خواص وتطبيقات الفحم الأسفلتي Bituminous Coal

يمثل الفحم الأسفلتي القاري أكثر من 90 في المائة من إجمالي الفحم المستهلك في الولايات المتحدة. يحترق هذا الفحم بلهب ابيض. يسمى الفحم الأسفلتي او القاري لأنه يحتوي على مادة تشبه القطران تسمى القار. هناك نوعان من الفحم الأسفلتي: حراري ومعدني.

 

 

أنواع الفحم الأسفلتي

الفحم الحراري: يسمى أحيانًا الفحم البخاري ، ويستخدم لتشغيل محطات الطاقة التي تنتج البخار للاستخدامات الكهربائية والصناعية. يتم تشغيل القطارات التي تعمل بالبخار أحيانًا باستخدام "فحم البت" ، وهو اسم مستعار للفحم الأسفلتي.

 

 

الفحم المعدني: يشار إليه أحيانًا باسم فحم الكوك ، ويستخدم في عملية تكوين فحم الكوك اللازم لإنتاج الحديد الصلب. فحم الكوك هو صخر من الكربون المركز ينتج عن تسخين الفحم الأسفلتي إلى درجات حرارة عالية للغاية وبدون هواء. تسمى عملية إذابة الفحم في غياب الأكسجين لإزالة الشوائب الانحلال الحراري.

 

 

 

 

خصائص الفحم الأسفلتي

يحتوي الفحم الأسفلتي على رطوبة تصل إلى حوالي 17٪. وحوالي 0.5 إلى 2 من النيتروجين. يتراوح محتوى الكربون الثابت حتى 85٪ تقريبًا ، و رماد يصل إلى 12٪.

 

يمكن تصنيف الفحم الأسفلتي بدرجة أكبر حسب مستوى المواد المتطايرة ؛ يحتوي على متقلب عالي A و B و C ومتوسط ​​ومتغير ومنخفض التقلب. تشمل المواد المتطايرة أي مادة يتم تحريرها من الفحم عند درجات حرارة عالية. في حالة الفحم ، قد تشمل المواد المتطايرة الكبريت والهيدروكربونات.

 

 

قيمة التدفئة:

يوفر الفحم الأسفلتي حوالي 10500 إلى 15000 وحدة حرارية لكل رطل كما يتم تعدينه.

 

التوفر:

الفحم الأسفلتي وفير. أكثر من نصف موارد الفحم في العالم هي الفحم الأسفلتي.

 

مواقع التعدين:

في الولايات المتحدة ، يمكن العثور على الفحم الأسفلتي في مقاطعات إلينوي ، كنتاكي ، فيرجينيا الغربية ، أركنساس (جونسون ، سيباستيان ، لوغان ، فرانكلين ، بوب ، سكوت) ، ومواقع شرق نهر المسيسيبي.

 

مخاوف بيئية

الفحم الأسفلتي يشتعل بسهولة ويمكن أن ينتج دخانًا زائدًا وسخام - جسيمات - إذا تم حرقها بشكل غير صحيح. يساهم محتواه العالي من الكبريت في تكوين المطر الحمضي.

 

يحتوي الفحم الأسفلتي على البيريت المعدني ، الذي يعمل كمضيف للشوائب مثل الزرنيخ والزئبق. أثناء الاحتراق ، يتم أكسدة ما يقرب من 95 بالمائة من محتوى الكبريت في الفحم الأسفلتي وتحريرة على شكل أكاسيد كبريت غازية.

 

تشمل الانبعاثات الخطرة الناتجة عن احتراق الفحم الأسفلتي الجسيمات (PM) ، وأكسيد الكبريت (SOx) ، وأكاسيد النيتروجين (NOx) ، والمعادن النزرة مثل الرصاص (Pb) والزئبق (Hg) ، والهيدروكربونات بمرحلة بخار مثل الميثان والألكانات والألكينات والبنزين ، والديوكسينات الثنائية البنزين المتعددة الكلور والديوكسينات المتعددة الكلور المعروفة باسم الديوكسينات والفيورانات. عند حرقه ، يحرر الفحم الأسفلتي أيضًا غازات خطرة مثل كلوريد الهيدروجين (HCl) وفلوريد الهيدروجين (HF) والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs).

