يمكن أن يكون للفحم في تعديلاته المختلفة لون من البني إلى الأسود. إنه وقود جيد ، لذا فهو يستخدم في تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. يتكون نتيجة تراكم الكتلة النباتية ومرور العمليات الفيزيائية والكيميائية فيها.
تعديلات مختلفة للفحم
تراكم لب الخشب في التربة المستنقعية يؤدي إلى تكوين الخث ، وهو مقدمة للفحم. معادلة الخث معقدة للغاية ، بالإضافة إلى أنه لا توجد نسبة متكافئة محددة لهذا النوع من الفحم. يتكون الخث الجاف من ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت.
علاوة على ذلك ، يخضع الخث تحت التعرض المطول لدرجات الحرارة المرتفعة والضغوط العالية الناتجة عن مسار العمليات الجيولوجية لعدد من تعديلات الفحم التالية:
- الفحم البني أو الليغنيت.
- بيتومين.
- فحم
- أنثراسايت.
المنتج النهائي لهذه السلسلة من التحولات هو الجرافيت الصلب أو الفحم الشبيه بالجرافيت ، الذي صيغته كربون نقي C.
خشب كربوني
منذ حوالي 300 مليون سنة ، خلال فترة العصر الكربوني ، كانت معظم أراضي كوكبنا مغطاة بغابات السرخس العملاقة. تدريجيًا ، ماتت هذه الغابات ، وتراكم الأخشاب في تربة المستنقعات التي نمت عليها. تسببت كمية كبيرة من الماء والأوساخ في خلق عوائق أمام تغلغل الأكسجين ، وبالتالي فإن الخشب الميت لا يتحلل.
لفترة طويلة ، غطت الأخشاب الميتة حديثًا الطبقات القديمة ، وزاد ضغطها ودرجة حرارتها تدريجياً. أدت العمليات الجيولوجية المصاحبة في النهاية إلى تكوين رواسب الفحم.
عملية الكربنة
يشير مصطلح "الكربنة" إلى التحول المتحولة للكربون المرتبط بزيادة سمك طبقات الأشجار والحركات والعمليات التكتونية ، فضلاً عن زيادة درجة الحرارة اعتمادًا على عمق الطبقات.
تؤدي زيادة الضغط إلى تغيير الخصائص الفيزيائية للفحم بشكل أساسي ، حيث تظل صيغته الكيميائية دون تغيير. على وجه الخصوص ، تغير كثافته وصلابته وتباينه البصري والمسامية. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تغيير صيغة الفحم ذاتها نحو زيادة محتوى الكربون وانخفاض في الأكسجين والهيدروجين. تؤدي هذه العمليات الكيميائية إلى زيادة خصائص وقود الفحم.
فحم
هذا التعديل للفحم غني جدًا بالكربون ، مما يؤدي إلى ارتفاع معامل نقل الحرارة ويؤدي إلى استخدامه في صناعة الطاقة كوقود رئيسي.
تتكون صيغة الفحم منالمواد البيتومينية ، التي يجعل تقطيرها من الممكن استخلاص الهيدروكربونات العطرية منها ومادة تعرف باسم فحم الكوك ، والتي تستخدم على نطاق واسع في عمليات التعدين. بالإضافة إلى المركبات البيتومينية ، يوجد الكثير من الكبريت في الفحم. هذا العنصر هو المصدر الرئيسي لتلوث الهواء من احتراق الفحم.
الفحم أسود اللون ويحترق ببطء ، مكونًا لهبًا أصفر. على عكس الفحم البني ، فإن قيمته الحرارية أعلى وتبلغ 30-36 ميجا جول / كجم.
تحتوي صيغة الفحم على تركيبة معقدة وتحتوي على العديد من مركبات الكربون والأكسجين والهيدروجين وكذلك النيتروجين والكبريت. كانت هذه المجموعة المتنوعة من المركبات الكيميائية بداية تطور اتجاه كامل في الصناعة الكيميائية - كيمياء الكربوهيدرات.
حاليًا ، تم استبدال الفحم الصلب تقريبًا بالغاز الطبيعي والنفط ، لكن لا يزال هناك استخدامان مهمان:
- الوقود الرئيسي في محطات الطاقة الحرارية ؛
- مصدر فحم الكوك تم الحصول عليه عن طريق الاحتراق الخالي من الأكسجين للفحم الصلب في أفران الصهر المغلقة.
