج كهرباء. بين عامي 1995 و 2007 ، نما الإنتاج البرازيلي بنحو 4٪ ، وكانت ولاية سانتا كاتارينا في طليعة هذا الإنتاج. وفقًا لبيانات وكالة الطاقة الدولية ، تم بيع 917 مليون طن من الفحم في جميع أنحاء العالم في عام 2007.
في البرازيل ، بلغ الإنتاج في عام 2007 حوالي 13.6 مليون طن من الفحم الخام. في عام 2010 ، استهلكت البلاد حوالي 20 مليون طن من الفحم المعدني وتم استيراد ما يقرب من 14.2 مليون منها.
بواسطة رافائيلا سوزا
تخرج في الجغرافيا
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/geografia/carvao-mineral-combustivel.htm
