เนื้อหา
ถ่านหินบิทูมินัส: โดยทั่วไปถ่านหินบิทูมินัสเป็นหินตะกอนสี ในภาพนี้คุณสามารถเห็นแถบถ่านหินที่สว่างและน่าเบื่อตามแนวนอนในตัวอย่างได้ แถบที่สว่างเป็นวัสดุไม้ที่ได้รับการดูแลรักษาเป็นอย่างดีเช่นกิ่งก้านหรือลำต้น แถบหมองคล้ำสามารถมีวัสดุแร่ที่ล้างเข้าไปในหนองน้ำโดยลำธารถ่านที่เกิดจากไฟไหม้ในป่าพรุหรือวัสดุพืชเสื่อมโทรม ตัวอย่างนี้มีความยาวประมาณสามนิ้ว (7.5 เซนติเมตร) ภาพถ่ายโดยการสำรวจทางธรณีวิทยาและเศรษฐกิจของเวสต์เวอร์จิเนีย
ถ่านหินคืออะไร
ถ่านหินเป็นหินตะกอนอินทรีย์ที่เกิดขึ้นจากการสะสมและการเก็บรักษาวัสดุพืชซึ่งมักจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่พรุ ถ่านหินเป็นหินที่ติดไฟได้และพร้อมกับน้ำมันและก๊าซธรรมชาติเป็นหนึ่งในสามเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สำคัญที่สุด ถ่านหินมีการใช้อย่างกว้างขวาง การใช้งานที่สำคัญที่สุดสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า
สภาพแวดล้อมที่ก่อตัวเป็นถ่านหิน: แผนภาพทั่วไปของหนองน้ำแสดงให้เห็นว่าความลึกของน้ำสภาพการเก็บรักษาชนิดพืชและผลผลิตของพืชสามารถแตกต่างกันไปตามส่วนต่าง ๆ ของป่าพรุ การแปรผันเหล่านี้จะให้ผลผลิตถ่านหินประเภทต่าง ๆ ภาพประกอบโดยการสำรวจทางธรณีวิทยาและเศรษฐกิจของเวสต์เวอร์จิเนีย
พีท: มวลของเศษซากที่สะสมอยู่ในถ่านพืชบางส่วน วัสดุนี้กำลังจะกลายเป็นถ่านหิน แต่แหล่งที่มาของเศษซากพืชยังคงจดจำได้ง่าย
ชุดหินและแร่ธาตุ: รับชุดหินแร่ธาตุหรือฟอสซิลเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุของโลก วิธีที่ดีที่สุดในการเรียนรู้เกี่ยวกับหินคือการมีตัวอย่างสำหรับการทดสอบและการตรวจสอบ
ถ่านหินมีวิธีการอย่างไร
รูปแบบถ่านหินจากการสะสมของเศษพืชมักจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่พรุ เมื่อพืชตายและตกลงไปในหนองน้ำน้ำนิ่งของป่าพรุจะป้องกันไม่ให้เกิดการผุ หนองน้ำมักขาดออกซิเจนซึ่งจะทำปฏิกิริยากับเศษซากพืชและทำให้ผุพัง การขาดออกซิเจนช่วยให้เศษซากพืชยังคงอยู่ นอกจากนี้แมลงและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่อาจกินเศษซากพืชบนพื้นดินไม่สามารถอยู่รอดได้ดีในน้ำในสภาพแวดล้อมที่ขาดออกซิเจน
