פחם: יישום וגיוון

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

קשה לדמיין משהו הכרחי יותר לאנושות מאשר פחם. היישום שלו כל כך רב תכליתי שלפעמים אתה פשוט תוהה. ברגעים כאלה מתגנב הספק בעל כורחו, ונשמעת בראשי שאלה הגיונית לחלוטין: "מה? הכל פחם?!" כולם רגילים להתייחס לפחם כחומר בעירה בלבד, אבל למעשה, מגוון היישומים שלו כל כך רחב עד שזה נראה פשוט מדהים.

היווצרות ומקור תפרי הפחם

הופעתו של פחם על פני כדור הארץ מתוארכת לתקופה הפליאוזואיקונית הרחוקה, כאשר כוכב הלכת היה עדיין בשלב התפתחותו והיה לנו מראה זר לחלוטין. היווצרות תפרי פחם החלה לפני כ-360,000,000 שנים. זה קרה בעיקר במשקעים התחתונים של מאגרים פרהיסטוריים, שבהם הצטברו חומרים אורגניים במשך מיליוני שנים.

במילים אחרות,פחם הוא שרידי גופותיהם של חיות ענק, גזעי עצים ושאר אורגניזמים חיים ששקעו לקרקעית, התכלו ונלחצו מתחת לעמוד המים. תהליך היווצרות המרבצים ארוך למדי, ולוקח לפחות 40,000,000 שנים עד להיווצרות תפר פחם.

כריית פחם

אנשים הבינו מזמן כמה פחם חשוב וחסר תחליף, תכונותיו ויישומיו הצליחו להעריך ולהתאים אותו בקנה מידה כה גדול יחסית לאחרונה. פיתוח בקנה מידה גדול של מרבצי פחם החל רק במאות XVI-XVII. באנגליה, והחומר המופק שימש בעיקר להתכה של ברזל חזיר, הכרחי לייצור תותחים. אבל הייצור שלו לפי הסטנדרטים של היום היה כל כך חסר חשיבות שאי אפשר היה לקרוא לו תעשייתי.

כרייה בקנה מידה גדול החלה רק לקראת אמצע המאה ה-19, כאשר התיעוש המתפתח הפך הכרחי עבור פחם קשה. השימוש בו, לעומת זאת, באותה תקופה הוגבל אך ורק לשריפה. מאות אלפי מכרות פועלים כעת בכל רחבי העולם, ומייצרים יותר מדי יום מאשר בשנים ספורות במאה ה-19.

זנים של פחם קשה

משקעי תפר פחם יכולים להגיע לעומק של כמה קילומטרים, ולהשתרע לתוך עובי כדור הארץ, אבל לא תמיד ולא בכל מקום, כי הוא הטרוגני הן בתוכן והן במראה.

ישנם 3 סוגים עיקריים של מאובן זה: אנתרציט, פחם חום וכבול, שמזכיר במידה רבה את הפחם.

1. אנטרציט היא התצורה הקדומה ביותר על הפלנטה מסוגההסוג, הגיל הממוצע של מין זה הוא 280,000,000 שנים. הוא קשה מאוד, בצפיפות גבוהה ובעל תכולת פחמן של 96-98%.
2. הקשיות והצפיפות של פחם חום נמוכות יחסית, כמו גם תכולת הפחמן שלו. יש לו מבנה לא יציב ורופף והוא גם רווי יתר במים, שתכולתם יכולה להגיע עד 20%.

3. כבול מסווג גם כסוג של פחם, אך עדיין לא נוצר, כך שאין לו שום קשר לפחם.

נכסי פחם

עכשיו קשה לדמיין חומר אחר שימושי ומעשי יותר מפחם, שתכונותיו ויישומו העיקריים ראויים לשבחים הגבוהים ביותר. הודות לחומרים ולתרכובות הכלולים בו, הוא הפך לפשוט חיוני בכל תחומי החיים המודרניים.

הרכיב של פחם קשה נראה כך:

• חומר נדיף ממוצע מגיע ל-35-40%;
• תכולת האפר הממוצעת אינה עולה על 15-18%;
• תכולת הלחות הממוצעת נעה בין 12-15%;
• תכולת הקלוריות הממוצעת היא 5500-7000 קק"ל/ק"ג.

כל הרכיבים האלה הם מה שעושים פחם, שהיישום והשימוש בו כל כך רב-תכליתי. חומרים נדיפים הכלולים בפחם מספקים הצתה מהירה עם השגת טמפרטורות גבוהות לאחר מכן. תכולת הלחות מפשטת את העיבודפחם, תכולת קלוריות הופכת את השימוש בו לחיוני בתרופות וקוסמטולוגיה, האפר עצמו הוא חומר מינרלי בעל ערך.

השימוש בפחם בעולם המודרני

השימוש במינרלים שונה. פחם במקור היה רק מקור חום, אחר כך אנרגיה (הוא הפך מים לקיטור), אבל כעת האפשרויות של פחם בהקשר זה פשוט בלתי מוגבלות.

האנרגיה התרמית משריפת פחם מומרת לאנרגיה חשמלית, מכינים ממנה מוצרים כימיים-קוקים ומופקים דלק נוזלי. פחם קשה הוא הסלע היחיד שמכיל מתכות נדירות כמו גרמניום וגליום כזיהומים. מופק ממנו גז תנור קולה, שמעובד לאחר מכן לבנזן, ממנו מבודד שרף קומרון, שמשמש לייצור כל מיני צבעים, לכות, לינוליאום וגומי. פחמימנים ארומטיים, פנולים ובסיסי פירידין מתקבלים מפחם. במהלך העיבוד, נעשה שימוש בפחם לייצור ונדיום, גרפיט, גופרית, מוליבדן, אבץ, עופרת ומוצרים רבים אחרים בעלי ערך ועכשיו שאין להם תחליף.