كل شىء عن الفحم 

التعريف :

الفحم ( coal ( هو عبارة عن صخر رسوبي اسود قابل لالحتراق المكون األساسي له هو الكربون والهيدروجين .

▪ تكوين الفحم :

تكون الفحم نتيجة تحلل النباتات المتجمعة تحلل جزئيا بعيدا عن تيار األكسجين الجوى وهذه التجمعات إما أن تكون تجمعات مكانية المنشأة آي تكونت في مكان النمو. أو تكون تجمعات دخيلة أي تكونت في غير مكان نموها وعندما تسقط النباتات وأوراق الشجر وتتراكم في قاع المستنقع تبدأ في التحلل ببط بفعل البكتريا والطحالب وتفقد جزء كبير من األكسجين والهيدروجين والنيتروجين وجزء من الكربون يخرج كغاز ثاني أكسيد الكربون مع الماء والنواتج األخرى المتطايرة وتعرف هذه العملية بعملية التحلل البيوكيميائي ( decay biochemical. ( ولكن قرب القاع يقل النشاط البكتيري تدريجيا ويقف تماما عندما يصبح الماء خانقا وساما ومميتا لها وبذ لك تقف عملية تحلل أنسجة النبات وتتراكم مخلفاتها لتعطى فحم البيت (peat (أو الخشب الصخري وهو أول مرحله من مراحل تكون الفحم . ومع تتابع ترسيب الطين فوقها يبدأ فعل الضغط ودرجه الحرارة ويتعرض البيت لتغييرات أخرى فيزيائية وكيميائية فتفقد المزيد من األكسجين والماء وترتفع نسبة الكربون ويتحول البيت إلى اليجنيت( lignite ( ثم إلى الفحم البتيومينى ( coal bituminous( وقد يتعرض الفحم الناتج بعد ذ لك لعمليات تحول تؤدى إلي تكون فحم االنثراسيت ( anthracite ( وهو أنقى أنـــواع الفحم إما إذا كان التحول سريع نتيجة للحمم البركانية فانه ينتج الفحم الحجري( الكوك ).

تركيب الفحم :

يتركب الفحم من كربون ونيتروجين وهيدروجين ومواد أخرى شائبة بنسب مختلفة وقد يحتوى على بلورات من معدن البيريت أو المركزيت والكبريت وهى مواد غير مرغوب فيها . وعموما فان نسبه الكربون تزيد فيه من فحم البيت إلى االنثراسيت . وكمثال للعناصر المكونة للفحم فلقد اثبت التحاليل التي تم إجراؤها على أنواع من الفحم البتيومينى على انه يتكون في المتوسط من العناصر اآلتيــة :

 كربون( 80 %) أكسجين( 5% )هيدروجين (5 %) نيتروجين (1.5%)  كبريت( 1 % %) فسفور(0.2  %)

بالاضافة الى وجود العناصر الاتية :

 بوتاسيوم  و كلورين وسيليكون  وكالسيوم و ماغنسيوم  وصوديوم  وحديد وألومنيوم بنسب متفاوتة.

 الخواص الطبيعية للفحم :

• اللون :- اسود أو بنى مسود .    • المخدش :- اسود قاتم .

• الوزن النوعي :- يترواح من ) 1 - 04.1 ) على حسب نوع الفحم .

• المسامية والصالبة :- منخفضة بصفة عامه للفحم وتختلف من نوع إلى آخر

وترجع أهميه دراسة هذه الخاصية إلى دورها في تحديــد نــوع وطبية المتفجر المستخدم في عملية التعـدين وهناك بعض األنـواع التي تستخدم القواطع دون اللجوء إلى استخدام المتفجرات . ▪ تواجد الفحم في الطبيعة : يوجد الفحم عاده في ثنايا الصخور الرسوبية علي هيئة طبقات ( beds ( وراقات ( seams ( خاصة مع صخور الصلصال ) الطين ( والطفلة المترسبة في ماء عذب ويختلف سمك راق الفحم من سنتيمترات قليلة إلي عدة أمتار. وعادة ما تتكرر طبقات الفحم في التتابع الرسوبي الواحد نتيجة تكرار الترسيب فيما يسمى دورات الفحم ( measures coal ( وتتخلل هذه الطبقات طبقات أخرى من صخور الحجر الرملي وخالفة من أنواع الصخور الرسوبية .

▪ أنواع الفحم :

حيث أن عنصر الكربون هو العنصر عالي األهمية وعلى ذلك فإنه كلما زادت نسبة الكربون الموجود في الفحم , يكون ذا مرتبه أعلى - وكلمة مرتبة الفحم هنا - إنما تشير إلي الدرجة التي يوجد عليها الفحم ومدى ما طرأ عليه من تحسن بالطرق الطبيعية والكيميائية التي أدت إلى زيادة نسبة عنصر الكربون فيه وقد تكون عملية زيادة نسبة الكربون طبيعية. أو بالطرق الصناعية فيما يسمى بعملية الكربنة الصناعية . وال يرتبط اختالف المرتبة وارتفاعها في األنواع المختلفة من الفحم باختالفات في العصور الجيولوجية قدماً أو حداثة . كما أن االختالفات الظاهرية في رتبة الفحم التي يرمز لها بنسبة ) ك/يد ( أي ) نسبة الكربون / نسبة الهيدروجين في الفحم ( قد نتج عن عوامل مختلفة . وترتبط رتبة الفحم بمدى تأثره بعوا مل التحول خاصة دفنه في باطن األرض , ويحتوى الفحم الالمع على مكون من مواد ذات لمعان زجاجـي . 