ในการสร้างชั้นของเศษซากพืชที่ต้องการสร้างรอยต่อของถ่านหินอัตราการสะสมของเศษซากพืชจะต้องมากกว่าอัตราการสลายตัว เมื่อชั้นของพืชหนาขึ้นรูปมันจะต้องถูกฝังโดยตะกอนเช่นโคลนหรือทราย โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้จะถูกชะล้างลงไปในหนองน้ำโดยแม่น้ำที่ท่วม น้ำหนักของวัสดุเหล่านี้อัดซากพืชและช่วยในการแปลงเป็นถ่านหิน เศษซากพืชประมาณสิบฟุตจะอัดเป็นถ่านหินเพียงฟุตเดียว
เศษซากพืชสะสมช้ามาก ดังนั้นการสะสมเศษซากพืชสิบฟุตจะใช้เวลานาน เศษซากพืชห้าสิบฟุตจำเป็นต้องสร้างตะเข็บถ่านหินหนาห้าฟุตจะต้องสะสมเป็นพัน ๆ ปี ในช่วงเวลาดังกล่าวระดับน้ำของบึงจะต้องคงที่ หากน้ำลึกเกินไปพืชในหนองน้ำจะจมลงและหากฝาปิดน้ำไม่ได้รับการบำรุงรักษาเศษซากพืชจะสลายตัว ในการสร้างรอยต่อของถ่านหินต้องรักษาสภาพที่เหมาะสมของความลึกของน้ำที่สมบูรณ์แบบเป็นเวลานาน
หากคุณเป็นนักอ่านที่ฉลาดคุณอาจสงสัยว่า: "เศษซากพืชห้าสิบฟุตจะสะสมอยู่ในน้ำที่ลึกเพียงไม่กี่ฟุตได้อย่างไร" คำตอบสำหรับคำถามนั้นเป็นเหตุผลหลักที่การก่อตัวของรอยต่อถ่านหินเป็นเหตุการณ์ที่ผิดปกติอย่างมาก มันสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่งต่อไปนี้: 1) ระดับน้ำที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างสมบูรณ์แบบที่สอดคล้องกับอัตราการสะสมของเศษซากพืช; หรือ 2) ภูมิทัศน์ที่ลดลงอย่างสมบูรณ์แบบตามอัตราการสะสมของเศษซากพืช ตะเข็บถ่านหินส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่ 2 ในสภาพแวดล้อมสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ บนเดลต้าตะกอนแม่น้ำจำนวนมากถูกสะสมอยู่ในพื้นที่เล็ก ๆ ของเปลือกโลกและน้ำหนักของตะกอนเหล่านั้นทำให้เกิดการทรุดตัว
เพื่อให้รอยต่อของถ่านหินก่อตัวขึ้นสภาพที่สมบูรณ์ของการสะสมเศษซากพืชและสภาพที่สมบูรณ์ของการทรุดตัวจะต้องเกิดขึ้นในภูมิประเทศที่รักษาสมดุลที่สมบูรณ์แบบนี้มาเป็นเวลานาน มันง่ายที่จะเข้าใจว่าทำไมเงื่อนไขการสร้างถ่านหินจึงเกิดขึ้นเพียงไม่กี่ครั้งในประวัติศาสตร์โลก การก่อตัวของถ่านหินต้องการความบังเอิญของเหตุการณ์ที่ไม่น่าจะเกิดขึ้นสูง
ถ่านหินแอนทราไซ: แอนทราไซท์เป็นถ่านหินที่มีค่าสูงสุด มันมีความแวววาวสดใสและแตกหักด้วยการแตกหักแบบกึ่งกรวย
"อันดับ" ถ่านหินคืออะไร?
