بخشی از مقاله
فصل اول:
انواع زغال سنگ‌ها :
زغالها را با توجه به مواد تشكيل دهندة آنها كلأ به دو گروه تقسيم مي‌كنند.
1) زغالهاي ساپروپل
2) هوميت‌ها يا زغالهاي هوموسي
ساپروپل‌ها :
اين زغالها از بقاياي گياهان پست و اسپرهاي گياهي به وجود آمده‌اند و درصد بسيار كوچكي از زغال سنگ را شامل مي‌شوند. اغلب ذخاير زغالي دنيا از نوع هوميت ميباشد. اين زغالها به رنگ قهوه‌اي تيره يا سياه ديده مي‌شوند. حالت مطبق در آنها ديده نمي‌شود. از انواع مشابه با زغالهاي هوميت در متامورفيزم يكسان داراي فشردگي و سختي بيشتري مي‌باشند. شكست صدفي دارند و با شعله بلندي مي‌سوزند و قابليت كك دهي كمتري دارند. از طريق مطالعه ميكروسكپي دو گروه زغالي از ساپروپل‌ها شناخته شده‌اند كه شامل چانل كول Channel و بوگهد Boghead coal مي‌باشند كه در درجات متامورفيزم بالا به سختي از هم قابل تشخيص بوده ولي در درجات زغال شدن پائين قابل تشخيص مي باشند.
چانل كول :
اين زغال اساسأ از اسپرهاي گياهي تشكيل شده‌اند. از نظر ماكروسكپي هيچ نوع لايه بندي در آنها مشاهده نمي شود. رنگ آنها مات بوده و داراي جلاي چرب مي‌باشند. مطالعات ميكروسكپي نشان مي‌دهد كه علاوه بر اسپرها كه قسمت اعظم آن را تشكيل مي‌دهند ساير مواد تشكيل دهندة آن الگ‌ها و تك ياخته اي‌هاي آبزي مي‌باشند در مقايسه با زغالهاي هوميك ما سرال هاي اين زغال ريزتر و تقريبأ به يك اندازه مي‌باشند.
بوگهدها :
از نظر شكل ظاهري و خواص فيزيكي خيل شبيه زغال چانل مي‌باشند ولي مادة اوليه تشكيل دهندة آنها اساسأ الگ‌ها مي‌باشند.
زغال‌هائيكه كلأ از آلگ ها تشكيل شده باشند بنام تور بانيت Torbanit ناميده مي‌شوند كه نوعي از زغال بوگهد هستند كه داراي مواد هيدروكربوري زياد بوده و در نتيجه از مواد فرار بالائي برخوردار مي‌باشند. از اين نوع زغالها براي توليد گاز و مواد شيميايي ديگر استفاده مي‌شود.
حد و مرز مشخصي بين چانل كول و بوگهد وجود ندارد و تشخيص اين دو گروه از يكديگر بستگي به مقدار درصد الگينيت Alginit دارد. هرگاه در زغال ساپروپلي ماسرالها الگينيت و اسپورينتيت هر دو شركت داشته باشند. اگر مقدار اسپورينيت زيادتر باشد چانل كول و اگر مقدار درصد الگينيت زيادتر باشد بوگهد ناميده مي‌شود. رنگ زغال بوگهد در مراحل پائين متامورفيزم قهوه‌اي متمايل به سياه و در مراحل بالاتر سياه رنگ است. غير مطبق بوده و خواص فيزيكي آن مشابه با چانل كول ميباشد.
هوميت‌ها يا زغالهاي هوموسي :
اكثريت ذخاير زغال سنگي دنيا از زغالهاي هوموسي تشكيل شده‌اند زغالهاي هوموسي از بقاياي گياهان خشكي حاصل مي‌شود كه در مرحله اول به تورب و سپس به زغال قهوه‌اي و زغال سنگ‌ها و در مراحل آخر به آنتراسيت تبديل مي‌گردند. جهت شناخت انواع زغال سنگ‌ها و نامگذاري آنها از پارامترهاي مختلفي استفاده مي‌شود كه برخي از اين پارامترها در اكثر كشورها مورد استفاده بوده و برخي از آنها تنها در بعضي از كشورها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از پارامترهاي اساسي مورد استفاده مي‌توان از مقدار درصد مواد فرار ، درصد كربن ، مقدار ارزش حرارتي و قابليت انعكاس نوري ويترينيت زغال سنگ نام برد.
با توجه به پارامترهاي فوق الذكر زغال هاي هوموسي را به دو گروه اصلي زغالهاي قهوه‌اي و زغال سنگ‌ها تقسيم مي‌كنند. مرز بين زغالهاي قهوه‌اي و زغال سنگ‌ها را زغال شعله خيز قرار مي‌دهند.
