زغال سنگ نام کانی سیاه رنگی است که از پسماند مواد گیاهی دوران های قدیم زمین شناختی (میلیون ها سال پیش) تشکیل شده است و به عنوان سوخت و نیز ماده اولیه برخی صنایع شیمیایی برای تولید گاز، کُک، روغن، قطران و غیره استفاده می شود. البته برخی از زمین شناسان معتقدند که زغال سنگ کانی نیست. بخش بزرگی از جرم زغال سنگ کربن است. از دیگر ترکیبات زغال سنگ می توان به هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد اشاره کرد. پوده (تورب)، نخستین مرحله تشکیل زغال سنگ است. پس از آن به ترتیب لیگنیت، زغال سنگ نیمه بیتومینه، زغال سنگ بیتومینه و زغال سنگ آنتراسیت با درجات مختلف درون داشت مواد تشکیل دهنده قرار دارند. زغال سنگ از فشرده شدن و تحمل گرمای برخی گیاهان به وجود می آید که اکثراً از گیاه سرخس است.

روند تشکیل زغال سنگ

زغال سنگ کانی پر انرژی است که از بقایای درختان، بوته ها و سایر گیاهان زنده میلیون ها سال پیش به وجود می آید. نشو و نمای این گیاهان در دوره هایی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب بود، صورت گرفت. زغال سنگ، یک سنگ رسوبی است. به زغال سنگ ابتدایی که پوک است و مواد فرار زیادی دارد، تورب می گویند. تورب نامرغوبترین نوع زغال سنگ است. قسمت اعظم این ذخایر تقریباً ۲۵۰ میلیون سال پیش پدید آمدند. سپس اوضاع برای رشد سرخس های دانه دار گرمسیری بسیار عظیم و درختان بدون گل غول پیکر، در باتلاق های وسیع فراهم شد.

این گیاهان بعد از خشک شدن و از بین رفتن به داخل باتلاق ها می افتادند و بر اثر خروج اکسیژن، فساد بی هوازی تسریع می شد. پوشش گیاهی به ماده ای لجن مانند، به نام پیت (Peat) تبدیل شد. پیت در زیر فشار خشک و سخت شد و به زغال سنگ پیت (لنیت یا لیگنیت، که به زغال سنگ قهوه ای نیز موسوم است) تبدیل شد. فشار بیشتر و گذشت زمان، زغال سنگ قیردار را به وجود آورد. هر ۶ متر ضخامت رسوب گیاهان نخستین به ۰٫۳ متر زغال سنگ تبدیل شده بود که به آن بیتومین می گویند و در نهایت سخت ترین و مرغوب ترین نوع زغال سنگ، یعنی آنتراسیت (Anthracite) را به وجود آورد.

کاربردهای زغال سنگ

تولید برق

ذغال سنگ به طور کلی در تولید برق حرارتی استفاده می شود. بدین ترتیب که در دمای بالا می سوزد و آب را به بخار تبدیل می کند. از این بخار برای چرخاندن توربین ها با سرعت زیاد در یک میدان مغناطیسی قوی استفاده می شود و سرانجام برق تولید می شود.

تولید فولاد

در صنعت فولاد از ذغال سنگ به طور غیر مستقیم برای ساخت فولاد استفاده می شود. آنچه در اینجا اتفاق می افتد این است که ذغال سنگ در کوره ها پخته می شود تا کک زغال سنگ ایجاد شود. پس از شکل گیری، تولیدکنندگان از کک ذغال سنگ برای ذوب سنگ آهن و ساخت فولاد استفاده می کنند. در همین حال، گاز آمونیاک معمولاً از کوره های کک بازیابی می شود و از این ماده برای تولید اسید نیتریک، نمک های آمونیاک و کودها استفاده می شود.

