بخشی از مقاله
اهمیت و جایگاه جهانی زغال سنگ و مشکلات استخراج آن در کشور
چکیده:
زغالسنگ سوخت گذشته و آینده است و معدنکاری زغالسنگ می تواند شناسنامه فرهنگ معدنکاړي هړ کشور پاشلی. اگر چه چالشهاي ساليان اخير صنعت زغالسنگ نظير عوارض زيست محیطی و گسترش مصرف نفت و گاز باعث رکود نسبی این صنعت شده است اما همچنان زغالسنگ بلجاظ تولید انرژی و سایر کاربردهایش در صنعت از مهمترین منابع معدنی جهان میباشد. کاهش ذخایر نفت و گاز و بحران انرژی و نیازهای روز افزون بشر افقهای روشنی فراروی صنعت زغالسنگ ترسیم کرده اند. توجه به ویژگیهای این صنعت و آمار مربوط به ذخایر، تولید و مصرف زغالسنگ در جهان بیانگر گسترهٔ این صنعت در جهان و جایگاه کشور ما در این عرصه است. از آنجا که توسعه صنعت فولاد از جمله رئوس برنامه های صنعتی کشور ما و زغالسنگ نیاز عمدهٔ این صنعت در کشور میباشد، افزایش تولید این ماده معدنی یک ضرورت است و پرداختن به مشکلات تولید آن عاملی در جهت تحقق این امر می باشد. مهمترین مشکل تولید در هر دو بخش آماده سازی و استخراج کانسارهای زغالسنگ، پایین بودن سرعت عملیات می باشد. افزایش سرعت عملیات تا چندین برابر مقدار کنونی با رعایت عوامل فنی و مدیریتی کاملاً میسر است. این مقاله با طرح مباحث فوق، سعی در بیان جایگاه معدنکاری زغالسنگ در جهان و ایران و برداشتن گامی در
جهت شناسایی و رفع برخی مشکلات استخراج این ماده معدنی در کشور دارد.
۱- مقدمه:
زغالسنگها سنگهای رسوبی سوختنی هستند که از بقایای گیاهی، تحت شرایط محیطی خاص و تحمل تغییرات شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی بوجود آمدهاند. از این روند تغییرات که با فرایند دگرگونی (Metamorphism) تفاوت اساسی دارد، بعنوان فرایند زغالی شدن (Coalification) یاد می شود. دما، فشار و زمان سه عامل اساسی این فرایند می باشند [0]. بعد از تشکیل باطلاق تورب و در صورت وجود شرایط مساعد این سیر تحول بترتیب به تشکیل زغال قهوه ای نرم، زغال قهوهای سخت و زغالسنگهای شعله خیز، گازدار، چرپا، کک ده و لاغر و در نهایت آنتراسیت منتهی میگردد. انواع زغالسنگها از نظر خواص با هم تفاوت دارند که این تفاوتها در درجه اول به مراحل مختلف دگرگونی و در درجه بعد به ترکیب پتروگرافی (درصد ماسرالهای مختلف) مربوط است. این خواص متفاوت مبنایی برای طبقه بندیهای ژنتیکی و صنعتی متفاوت زغالسنگها در نقاط مختلف دنیا و جتی معادن مختلف یک کشور میباشند. هریک از این طبقه بندیها بعضی از این خواص را بیشتر مد نظر قرار دادهاند. در صنعت زغالسنگ ایران از سیستمهای طبقه بندی رایج در شوروی سابق (معادن کوزباس و دنباس) استفاده می شود.