زغالهاي قهوه‌اي خود به دو گروه زغالهاي قهوه‌اي نرم و زغالهاي قهوه‌اي سخت تقسيم مي‌شوند. زغالهاي قهوه‌اي نرم با دارا بودن تخلخل زياد ، وزن مخصوص پائين و نرم بودن از نظر ماكروسكپي قابل تشخيص هستند. در مطالعه ميكروسكپي مقدار زيادي آثار قارج در آن مشاهده مي‌شود. داراي رطوبت كلي 75-35 درصد و مواد فرار بيش از 53 درصد و قابليت انعكاس نوري 25% ميباشد.
زغال قهوه‌اي سخت ، خود به دو دسته زغال قهوه‌اي مات و زغال قهوه‌اي براق تقسيم مي‌شود. وزن مخصوص آن از زغال قهوه‌اي نرم بيشتر بوده و درخشنده‌تر است. رطوبت آن بين 9/35% مواد فرار ، 53-42% درصد كربن 76% = C و رفلكسيون 6/0% =RO است.
زغال شعله خيز :
مرز بين زغال قهوه‌اي و زغالسنگ قرار مي‌گيرد و بواسطه داشتن مواد فرار زياد به اين نام خوانده شده است. اين زغال داراي خاصيت كك دهي نبود و يا كك دهي آن خيلي ضعيف است. در هنگام سوختن شعله بلند و گاز زياد ايجاد مي‌نمايد در مطالعه ميكروسكپي به خوبي ما سرالهاي مختلف از همديگر قابل تشخيص ميباشد. اسپرها در اين زغالها به رنگ قهوه‌اي تيره بوده و مگا اسپورها به رنگ قهوه‌اي تيره جالب و ديدني هستند. ويترينيت درخشندگي چنداني ندارد. مواد فرار 45-40% و 66/0=RO ميباشد.
زغال شعله خيزگازدار :
اين نوع زغال نيز با شعله بلند سوخته و گاز زيادي توليد مي‌كند. خاصيت كك نداشته و اگر داشته باشد خيلي ضعيف ميباشد. در مطالعه ميكروسكپي همانند زغال شعله خيز تمامي ماسرالهاي آن به خوبي مشخص مي‌باشند.
ويترينيت كمي روشن‌تر بوده و مگا اسپورها هنوز به رنگ قهوه‌اي مشخص هستند. مواد فرار بين 40-35% ، 85/0 – RO و ارزش حرارتي 8000 – 7500 كيلو كالري بر كيلوگرم است.
زغال گازدار :
اين زغال با داشتن خاصيت كك دهي ضعيف مشخص مي‌شود. در مطالعه ميكروسكپي اصولا گروه ليپتينيت كمرنگ‌تر از انواع مشابه خود در زغالهاي با متامورفيزم پائين‌تر ديده مي‌شوند و مواد فرار كمتري از خود ايجاد مي‌نمايند. اگر زغال داراي مواد فرا حدود 31 درصد باشد تغييرات گروه ليپتينيت شروع مي‌شود و رنگ اين گروه روشن‌تر مي گردد تغييرات گروه ليپتينيت در اين مرحله از متامورفيزم مرز بين زغال گازدار و زغال چرب را مشخص مي‌نمايد. مواد فرار اين زغالها 35 – 28% ، كربن 86 – 83% و 14/1 – 85/0 = RO ميباشد.
زغال چرب :
اين نوع زغالها داراي خاصيت كك دهي خوب بوده و در تهيه كك متالوژي از آن استفاده مي‌كنند با كاهش مواد فرار در اين زغالها ماسرالهاي گروه ميكروسكپي امكان تشخيص ماسرالهاي گروه ليپتينيت از ويترينيت وجود ندارد. خواص تكنولوژيك و فيزيكي هر دو گروه تقريبأ مشابه هم ميباشد. در اين مرحله خاصيت آنيزوتروپي در آن مشاهده مي‌شود. (ويترينيت) گاهي اوقات از اين خاصيت براي شناسائي گروه ويترينيت از ليپتينيت استفاده مي‌شود مواد فرار 14-10% ، 92-91%=C ، gr/Kcal 8800 – 8700=Q ، 22//2-86/1% = RO % ميباشد.
آنتراسيت :
اين نوع زغالها خاصيت كك دهي نداشته در اثر حرارت خميري نشده و بصورت پودر باقي مي‌مانند در مطالعه ميكروسكپي تنها ماسرالهاي گروه فوزينيت از ساير ماسرالها مشخص بوده و حالت آنيزوتروپي شديدتر از زغال لاغر است. مواد فرار 10% >98-92% = C ، Kcal/Kgr 8500-8211 =Q 22/2% =RO ميباشد.