صنایع

ذغال سنگ برای تولید محصولات خاص استفاده می کنند. برخی از صنایع معروف که از ذغال سنگ استفاده می کنند شامل صنایع سیمان، صنعت کاغذ و آلومینیوم، صنایع شیمیایی و دارویی است. ذغال سنگ مواد اولیه بی شماری مانند بنوزل، قطران ذغال سنگ، سولفات آمونیاک، کریوزوت و غیره را در صنایع شیمیایی تأمین می کند ولی بیشتر به عنوان منبع انرژی استفاده می شود.

تبدیل به گاز و مایع

ذغال سنگ می تواند به یک گاز مصنوعی تبدیل شود که مخلوطی از مونوکسیدکربن و هیدروژن است. این گازها یک محصول واسطه هستند که بیشتر به محصولات مختلف مانند اوره، متانول، هیدروژن خالص و غیره تبدیل شود. ذغال سنگ همچنین می تواند به مایع تبدیل شود که به عنوان سوخت های مصنوعی شناخته می شود.

با این حال مواد شیمیایی تولید شده از زغال سنگ در درجه اول برای تولید محصولات دیگر استفاده می شود. علاوه بر این، بیشتر محصولات موجود در بازار حاوی ذغال سنگ یا حاوی محصولات فرعی ذغال سنگ به عنوان یکی از اجزاء خود هستند. برخی از آنها شامل آسپرین، حلال ها، صابون، رنگ، پلاستیک و الیاف شامل نایلون و ریون است.

محصولات تخصصی

ذغال سنگ همچنین یک ماده اساسی در تولید محصولات ویژه مانند کربن فعال ، فیبر کربن و فلزات سیلیکون است.

مصارف خانگی

در مناطق سردسیر و در کشورهای در حال توسعه یا توسعه نیافته هنوز از ذغال سنگ به عنوان سوخت برای پخت و پز و منبع گرما استفاده می شود.

بزرگترین معادن تولید زغال سنگ جهان

پایگاه “انرژی بیزنس ریویو” به استناد آمار شرکت BP برای سال 2016 میلادی به معرفی بزرگترین کشورهای تولیدکننده زغال سنگ جهان پرداخته است که عبارتند از:

۱- چین

چین با تولید حدود ۳۴۱۱ میلیون تن زغال سنگ در سال ۲۰۱۶، در صدر فهرست بزرگترین تولیدکنندگان زغال سنگ جهان قرار دارد. پرجمعیت‌ترین کشور جهان همچنین بزرگترین مصرف کننده این سوخت فسیلی نیز به شمار می رود. عمده ذخایر زغال سنگ چین در شمال و شمال غربی این کشور واقع شده است. معدن زغال سنگ روباز بزرگ چین در هائرووسو در منطقه خودمختار مغولستان داخلی قرار دارد. این معدن که توسط گروه شنهوآ اداره می‌شود تولیدش را در اکتبر سال ۲۰۰۸ آغاز کرد. چین سومین ذخایر بزرگ زغال سنگ جهان را در اختیار دارد و بیش از نیمی از زغال سنگ تولید شده در این کشور برای تولید برق مصرف می شود.

۲- هند

تولید زغال سنگ هند در سال ۲۰۱۶ به بیش از ۶۹۰ میلیون تن رسید و این کشور را در رتبه دوم فهرست بزرگترین کشورهای تولیدکننده زغال سنگ جهان قرار داد. این کشور همچنین سومین واردکننده بزرگ زغال سنگ جهان پس از چین و ژاپن است. بیش از دو سوم ذخایر زغال سنگ هند در ایالت های شرقی بنگال غربی، چاتیسگار، جهارخند و اوریسا واقع شده اند. ماهاراشترا، آندراپرادش و مادهیاپرادش ایالت‌های دیگری هستند که ذخایر زغال سنگ قابل توجهی دارند.

