تبلیغات
وبلاگ تخصصی زمین شناسی - زغال سنگ

طراحی سایت

قالب وبلاگ

طراحی سایت


وبلاگ تخصصی زمین شناسی
دانستن کافی نیست،باید به دانسته ی خود عمل کنید.
نوشته شده در تاریخ شنبه 12 فروردین 1391 توسط سپهوند پور

زغال سنگ

 

زغال سنگ نوعی سنگ رسوبی قابل احتراق است و از دسته كانسارهای رسوبی بیوشیمیایی (شامل زغال سنگ ها، شیل های نفتی، رسوبات فسفاته گوانو و هیدروكربورها)، تشکیل شده است.

زغال به طور كلی از عناصر كربن (به صورت تركیبات هیدروكربوری و كربن ثابت)، هیدروژن، ازت، نیتروژن و ناخالصی تشكیل گردیده که درصد این عناصر در زغال‌های مختلف متغیر است. به طور کلی50% زغال را مواد هیدروكربوری و كربن تشكیل می دهد. .


بقیه مطلب را در ادامه مطلب بخوانید


زغال بر اساس خواص فیزیكوشیمیایی و درجه زغالی شدن به چهار نوع مهم زغال آنتراسیت، زغال بیتومینه، زغال لیگنیت، زغال قهوه‌ای تقسیم می‌شوند.

نسبت كربن فرار به كربن ثابت، ضریب سوختن زغال نامیده می‌شود. این ضریب در آنتراسیت زیاد و در زغال قهوه‌ای كم است. درصد هیدروژن، اكسیژن و رطوبت از آنتراسیت به طرف زغال قهوه‌ای افزایش می یابد.

گیاهانی كه در باتلاق‌ها، مردابذها و محیط‌های دلتایی رشد كرده‌اند در شرایط مناسب به زغال تبدیل شده‌اند. تعداد این گیاهان بیش از 3000 گونه تشخیص داده شده است. مطالعات رسوب‌شناسی و تكتونیكی نشان می دهد كه محیط‌های دلتایی حاشیه كراتون‌های پایدار و حوضه‌های درون قاره‌ای مناسب برای تشكیل گیاهان بوده است.

مرز بین زغال سنگ حرارتی و كك شو را نمی‌توان دقیقاً مشخص نمود. چه بسیار زغال سنگ‌هایی كه عرفاً حرارتی نامیده می‌شوند، در حالی‌كه قابلیت تبدیل به كك را داشته و سپس در مصارف مختلف از جمله مصارف حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تاریخچه اكتشاف و استخراج زغال سنگ به بیش از 2000 سال پیش می رسد، ولی شواهد زیادی وجود دارند كه حكایت از استخراج اصولی زغال‌سنگ از قرن دوازده میلادی دارند.

از آنجا كه زغال سنگ منشأ رسوبی دارد، غالباً در میان سنگ‌های رسوبی مناطق مردابی و باتلاقی مشرف به دریا بطور متناوب دیده می‌شود. مواد دربرگیرنده زغال عمدتاً شامل رس، لای (سیلتستون) در كمر پایین و ماسه سنگ در كمر بالاست.

زغال‌سنگ از عناصر میكروسكوپی قابل رؤیتی به نام ماسرال ها تشكیل یافته است. ماسرال ها بر خلاف كانی های دیگر ماهیت بلورین و كریستالی ندارند. از كاربردهای وسیع و در حال گسترش زغال سنگ به عنوان سوخت برای تولید حرارت بوده است. به دلیل وجود ذخایر عمده و قابل دسترس زغال سنگ در ایران، استخراج زغال‌سنگ همواره از اهمیت فوق العاده‌ای برخوردار بوده است.

مراحل زغالی شدن، بخشی از دیاژنز و گاهی مرحله‌ای از دگرگونی محسوب می‌شود. گیاهان بعد از مرگ در سطح زمین، تحت تأثیر باكتری های هوازی به مواد آلی و معدنی تجزیه می شوند. در صورتی كه گیاهان در رسوبات نرم مدفون شوند و یا در محیط آب قرار گیرند، تجزیه آنها تدریجی و در شرایط غیر هوازی صورت خواهد گرفت.