زغالسنگ بعنوان سوخت حرارتی از دیر باز در چین و بریتانیا مورد استفاده واقع شده است و این میزان مصرف از رخنمونهای سطحی آن تأمین می شده است اما معدنکاری زغالسنگ از قرن سیزدهم آغاز شده و اولین معادن زغالسنگ در سال ۱۲۳۸ میلادی در منطقه نیوکاسل انگلستان بوجود آمدند. از آن زمان تاکنون معدنکاری و کاربرد زغالسنگ در زمینه های مختلف، گسترش و پیشرفت فراوان نموده بطوریکه امروزه از این مجموعه بعنوان صنعت زغالسنگ یاد می شود. در بیان ارزش زغالسنگ همین بس که بشر برای استحصال آن مشقت معدنکاری آن را که بی شک سختترین، پرمخاطره ترین و معظم ترین نوع معدنکاری می باشد، بجان خریده است. همچنین رسوخ زغالسنگ در فرهنگ جوامع و حتی ضربالمثلها"، حکایت از قدمت و توجه بشر به این ماده معدنی دارد. بسیاری را عقیده بر این است که زغالسنگ نقش مهمی در انقلاب صنعتی و شروع آن از انگلستان داشته است. همچنین معدنکاری زغالسنگ را می توان اساس و بنیان معدنکاری نوین دانست بطوریکه امروزه اکثر کشورهای صاحب فن و پیشرو در این حیطه، در سایر زمینه های معدنکاری نیز جایگاه والایی را بخود اختصاص داده اند و از اینرو میتوان معدنکاری زغالسنگ را شناسنامه فرهنگ معدنکاری بسیاری کشورها محسوب کرد.
از نظر صنعتی و اقتصادی، ارزش حرارتی و قابلیت کک دهی زغالسنگها حائز اهمیت بسیارند. زغالسنگهایی را که بعنوان منبع مستقیم تولید انرژی حرارتی سوزانده میشوند زغالسنگهای حرارتی (ThCrmal Coal) گویند و زغالسنگهایی را که خاصیت کک دهی مناسب داشته و برای تهیه کک متالورژی بکار می روند زغالسنگهای کک شو (اCoking COa) مینامند. علاوه بر تهیه کک، مواد شیمیایی با ارزشی بعنوان محصولات فرعی و حتی محصولات اصلی از کربونیزاسیون زغالسنگ حاصل می آیند و این امر امروزه در تهیه مواد شیمیایی مختلف و سوختهای سینتیکی مایع و گاز به پیش میرود (6. علیرغم پیدایش کاربردهای متنوع برای زغالسنگ، همچنان سوزاندن آن جهت تولید الکتریسیته و تهیه کک جهت صنایع متالورژی عمده ترین موارد مصرف زغالسنگ می باشند و می توان زغالسنگ را از مهمترین منابع تأمین انرژی جهان دانست.
صنعت زغالسنگ در ایران از سال ۱۳۴۵ و همزمان با ساخت اولین کارخانهٔ ذوب آهن ایران، با کمک فراوان متخصصین شوروی سابق آغاز شد. در کشور ما بدلیل وجود ذخایر عظیم نفت و گاز، زغالسنگ بعنوان منبع مستقیم تولید انرژی حرارتی اهمیت کمتری دارد و اهمیت اکتشاف و استخراج آن عمدتاً بخاطر تهیه کک متالورژی می باشد و لذا زغالسنگهای کک شو در کانون توجه قرار دارند. گسترش صنایع فولاد از سیاستهای صنعتی و اقتصادی کشور ما بوده و میباشد و دسترسی به این نوع زغالسنگها از عمدهترین مشکلات تولید فولاد در کشور ماست و این امر باعث شده تا استخراج زغالسنگ از اهمیت خاصی برخوردار باشد. علیرغم توجه فراوان و تلاشهای بسیار، کشور ما در زمرهٔ وارد کنندگان زغالسنگ کک شو