۳- آمریکا

آمریکا که تا چند سال قبل با تولید بیش از ۹۰۰ میلیون تن زغال سنگ در رتبه دوم قرار داشت، با تولید بیش از ۶۶۰ میلیون تن زغال سنگ در سال ۲۰۱۶ در رتبه سوم قرار گرفت. “پادر ریو باسین” وایومینگ و مونتانا، آپالاچیان باسین و ایلینویز باسین، مناطق بزرگ تولید زغال سنگ در آمریکا هستند. آمریکا بزرگترین ذخایر زغال سنگ جهان را در اختیار دارد که میزان آن حدود ۲۵۱ میلیارد تن در سال ۲۰۱۶ برآورد شد. زغال سنگ در ۲۵ ایالت آمریکا تولید می شود و وایومینگ، تگزاس، کنتاکی، وست ویرجینایا و پنسیلوانیا بزرگترین ایالت‌های تولیدکننده زغال سنگ این کشور هستند.

۴- استرالیا

استرالیا با تولید حدود ۴۹۲.۸ میلیون تن زغال سنگ در سال ۲۰۱۶، چهارمین تولیدکننده بزرگ جهان شناخته شد. زغال سنگ تقریبا در همه ایالت های استرالیا استخراج شده و بخش اعظمی از آن به خارج صادر می شود. عمده تولید زغال سنگ استرالیا در کوئینزلند و نیوساوت ولز است در حالی که ذخایر زغال سنگ قهوه ای عمدتا در ویکتوریا یافته می شود.

۵- اندونزی

اندونزی حدود ۴۳۴ میلیون تن زغال سنگ در سال ۲۰۱۶ تولید کرد و در رتبه پنجم فهرست بزرگترین کشورهای تولیدکننده زغال سنگ جهان جای گرفت. این کشور ۲۵.۵ میلیارد تن ذخایر زغال سنگ تا پایان سال ۲۰۱۶ داشت. بزرگترین منطقه تولیدکننده زغال سنگ در اندونزی، منطقه کالیمانتان شرقی است که حدود دو سوم از زغال سنگ اندونزی را تولید می کند و پس از آن سوماترا و کالیمانتان جنوبی قرار دارند.

۶- روسیه

روسیه با تولید ۳۸۵.۴ میلیون تن زغال سنگ در سال ۲۰۱۶ در رتبه ششم جهان قرار گرفته است. بزرگترین مناطق تولیدکننده زغال سنگ روسیه، کوزباس، سیبری شرقی و کانسک آشینسک هستند. بیش از نیمی از زغال سنگ روسیه از معادن روباز استخراج می شود. بزرگترین معدن زغال سنگ روسیه، معدن راسپادس کایا در منطقه کِمِروو است.

۷- آفریقای جنوبی

هفتمین کشور تولیدکننده بزرگ زغال سنگ جهان، آفریقای جنوبی با تولید ۲۵۱.۳ میلیون تن در سال ۲۰۱۶ است. این کشور عمده زغال سنگ خود را به اروپا، هند و چین صادر می کند. آفریقای جنوبی بیش از ۹۰ درصد برق خود را از زغال سنگ تولید می کند. عمده زغال سنگ این کشور نزدیک سوازیلند که بخش شرقی آفریقای جنوبی است، تولید می شود. بزرگترین معدنکاران زغال سنگ آفریقای جنوبی، آنگلوامریکن، ایکس استراتا کول، بی اچ پی بیلیتون و اکسارو هستند.

۸- آلمان

آلمان با تولید ۱۷۶.۱ میلیون تن در سال ۲۰۱۶، هشتمین تولیدکننده بزرگ زغال سنگ جهان است. آلمان بزرگترین تولیدکننده زغال سنگ قهوه‌ای جهان است و تا پایان سال ۲۰۱۶ حدود ۳۶.۲ میلیارد تن ذخایر قطعی زغال سنگ داشت. زغال سنگ منبع تولید حدود ۵۰ درصد برق آلمان است. بیش از سه چهارم زغال سنگ سخت آلمان در ایالت نورث راین وست فالیا و سار باسین در جنوب غربی این کشور تولید می شود در حالی که بزرگترین ذخایر لیگنیت در منطقه راین لند یافت می شود. معدن زغال سنگ روباز گارزویلر (Garzweiler) بزرگترین معدن لیگنیت آلمان است.