เศษซากพืชเป็นวัสดุที่เปราะบางเมื่อเทียบกับวัสดุแร่ที่ทำขึ้นหินอื่น ๆ เมื่อเศษซากพืชสัมผัสกับความร้อนและความดันของการฝังศพการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบและคุณสมบัติ "อันดับ" ของถ่านหินเป็นตัวชี้วัดว่ามีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นมากเพียงใด บางครั้งคำว่า "การแปรสภาพอินทรีย์" ถูกนำมาใช้เพื่อการเปลี่ยนแปลงนี้
ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและคุณสมบัติของถ่านหินที่ได้รับมอบหมายให้จัดอันดับความก้าวหน้าที่สอดคล้องกับระดับของการเปลี่ยนแปลงอินทรีย์ ความก้าวหน้าอันดับขั้นพื้นฐานสรุปไว้ในตารางที่นี่
ลิกไนต์: อันดับถ่านหินที่ต่ำที่สุดคือ "ลิกไนต์" มันคือพีทที่ถูกบีบอัดทำให้เปียกและกลายเป็นหิน มันมักจะมีโครงสร้างของพืชที่รู้จัก
การใช้ถ่านหินคืออะไร
การผลิตไฟฟ้าคือการใช้ถ่านหินเป็นหลักในสหรัฐอเมริกา เหมืองถ่านหินส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกาถูกส่งไปยังโรงไฟฟ้าบดขยี้เป็นอนุภาคขนาดเล็กมากและถูกเผา ความร้อนจากถ่านหินที่เผาไหม้ใช้ในการผลิตไอน้ำซึ่งเปลี่ยนเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ใช้ในสหรัฐอเมริกานั้นทำจากการเผาไหม้ถ่านหิน
โรงไฟฟ้าถ่านหิน: รูปโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้า สามกองขนาดใหญ่คือหอระบายความร้อนที่น้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้าจะถูกทำให้เย็นลงก่อนนำมาใช้ซ้ำหรือปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม การปล่อยไอน้ำออกจากกองขวาสุดคือไอน้ำ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จากการเผาไหม้ถ่านหินจะถูกปล่อยลงในกองที่สูงและผอมอยู่ทางด้านขวา ภายในสแต็คนั้นมีตัวดูดซับสารเคมีที่หลากหลายเพื่อดูดซับก๊าซที่ก่อมลพิษในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ ภาพลิขสิทธิ์ iStockphoto / Michael Utech
ถ่านหินมีประโยชน์อื่น ๆ อีกมากมาย ใช้เป็นแหล่งความร้อนสำหรับกระบวนการผลิต ตัวอย่างเช่นอิฐและซีเมนต์ผลิตในเตาเผาที่ร้อนจากการเผาไหม้ของเจ็ทของผงถ่านหิน ถ่านหินยังใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับโรงงาน ที่นั่นมีการใช้ไอน้ำร้อนและใช้ไอน้ำเพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์เชิงกล ไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาถ่านหินส่วนใหญ่ถูกใช้เพื่อให้ความร้อนในอวกาศ ยังคงมีการใช้ถ่านหินบางส่วน แต่เชื้อเพลิงและไฟฟ้าอื่น ๆ ที่ผลิตจากถ่านหินถูกนำมาใช้แทน
การผลิตโค้กยังคงเป็นการใช้ถ่านหินที่สำคัญ โค้กผลิตโดยใช้ถ่านหินให้ความร้อนภายใต้สภาวะควบคุมในกรณีที่ไม่มีอากาศ สิ่งนี้จะขับวัสดุที่ระเหยออกบางส่วนและเข้มข้นปริมาณคาร์บอน โค้กนั้นถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงคาร์บอนสูงสำหรับการแปรรูปโลหะและการใช้งานอื่น ๆ ที่ต้องการเปลวไฟที่ร้อนจัดเป็นพิเศษ
ถ่านหินยังใช้ในการผลิต หากถ่านหินถูกทำให้ร้อนก๊าซ tars และสารตกค้างที่ผลิตได้สามารถนำมาใช้ในกระบวนการผลิตจำนวนมาก พลาสติก, หลังคา, เสื่อน้ำมัน, ยางสังเคราะห์, ยาฆ่าแมลง, ผลิตภัณฑ์สี, ยา, ตัวทำละลายและเส้นใยสังเคราะห์ทั้งหมดรวมถึงสารประกอบที่ได้มาจากถ่านหิน ถ่านหินสามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงเหลวและก๊าซ อย่างไรก็ตามการใช้ถ่านหินเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นการทดลองและทำในขนาดเล็ก