شرایط مهم و اساسی تشكیل زغال عبارتند از عمق زیاد، گرادیان حرارتی مناسب و طولانی بودن زمان زغالی شدن است که مرغوبیت زغال رابطه مستقیم با عمق، زمان زغالی شدن و گرادیان حرارتی منطقه دارد.

 

زمین شناسی و پراكندگی كانه در ایران

 

در ایران زمین تشكیل رسوبات زغال‌دار مزوزوئیك میانی است. آثاری از زغال‌سنگ در رسوبات پرمین، كبنیفر و ترشیاری در نواحی شمال ایران دیده شده است.

بطور كلی می‌توان گفت كلیه زغال سنگ‌های دارای ارزش اقتصادی ایران در تشكیلات تریاس بالایی، ژوراسیك پائینی و میانی متمركز هستند و در حد زیرین آن غالباً رسوبات لاتریتی تشكیل شده‌اند. این پدیده در اكثر نقاط ایران قابل مشاهده است.

 

انواع كانسارهای زغال سنگ

 

مهمترین فاكتور در تغییرات و دگرگونی زغال سنگ درجه حرارت و زمان است عمل دگرگونی یا متامرفیزم نسبت به دو مرحله ذكر شده در بالا زمان فوق‌العاده طولانی‌تر و اثری مهمتر در بوجود آوردن انواع زغال سنگ دارد.

دگرگونی یا متامرفیزم به سه دسته تقسیم می‌شود:

1- دگرگونی منطقه‌ای

2- دگرگونی حرارتی

3- دگرگونی دینامیك

 

دگرگونی منطقه‌ای:

بر اثر قرار گرفتن رسوبات روی طبقات زغال سنگ در عمق و افزایش فشار و حرارت حاصل می‌شود، كه در نتیجه مواد فرار زغال سنگ آزاد می‌شوند (بطور متوسط 3-1 درصد در 100 متر) و موجب دگرگونی زغال سنگ می‌گردد. چون حداكثر رسوب‌گذاری در مركز نادویس‌ها می‌باشد بنابراین قسمت وسط شامل دگرگونی بیشتری می‌شود.

در دگرگونی منطقه‌ای متامرفیسم زغال یكنواخت و بطور تدریجی و در یك جهت تغییر می‌كند، این

دگرگونی كه بطور گسترده عمل می‌كند روی نام زغال سنگ اثر گذاشته و می‌گذارد.

 

دگرگونی حرارتی یا تماسی:

در نتیجه تاثیر حرارت مواد آتشفشان بصورت دایك‌ها یا سیل‌ها و برخورد یا نزدیكی آنها با لایه‌های زغال سنگ بوجود می‌آید. حرارت مواد آتشفشان بین 1050 تا 1300 درجه سانتیگراد بوده و گازهای حاصل از آن نیز در دگرسان كردن زغال سنگ موثر است. میزان اثر ماگما بستگی به موقعیت آن نسبت به رگه زغال سنگ دارد در بعضی نقاط دیده شده است كه بر اثر متامرفیسم حرارتی زغال سنگ به كك طبیعی تبدیل شده است. اهمیت دگرگونی حرارتی محدود بوده گاهی اثر منفی دارد. چه اینكه این نوع دگرگونی ممكن است باعث از بین رفتن مقداری از زغال‌ها شده یا بواسطه حرارت زیاد و بالا رفتن میزان متافرفیسم زغال سنگ خاصیت كك‌دهی خود را از دست بدهد.
نمونه دگرگونی حرارتی در بعضی نقاط در مجاورت دایك‌ها در معدن سنگرود و اطراف آمل دیده شده است.