از دیگر کشورها قرار دارد. از اینرو شناخت اهمیت و جایگاه زغالسنگ در عرصه گیتی، میزان ذخایر، تولید و مصرف، ویژگیهای تجارت جهانی و افقهای فراروی صنعت زغالسنگ بسیار ضروری می نماید و توجه به جایگاه کشور ما در این عرصه لزوم توجه به استخراج این ماده معدنی و شناخت مشکلات آن و تلاش در جهت بهبود وضعیت معدنکاری زغالسنگ را بر ما معلوم میسازد. در ادامه مباحت فوق بتفصیل مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
۲- ویژگیهای صنعت زغالسنگ زغالسنگ عمدهترین منبع تولید انرژی در ابتدای قرن بیستم بود و نقش آن در پیشرفتهای صنعتی و اقتصادی جهان غیرقابل انکار می باشد. طی دو جنگ جهانی نیز صنعت زغالسنگ علیرغم افت و خیزهایی چند به رشد سریع خود ادامه داد. در ز همه۱۹۵۰ با گسترش مصرف نفت و گاز از اهمیت زغالسنگ کاسته شد و نفت و گاز بعنوان مهمترین منابع تولید انرژی جهان مطرح گشتند و این نقش را هنوز برای خود حفظ کردهاند. در دههٔ ۱۹۷۰ با بروز شوک نفتی و بحران انرژی، زغالسنگ مجدداً مورد توجه قرار گرفت. امروزه بعد از نفت و گاز، زغالسنگ بیشترین نقش را در تأمین انرژی جهان بر عهده دارد. میتوان گفت نزدیک به ۹۰ درصد انرژی جهان از سوختهای فسیلی تأمین میگردد و علیرغم تلاشهای بسیار، سایر انرژیهای جدید نظیر انرژی اتمی و هیدروالکتریک سهم ناچیزی دارند [2. برای ترسیم خط مشی آینده معدنکاری و صنعت زغالسنگ نگرشی فراگیر به چالشها و ابهامات و همینطور افقهای روشن فراروی آن و عوامل مؤثر بر آن ضروری است و در ادامه به مهمترین نکات و عوامل مؤثر پرداخته خواهد شد: الفبا - بحران انرژی در دهه ۱۹۷۰ بشر را به لزوم «تنوع و تعدد منابع انرژی» متوجه ساخت بطوریکه هم اکنون اقتصادهای برتر جهان بدنبال پی ریزی سیاستهای انرژی خود بر مبنای چندین منبع انرژی مختلف می باشند. براین اساس در بسیاری کشورهای دنیا علیرغم وجود امکان گسترش یا محدودیت صنعت زغالسنگ سعی در تعدیل وابستگی به این ماده معدنی دارند. بعنوان متال سهم زغالسنگ در تامین انرژی اولیه کشورهای ایالات متحده، روسیه، بریتانیا (.K.لا) و ژاپن در سال ۱۹۹۷ ، علیرغم دارا بودن پتانسیلهای بسیار متفاوت از نظر ذخایر زغالسنگ، نزدیک به هم و بترتیب ۲۴/۶، ۱۹/۵، ۱۸ و ۱۷/۷ درصد بوده است با ا. در هر صورت تعدیل نقش زغالسنگ در تأمین انرژی جهان می تواند عاملی مثبت یا منفی در رشد معدنکاری زغالسنگ محسوب گردد. ب - مصرف سوختهای فسیلی نظیر نفت و گاز و زغالسنگ که مهمترین منابع تولید انرژی بشر میباشند، عواقب زیست محیطی فراوان بهمراه دارد. همگام با پیشرفت سطح زندگی بشر در دهه های اخیر و توجه به مسائل محیط زیست، ایدهٔ «تغییر منابع انرژی» در جهت رسیدن به انرژیهای پاکیزهتر نظیر انرژیهای خورشیدی، بادی، ژئوترمال و هیدروالکتریک مطرح گشت و علیرغم محدودیتهای فراوان در کاربرد فنی و اقتصادی، این انرژیها می توانند رقیبی