طرق استخراج الفحم :

هناك طرقتين الستخراج الخام العامل الرئيسي المؤثر في اختيار إحدى الطرقتين هو سمك الغطاء الصخري فوق طبقات الخام هاتين الطريقتين هما :       • التعدين السطحي                • التعدين التحت السطحي 

• التعدين السطحي  :

تســـــتخدم هذه الطريقة عندمـا يكون طبقات الـخـ ام واقعـة تحت طبقه من الغطـاء الصــــخري اقل من 200 قدم وتميز هذه الطــــريقة بأنها ارخص وأســــرع وإنتاجها اكبر من الطريفة األخرى .

• التعدين التحت سطحي :

تسـتخدم إلى هذه الطريقة عندما يكون ســـ مك الغطاء الصخري اكبر من 200 قدم ولكن هناك شـــروط الستخـدام هذه الطريقة أهمهم الجدوى االقتصادية والمــان واالستغالل األمثل للخام . ومن عيوب هذه الطريقة البطء وقلة اإلنتاج والمخاطر .

▪ طرق معالجة الفحم :

بعد استخراج الفحم تجرى عليه عملية تسمى بعمليه تنظيف الفحم ( cleaning coal ( وتهدف هذه العملية إلي الحصول على فحم ذو خواص ثابتة ومنتظمة وتهتم هذه العملية بإزالة الشوائب الموجودة مع الفحم مثل الصخور وأالش وأهم تلك الشوائب الكبريت ( sulfur . ( وهذه العملية تتم على مرحلتين :- • عمليات التكسير والطحن .

• عمليات الغسيل . وهناك عمليات أخرى تتم على الفحم وهى عمليات تحويل الفحم إلى أنواع أخرى من الوقود (conversion coal ( حيث أمكن :- • تحويل الفحم إلى غاز ( gasification coal . (

• تحويل الفحم إلي سائل ( liquefaction coal. ( 4 ▪ استخداما ت الفحم : تأتى أهميه الفحم من أهميته في الصناعة وكمصدر للطاقة وفيما يلي أهم استخداماته :-

• توليد الكهرباء : حيث يتم حرق الفحم في محطات الكهرباء لتوليد البخار الذي يقوم بتشغيل التوربينية التي تولد الكهرباء .

• الصناعة : حيث تستخدم حرارة الفحم أو المنتجات الثانوية للفحم في العديد من الصناعات الحيوية والمهمة . على سبيل المثال تستخدم نواتج عمليه تحويل الفحم ) الميثانول واالثلين ( في البالستيك والقطران واأللياف الصناعية والمخصبات واألدوية . كما أن صناعات الخرسانة والورق تستهلك كميات كبيرة من حرق الفحم .

• صناعة الفوالذ : حيث يتم حرق الفحم في األفران إلنتاج فحم الكوك ( coke ( الذي يستخدم في صهر حديد الخام وتحويله إلى حديد فوالذي ( steel ( والذي يتميز بصفاته الخاصة .

▪ لمحة عالمية عن الفحم :

الفحم من أهـم المصادر الطبيعية للطـاق ــة خــالل الـقـرن الماضـي وما زال يستعمل حتى يـومنا هذا , ويساهم حاليا بحوالــي 24 %من االستهـالك العالمي من الطاقة ويقدر االحتياطـي الموجـود داخـل بـاطن األرض بمئات الباليين من األطنان ، إال أن استخدامــه يـؤدي إلى عـــدة مشاكل تؤثر على البيئة واإلنسان كونه مصدر رئيسي لتلوث الهواء ، حيث أن احتراقه يؤدي إلى تجمع غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو مما يؤدي إلى رفع درجة حرارة الجو وهي تعتبر من المشاكل الرئيسة التي تواجـه سكان العالم وهذا ما يعرف بمشكلة االحتباس الحراري . هذا إضافة إلى أن التعدين السطحـي للفحم يخلف أراضـي غير قابلـة للزراعــة نتيجة تشوهها وتلوثها . ويعتبر الفحم من أق ـل مصادر الطاقة استخداما في الدول العربية على الرغم من وجوده في بعض الــدول العـربية مثل : مصر والجزائر والمغرب ، وتقدر الكميات الموجودة في هذه الدول بحوالي )500 ) مليون طن من الفحم .. ويوجد 90 %من مخزون العالم من الفحم في الواليات المتحدة ورسيا والصين. ونصف الكميه المتبقية يوجد في أوربــا. ومن الـدول الرئيسية المنتجة للفحم أيضا كندا واستراليا وبريطانيا وبولندا. وتوجد أكثر طبقات الفحم سمكا هي الموجود ة في جمهورية الصين الشعبية حيث يقدر سمكها بحوالي 130مترا.

▪ الدول المنتجة والمستهلكة للفحم :

يمكننا أن نعتبر استهالك و إنتاج الفحم مقياس يعبر عن القدرة االقتصادية للبالد وفيما يلي رسم بياني يوضح العشرة دول األكثر إنتاجا للفحم والعشرة دول األكثر استهالكاً له