 

دگرگونی دینامیك:

شامل اثرات نیرو‌هایی است كه بر اثر عوامل تكتونیكی و گسل‌ها در روی قشر زمین باعث بوجود آوردن فشار و حرارت می‌شودد كه اگر نزدیك رگه‌های زغال سنگ باشد روی آنها اثر گذاشته باعث دگرگونی می‌گردد، همانطور كه در بالا ذكر شد اثر تغییرات دگرگونی منطقه‌ای در یك كانسار تدریجی بوده معمولاً دارای جهت است، به این معنی كه میزان دگرگونی در كانسارها در یك جهت زیاد و یا كم می‌گردد، در حوضه‌های زغال‌دار ایران این كانون كلی كلا حفظ نشده و در هر قسمتی از كانسارهای زغال سنگ تقریبا در همه جای ایران تغییرات شدید می‌باشد و این اثر دگرگونی دینامیك می‌باشد‌، كه این مسئله خود ما را وادار می‌سازد از نظر اكتشافی، استخراج و حتی استفاده از زغالهای كك‌شو روشی محتاطانه و سیستم خاصی را اعمال نماییم. مثلا زغال سنگ كانسار كرمان تغییرات شدید داشته بطوریكه زغال پابدانا و پابدانای جنوبی از نوع زغال سنگ گازدار یا گازدار چرب بوده و می‌توان در كك‌سازی از آنها استفاده كرد، در حالی كه به فاصله چند صد متر بطرف جنوب زغال سنگ دهرود، نیزار به زغال سنگ لاغز و نیمه آنتراسیت و حتی آنتراسیت تبدیل می‌گردد و باز به فاصله كمی بطرف جنوب شرقی یعنی بطرف دره گز و داربید خون و باب نیزو میزان متامرفیزم كم شده و در نتیجه كیفیت زغال به نوع كك‌شو و كك‌شو چرب تبدیل گشته است. با ملاحظه تغییر دگرگونی ناودیس كرمان و با در نظر گرفتن موقعیت محلی هر معدن مشخص می‌شود كه میزان تغییرات تا چه حد شدید می‌باشد بطوریكه به فاصله خیلی كمی زغال سنگ بیتومینه‌دار كك‌شو به آنتراسیت و یا بالعكس تبدیل می‌شود.

این وضعیت در سلسله جبال البرز صادق است و بواسطه اینكه از نظر جغرافیایی گسترده‌تر است به موازات آن این تغییرات وسیعتر می‌باشد. به غیر از دو منطقه البرز و كرمان كه بررسی و مطالعه شده به نظر می‌رسد كانسارهای زغال سنگ دیگر نقاط كشور از قبیل اطراف طبس، كاشان، اصفهان و آذربایجان كم و بیش آشنا بوده و در آنها میزان متامرفیسم گاهی در یك منطقه كوچك بطور شدید تغییر می‌كند.

در ایران جهت طبقه‌بندی ذخایر زغال سنگ روش روسی مبنای كار قرار گرفت و سپس تغییراتی در آن بوجود آمد. در كشور ما بر اساس طبقه‌بندی ذخایر كانسارهای مواد معدنی جامد و با توجه به وسعت مطالعات و اكتشافات، كیفیت ماده معدنی و شرایط معدنكاری، ذخایر زغال سنگ به چهار كاتاگوری تقسیم می‌گردند كه به ترتیب درجه اطمینان و درجه امكان پذیری استحصال فنی و اقتصادی عبارتند از C2, C1, B, A  : همچنین سایر منابعی كه بالقوه پتانسیل تبدیل به ذخایر را دارند در رده C3  یا ذخایر ممكن و یا منابع فرضی قرار می‌گیرند. مهمترین ویژگی‌های هر یك از این كاتاگوری‌ها به شرح ذیل است :

كاتاگوری A :

برای قرار گرفتن ذخیره‌ای در این كاتاگوری موقعیت كارهای معدنی و فاصله بین آنها باید بنحوی باشند كه بتوان شرایط قرارگیری لایه را بطور كامل تشخیص داد و كلیه ساختمانهای زمین شناسی نیز معین باشند. ذخایر این طبقه قاعدتا در مراحل اكتشافات تكمیلی و استخراج ارزیابی می‌گردند.