برای گسترش کاربرد سوختهای فسیلی از جمله زغالسنگ بشمار آیند. ج - از پیامدهای زیست محیطی صنعت زغالسنگ» هم از نظر مشکلات استخراج و تبعات معدنکاری آن و هم از نظر عواقب مصرف زغالسنگ بر طبیعت، حادتر از سایر سوختهای فسیلی است. قوانین و استانداردهای بالای معدنکاری زغالسنگ سلامت نیروی انسانی و جلوگیری از تخریب اکوسیستم منطقه معدنی را مد نظر دارند. سوزاندن زغالسنگ نیز لطمات غیر قابل انکاری بر محیط زیست وارد می کند که تولید دی اکسید گوگرد، دی اکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و فلزات سمی از آن جمله اند. مهمترین پیامد منفی مصرف زغالسنگ را میتوان تولید گازهای سولفوره دانست که عاملی ایجاد بارانهای اسیدی میباشند. از اینرو استخراج بسیاری معادن بویژه کانسارهای پرگوگرد بدلیل تهدید محیط زیست با مشکلات حقوقی فراوان مواجه اند و لازمه رسیدن به استانداردها و تحقق قوانین تولید و مصرف زغالسنگ، صرف هزینه های جانبی فراوان است که کاهش مطلوبیت اقتصادی معدنکاری زغالسنگ را در پی داشته و می تواند باعث رکود این صنعت گردد. د - شرایط خاصی حاکم بر صنعت و تجارت زغالسنگ نظیر تفاوت قیمت در نقاط مختلف دنیا و مشکلات حمل و نقل و ذخیره سازی، استراتژیک بودن این صنعت برای بعضی اقتصادها، تحولات سیاسی و اقتصادی جهان و عدم اطمینان به تهیه زغالسنگ از منابع خارجی موجبات با توجه کشورها به استخراج داخلی» را فراهم می کند. این امر می تواند مزایایی نظیر اشتغال زایی را نیز بهمراه داشته باشد. براین اساس کشورهای جهان سعی در تکیه به منابع داخلی دارند و از اینرو تجارت جهانی زغالسنگ تنها حدود ۹ درصد از کل زغالسنگ مصرفی جهان را شامل می شود و گمان میرود این نسبت در ایندهای نزدیک تقریباً ثابت بماند || 3 | هر - وجود پوشش گیاهی فراوان در بخش بزرگی از زمین و در دوره های مختلف بویژه دورهٔ کربونیفر و شرایط مناسب تشکیل زغالسنگ باعث «وفور و پراکندگی ذخایر زغالسنگ جهان» نسبت به سایر سوختهای فسیلی که دارای ذخایر محدودتر و متمرکز می باشند، شده است. از اینرو زغالسنگ می تواند منبع دراز مدت تأمین انرژی در بسیاری از کشورهای
و - توجه به «جایگاه رفیع زغالسنگ در صنایع مختلف» نگرشی واقع بینانه به استمرار تولید این ماده معدنی را ضروری می سازد. زغالسنگ عمدهترین منبع انرژی برای تولید الکتریسته است و نزدیک به ۴۰ درصد الکتریسیته جهان از سوزاندن زغالسنگ حاصل می آید. دیگر کاربرد عمده زغالسنگ جهت تهیه کک مورد نیاز صنعت متالورژی میباشد و جایگاه زغالسنگ در این صنعت، علیرغم پیدایش کوره های قوس الکتریکی و استفاده وسیعتر از تزریق گرد زغالسنگ (Pul VerizCd COal Injection - PCI) در کوره های بلند و فنون مشابه جهت کاهش مقدار کک مصرفی، دارای اهمیت فراوان است. همچنین محصولات شیمیایی فرعی و اصلی حاصل از کربونیزاسیون زغالسنگ بسیار متنوع و با ارزش اند.