۹- لهستان

لهستان با تولید بیش از ۱۳۰ میلیون تن در سال ۲۰۱۶، نهمین تولیدکننده بزرگ زغال سنگ جهان است. این کشور که بیش از دو میلیارد تن ذخایر قطعی زغال سنگ دارد، دومین تولیدکننده بزرگ زغال سنگ اروپا پس از آلمان است. عمده زغال سنگی که در لهستان تولید می شود، در داخل کشور به خصوص برای تولید برق به مصرف می رسد. شهر بلچاتو در لهستان، بزرگترین نیروگاه زغال سوز اروپا را دارد.

۱۰- قزاقستان

قزاقستان با تولید بیش از ۱۰۲ میلیون تن زغال سنگ در سال ۲۰۱۶، در رتبه دهم قرار گرفت. بیش از ۸۰ درصد برق قزاقستان با استفاده از زغال سنگ تولید می شود زیرا این کشور ذخایر زغال سنگ وسیعی دارد که عمدتا در مرکز و شمال این کشور واقع شده اند.

ذخایر زغال سنگ ایران

استان های مختلف ایران به دلیل شرایط متنوع زمین شناسی، دارای کانسارهای متنوع زغالی هستند که البته بیشترین میزان ذخایر زغال سنگ مربوط به استان های خراسان جنوبی، مازندران و کرمان است. اما به میزان کمتر در استان هایی چون گلستان، گیلان، سمنان، خراسان شمالی و رضوی، آذربایجان‌غربی و شرقی، اصفهان، یزد و حتی در استان لرستان نیز زغال سنگ دیده شده است. البته حوزه های زغالی ایران بیشتر در دو واحد تکتونیکی رسوبی البرز و ایران مرکزی قرار دارند. وسعت نواحی زغال خیز ایران حدود ۱۰۰هزار کیلومتر مربع ارزیابی شده و در مناطقی چون طبس، البرز و کرمان قرار دارند.

برآورد می‌شود، ذخایر زغال سنگ در ایران  به ۳ میلیارد تن برسد. بیشترین میزان ذخیره زغال سنگ در استان خراسان جنوبی قرار دارد. در حوزه طبس، زغال سنگ ها بیشتر از نوع حرارتی هستند و در دیگر حوزه ها زغال سنگ ها بیشتر از نوع کک‌شو محسوب می شوند. البته معادن بزرگ زغال سنگ پرورده در مازندران یا معادن زغال سنگ زیرآب در سمت کیاسر در استان گلستان معادن تخت واقع شده اند. این معادن را می توان معادن زغال خیز دانست. حتی در استان تهران نیز در شمشک و قاچره قدیمی ترین ذخایر زغال سنگ وجود دارد.

۲۸ معدن زغال سنگ در طبس

مهمترین و بزرگترین معادن شناخته شده در ایران مربوط به معادن زغال سنگ طبس در استان خراسان جنوبی است. ۵۵ درصد ذخایر شناخته شده زغال سنگ ایران در منطقه طبس قرار دارد. ذخایر زمین شناسی این منطقه 2.5 میلیارد تن است که 1.1 میلیارد تن آن، ذخایر کک‌شو و در منطقه پروده و 1.4 میلیارد تن ذخایر زغال سنگ حرارتی در منطقه مزینو است.

در طبس بیش از ۲۴ معدن زغال سنگ وجود دارد و ۴ پروانه جدید بهره برداری نیز برای معادن جدید زغال سنگ صادر شده است. در این معادن دو نوع زغال سنگ حرارتی و کک‌شو وجود دارد. میزان استخراج رسمی زغال سنگ در طبس به میزان ۳ میلیون و ۸۰۰ هزار تن می رسد.