ليپتينيت روشن‌تر شده بطوري كه در مراحل آخر تشخيص آنها در زير ميكروسكوپ از ويترينيت بسيار مشكل مي‌گردد و تقريبا رنگ ماسرالهاي گروه ليپتينيت همرنگ ماسرالهاي گروه ويترينيت در مي‌آيد. ساير مشخصات اين زغالها دارا بودن مواد فرار 28-19% ، 89-86% =C ، 8500-8300=Q ، 53/1=RO ميباشد.
زغال كك ده :
اين زغالها داراي خاصيت كك دهي خوب بوده و براي تهيه كك متالوژي از آن استفاده مي‌شود. در مطالعه ميكروسكوپي گروه ليپتينيت در مي‌آيد. ساير مشخصات اين زغالها درار بودن مواد فرار از گروه ويترينيت به سختي قابل تشخيص مي‌باشند. شناخت ميكروليتوتيپ‌ها و ويترينيت و كلاريت بسيار مشكل است. از نظر خواص تكنولوژي در اين مرحله ويترينيت و كلاريت خواص مشابهي از خود نشان مي‌دهند. دوريت و ريتريت تنها از طريق ميكرينيت Micrinte كه با رنگ روشن‌تر مشخص مي‌شود. از هم قابل تشخيص مي‌شود. ساير مشخصات آن دارا بودن مواد فرار 19- 13% ، 91-89/0 =C ، 8400 = Q كيلو كالري 86/1 – 53/1 = RO مي باشد.
زغال لاغر :
اين نوع زغالهاي با دارا بودن خاصيت كك دهي ضعيف مشخص شده‌اند كه در مرز بين زغالهاي كك ده و زغال آنتراسيت قرار مي‌گيرند. در مطالعه
آزمايش‌هائي براي سنجش استعداد خودسوزي
1ـ آشنائي : تمامي انواع زغال سنگ‌ها در حين استخراج دچار اكسايش مي شوند و در صورت وجود شرايط مناسب خود به خود گرم مي‌شوند. چون زغالها از نظر تمايل به خود سوزي متفاوت‌اند لذا بهتر است كه سرعت اكسايش هر يك جداگانه بررسي شود. آگاهي از اين تمايل مي تواند مارا در پيشيايني اقدامات احتياطي به هنگام طراحي يك معدن جديد و يا كسب مشخصات محصول توليد دهنده ياري رساند.
در عمل ممكن است شيوة استخراج يا انبار كردن در مهيا ساختن شرايط خودسوزي نقش اساسي داشته باشد اما نمي توان منكر اهميت واكنش پذيري خود زغال شد.
2- روش تك‌دماي استاتيك : اين روش اولين روش آزمايشگاهي است كه براي تعيين استعداد خود سوزي زغال سنگ ابداع شد. در اين روش سرعت جذب اكسيژن به وسيله زغال و تصاعد گازهاي مختلف در دماي ثابت اندازه گيري مي‌شود. آزمايش به اين صورت است كه يك نمونه زغال را درون وان آب بزرگي در دماي ثابت قرار مي‌دهند و گرماي حاصل از اكسايش يا مرطوب شدن آن در مخزن حرارتي نسبتأ بزرگي پخش مي‌شود.
در نخستين آزمايش كه در انگلستان بوسيله گراهام و وين ميل انجام گرفت از تعدادي بطري (معمولأ 6 عدد) استفاده ميشد. هر بطري در پوشي غير قابل نفوذ داشت و در آن شيري تعبيه شده بود و هر يك حاوي 5 گرم پشم شيشه CM3 1 آب مقطر و Br¬ 10 زغال تازه خرد شده بود كه آنها را درون يك ترموستات با دماي ثابت C30 درجه قرارا دادند. سپس به فاصله زماني 3 تا 96
ساعت يكي از بطري‌ها را خارج كرده و گاز داخل آن را تجزيه مي‌كردند. به اين ترتيب اكسيژن جذب شده در زمان مشخص به ازاي هر گرم زغال حساب ميشد. تنايج حاصل از آزمايش‌هاي اين رو شخص در سالهاي 1913 و 1920 نشان مي‌دهد كه جذب اكسيژن در دماي C30 ابتدا با سرعت
انجام مي‌گيرد اما رفته رفته به سوي صفر ميل مي كند. با رسم منحني‌هاي خوب اكسيژن نسبت به زمان براي 40 نوع از زغالهاي انگلستان ، معلوم شد كه زغال‌هائي كه استعداد خود سوزي ندارند به ازاي 100gr زغال در زمان 96 ساعت و در دماي ثابت 30C درجه كمتر از 200cm3 اكسيژن جواكسيد كننده محتواي رطوبت نمونه و هوا ممكن است فرق كند هوا نيز ممكن است ساكن يا در حركت باشد.