ز - از دیر باز تلاشهای بسیاری در جهت بهبود عملیات استخراج و سلامت نیروی انسانی شاغل در این بخشی صورت گرفته است و گرچه بعضی از این تمهیدات و روشها نظیر تبدیل زیرزمینی زغالسنگ به گاز )Underground coal gasification( عليرغم سابقه طولانی آن با مشکلات فنی و اقتصادی فراوان روبرو بوده اند [7] اما با پیشرفتهای اخیر و ابداع روشهای جدید و گسترش روشهای مکانیزه معدنکاری، بسیاری از مشکلات کاهش یافته و آینده روشنتری پیش رو میباشد. مهمترین مشکل صنعت زغالسنگ در جهان امروز اثرات مخرب مواد مضر حاصل از سوختن زغالسنگ بر محیط زیست است. بحران انرژی و کاهش ذخایر نفت و گاز موجبات توجه به تبدیل زغالسنگ به سوختی تمیز را فراهم آورده است. در این راه تکنولوژیهای جدید مربوط به حذف مواد مضر و تبدیل زغالسنگ به سوختهای مایع و گازی (COal gaSTICatiOn & liquefaction) و مصرف این سوختهای سینتیکی در صنعت علیرغم بعضی محدودیتهای اقتصادی، نتایج با ارزشی بهمراه داشته اند که می توان از تکنولوژی Integrated Gasification Combined - Cycle| (IGCC) بعنوان مهمترین آنها یاد کرد 2.6. تحقیقات برای بهبود این روشها ادامه دارد و بطور کلی «افقهای روشن فراروی صنعت زغالسنگ از جنبههای استخراج و مصرف ه لزوم توجه به این صنعت را مورد تأکید قرار می دهند.
گرچه هم اکنون در پایان قرن بیستم زغالسنگ هنوز از مهمترین منابع تأمین انرژی جهان می باشد اما جایگاه رفیع و انحصاری خود در ابتدای این قرن را از دست داده است. اثرات زیست محیطی صنعت زغالسنگ و گسترش مصرف سایر منابع انرژی بویژه نفت و گاز از مهمترین دلایل رکود صنعت زغالسنگ بودهاند. امروزه علیرغم بعضی چالشهای فراروی صنعت زغالسنگ، بسیاری را عقیده بر این است که با توجه به کاهش ذخایر نفت و گاز جهان، بحران انرژی و نیاز روز افزون بشر به آن و نظر به ذخایر فراوان زغالسنگ، ویژگیهای صنعت زغالسنگ و افقهای فراروی آن، این ماده معدنی در آینده اهمیت بیشتری مییابد و جایگاه خود را بعنوان عمدهترین منبع تأمین انرژی جهان باز خواهد یافت 6, 1 . با توجه به مطالب فوق بجاست که زغالسنگ را «سوخت گذشته و آینده» بنامیم.
۳- میزان ذخایر، تولید و مصرف جهانی و جایگاه کشورمان کل تقاضا و مصرف انرژی جهان در حال حاضر حدود MitOc و . ۸۰(Million lonncS Oil cquivalant) میباشد و بنظر می رسد که تا سال ۲۰۲۰ میلادی این میزان به MIOc ۱۳۰۰۰ افزایش یابد. مصرف زغالسنگ جهان در سالیان اخیر علیرغم رکود صنعت زغالسنگ دارای رشدی هر چند بسیار اندک بوده است. مصرف زغالسنگ در سال ۱۹۹۷ معادل با ۲۲۹۳/۴Mtoe یعنی بالغ بر ۲۸ درصد از مصرف انرژی جهان را تشکیل داده است. سهم کشور ما در مصرف زغالسنگ کمتر از ۰/۱ درصد مصرف جهان بوده است. عمدهترین مصرف زغالسنگ در تولید الکتریسیته است و حدود ۴۰ درصد الکتریسیته جهان از سوزاندن زغالسنگ حاصل می آید و از آنجا که رشد مصرف الکتریسیته در سالیان اخیر و پیشبینی آن برای آینده بیشتر از ۳٪ میباشد لذا این امر به تنهایی می تواند عاملی مهم در رشد تولید زغالسنگ باشد 1 . تولید زغالسنگ نیز به تبع مصرف آن در سالیان اخیر رشدی ناچیز داشته است. در سال ۱۹۹۷ تولید زغالسنگ بالغ بر ا۴۷۰۰M بوده است. چین بزرگترین تولید کننده و استرالیا بزرگترین صادرکننده زغالسنگ در جهان می باشند. کشور ما در
سال ۱۹۹۷ با تولید حدود ! ۱/۷۵M (در مقایسه با اM ۱/۸۴ در سال ۱۹۹۶) در رده چهلم کشورهای توليد کننده زغالسنگ قرار دارد و پیشبینی می شود با توجه به کاهش و افزایشگاه و بیگاه میزان تولید تا مدتها در این جایگاه باقی بماند(!). میزان ذخایر اثبات شده انواع زغالسنگ جهان در پایان سال ۱۹۹۷ بالغ بر Mt ۱۰۳۱۶۱۰ بوده است. ذخایر زغالسنگ کشور ما در مقیاس جهانی چندان غنی و قابل ذکر نیست. بفرض ثابت ماندن میزان استخراج زغالسنگ در حد کنونی می توان گفت ذخایر فعلی زغالسنگ جهان تا حدود ۲۲۰ سال دیگر جوابگری نیاز جهان خواهد بود (سال ۲۱۹ - ؟)، شکل زیر(شکل ۱)
بیانگر سهم کشورهای مختلف در میزان تولید و مصرف زغالسنگ می باشد.