كاتاگوری B:

برای قرار گرفتن ذخیره‌ای در این كاتاگوری حجم و فاصله بین كارهای معدنی و اطلاعات حاصله باید به حدی باشند كه امكان بدست آوردن شكل صحیح لایه و میزان یكنواختی در محدوده بلوك مورد ارزیابی وجود داشته باشد. در این طبقه مشخصات اصلی كانسار تعیین شده اما جزءئیات تكتونیكی و مواردی از قبیل نازك شدن لایه نیاز به مطالعات بیشتر دارد. ذخایر این كاتاگوری در مراحل اكتشاف تفصیلی برآورد می‌شوند.

كاتاگوری C1 :

ذخایری در این طبقه قرار می‌گیرند كه ضخامت لایه‌ها، ساختمان و میزان یكنواختی و همچنین كنتورهای ضخامت قابل كار آنها هنوز بطور كامل معین نشده باشند و شرایط قرارگیری لایه‌ها نیز فقط بطور كلی شناخته شده باشد. ذخایر كاتاگوری C1 گاهی بر اساس گروه ساختمانی منطقه به دو رده C11  و C12 طبقه‌بندی می‌شوند.

كاتاگوری C2 :

ذخایری در این طبقه قرار می‌گیرند كه مشخصات لایه‌ها از نظر شكل، ضخامت، شرایط قرارگیری و كیفیت زغالها فقط بر مبنای اطلاعات عمومی زمین شناسی و ژئوفیزیكی بدست آمده و فقط در چندین نقطه توسط باز كردن و نمونه‌گیری در محلهای پراكنده و یا از طریق مشابهت با نواحی اكتشاف شده مجاور شناخته شده باشند.

ذخایر بالقوه یا پتانسیلی C3 :

برای تعیین ذخیره پتانسیلی یك منبع بزرگ معدنی در صورت لزوم می‌توان برآورد را بصورت پیش‌بینی یا استنباطی انجام داد. در این حالت تعیین شكل هندسی غیر ممكن بوده و ذخیره برآورد شده بصورت بسیار تقریبی می‌باشد. در این شرایط دقت بررسیهای اكتشافی بسیار كمتر از آن است كه بتوان این ذخایر را در یكی از كاتاگوریهای چهار گانه قرار دارد:

در كشور ما در معادن زغال سنگ كاتاگوریهای A+B+C1 ذخایر قطعی، كاتاگوری C2 ذخایر احتمالی و رده ذخایر ممكن را تشكیل می‌دهند.

 

شرایط تشكیل و ژنز زغال سنگ

 

احتمالاتی در رابطه با غنی شدگی عناصر نادر در خاكستر زغال سنگ وجود دارد که عبارتند از :

1- غنی شدگی از ابتدا در مواد مادر صورت گرفته است (طی فرآیندهای حیاتی گیاهان ) كه واپاشی انتخابی است.

2- جذب سطحی یا واكنشهای شیمیایی فرآیند زغال سنگ شدن باعث جذب عناصر نادر از آبهای زیرزمینی و رسوب آن می شود.

3- عناصر نادر بصورت ماده معدنی همراه با ماده آلی رسوب كرده اند که این احتمال ضعیف است.
نمی توان انتظار داشت كه مواد معدنی كه با مواد آلی رسوب كرده اند، غنی از عناصر نادر باشند.

عناصر نادر در مواد معدنی وجود ندارند زیرا میزان عناصر نادر زغال سنگ كم خاكستر (بیشترین حد) < زغال سنگ پرخاكستر (كمترین حد) است .

احتمال دوم قویتر است زیرا احیایی بودن محیط (وجودH2S) سبب رسوب عناصر كالكوفیل و جذب سطحی یون‌های فلزی توسط مولكول‌های كمپلكس آلی خصوصاً گروههای فنل در هوموس تورب (كلیتی شدن) می شود .






.: Weblog Themes By Pichak :.


تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : پیچک