 

يؤدي الاحتراق غير الكامل إلى مستويات أعلى من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، وهي مواد مسرطنة. حرق الفحم الأسفلتي عند درجات حرارة أعلى يقلل من انبعاثات أول أكسيد الكربون. يتميز الفحم الأسفلتي بخصائص التكتل.

 

يؤدي احتراق الفحم الأسفلتي إلى تحرر المزيد من ملوثات الهواء أكثر من احتراق الفحم شبه الأسفلتي ، ولكن نظرًا لمحتواه الحراري الكبير ، ينتج الفحم الأسفلتي وشبه الأسفلتي نفس الكمية من التلوث لكل كيلوواط من الكهرباء المولدة.

 

ملاحظات إضافية

في أوائل القرن العشرين ، كان تعدين الفحم الأسفلتي عملًا خطيرًا بشكل استثنائي ، حيث أودى بحياة 1700 من عمال مناجم الفحم سنويًا في المتوسط. خلال تلك الفترة الزمنية نفسها ، تم ترك حوالي 2500 عامل سنويًا معاقين بشكل دائم نتيجة لحوادث تعدين الفحم.

 

تسمى الجزيئات الصغيرة من نفايات الفحم الأسفلتي المتبقية بعد تحضير الفحم من الدرجة التجارية بغرامات الفحم. الغرامات خفيفة ومليئة بالغبار ويصعب التعامل معها ، ويتم تخزينها تقليديًا بالماء في كتل طينية لمنعها من التنفخ.

 

تم تطوير تقنيات جديدة لاستعادة الغرامات. يستخدم أحد الأساليب جهازًا للطرد المركزي لفصل جزيئات الفحم عن المياه الطينية. وتربط الطرق الأخرى الغرامات بالقوالب التي تحتوي على نسبة رطوبة منخفضة ، مما يجعلها مناسبة لاستخدام الوقود.

 

الترتيب: يحتل الفحم الأسفلتي المرتبة الثانية في محتوى الحرارة والكربون مقارنة بأنواع الفحم الأخرى ، وفقًا لـ ASTM D388 - 05 التصنيف القياسي للفحم حسب الترتيب.

 

 

 

 

المصادر

• Richards, William Allyn (1915), "Forging of iron and steel", Nature, D. Van Nostrand Company, 97 (2419): 50, Bibcode:1916Natur..97...30H, doi:10.1038/097030b0.
•  Wadleigh, Francis Rawle (1921), A coal manual for salesmen, buyers and users, National coal mining news, p. 113.
•  "E-WV West Virginia Encyclopedia". Charleston, WV 25301: West Virginia Humanities Council | 1310 Kanawha Blvd E. Retrieved 2012-03-22.
•  "Jim Maus Artifacts - Cannel Coal Beads". www.jimmausartifacts.com. Retrieved 2019-11-18.
•  "Types of Coal". eia.doe.gov (U.S. Energy Information Administration). Retrieved 2011-01-04.
•  Wyoming State Geological Survey. "Wyoming Coal". Retrieved 2014-01-24.
•  "Colorado Coal: Energy security for the future" (PDF). Colorado Geological Survey, Rock Talk, vol. 8, no. 2, pp. 1–12. 2005. Archived from the original (PDF) on 2014-02-01. Retrieved 2014-01-24.
•  Canadian Society of Petroleum Geologists (1994). "The Geological Atlas of the Western Canada Sedimentary Basin, Chapter 33: Coal Resources of the Western Canada Sedimentary Basin". Compiled by Mossop, G.D. and Shetsen, I. Archived from the original on 2013-09-30. Retrieved 2013-08-01.
•  Ryan, Barry (2002). "Coal in British Columbia". Retrieved 2014-01-24.