جمی 3 ایالات متحده مجموعاً با دارا بودن حدود ۳۵ درصد ذخایر زغالسنگ جهان و اختصاص حدود نیمی از تولید و مصرف زغالسنگ جهان به خود معظم ترین صنعت زغالسنگ جهان را دارا میباشند. با این وجود هر دو کشور سعی در افزایش میزان استخراج زغالسنگ و توسعه صنایع وابسته دارند بطوریکه در کشور چین افزایش استخراج زغالسنگ یکی از عناصر کلیدی برنامه توسعه پنج ساله (۰ ۲۰ - ۱۹۹۶) این کشور میباشد || 1 | بطورکلی سیاستهای تأمین انرژی در جهان بسمت کاهش و تعدیل سهم زغالسنگ پیش می رود و نه کاهش میزان تولید و مصرف آن. ذخایر زغالسنگ جهان بسیار دیرتر از نفت و گاز پایان میپذیرند و کشور ما بدلیل فراوانی ذخایر نفت و گاز و بعضی محدودیتها از جمله کمبود ذخایر زغالسنگ و مشکلات استخراج از جایگاه مناسبی در صنعت زغالسنگ برخوردار نیست که البته جایگاه مطلوب و میزان نیاز ما به این صنعت بسته به سیاستهای صنعتی و اقتصادی در کشور مامیباشد.
۴- اهمیت زغالسنگ در کشور ما و لزوم توجه به تولید داخلی گرچه وجود ذخایر عظیم نفت و گاز در کشور ما باعت گردیده تا زغالسنگ عمدتاً بلحاظ تهیه کک متالورژی مورد توجه قرار گیرد لیکن این امر مانع از توجه به نقش زغالسنگ در صنعت کشور نمیگردد. بنظر میرسد علیرغم مشکلات بسیار، افزایش تولید داخلی مناسبترین راه تأمین زغالسنگ مورد نیاز کشور باشد. در ذیل به مهمترین دلایل این امر پرداخته خواهد شد: ۱) توسعه صنعت فولاد از دیر باز از برنامه های اساسی کشور ما بوده است و این امر خصوصاً در سالیان اخیر با طرح سیاست رهایی از اقتصاد تک محصولی نفت قوت گرفته است. میزان کلی تولید فولاد ایران بین سالهای ۱۹۹۱ تا ۱۹۹۷ تقریباً سه برابر شده است (رجوع به شکل ۲) و در سال ۱۹۹۷ کشور ما با تولید حدود اM ۶/۳ فولاد از کل تولید جهان ( ) ۵M / ۷۹۴) در رتبهٔ بیست و پنجم کشورهای تولید کننده فولاد جای گرفت 4 .
برنامه هایی برای افزایش تولید در دست اجراست و برای ادامهٔ این روند رو به رشد توجه به نیازهای این صنعت ضروری است. زغالسنگ را میتوان بعد از سنگ آهن، عمده ترین نیاز صنعت فولاد کشورمان محسوب کرد که تولیدات فعلی آن پاسخگوی نیاز
