Than đá là một nguồn năng lượng tự nhiên độc đáo và vô cùng quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của xã hội loài người. Là một loại khoáng sản có nguồn gốc từ quá trình lớp cây và thực vật hóa thạch được nén và biến chất qua hàng triệu năm, than đá được ứng dụng vô cùng đa dạng trong ngành công nghiệp.
Mục Lục
Than đá là gì?
Than đá là một loại đá trầm tích có màu từ nâu đen đến đen và phổ biến ở các tầng đá có nhiều lớp hoặc các mạch mỏ. Nó có thể được đốt cháy để tạo ra nhiệt và là nguồn năng lượng chính để phát điện.
Than đá được hình thành như thế nào?
Than đá là kết quả của quá trình chuyển hóa của thực vật trong môi trường nước, chủ yếu là ở những nơi sâu có áp suất và nhiệt độ cao. Trong suốt thời gian và điều kiện môi trường, các cây cỏ và thực vật khác đã chết và lắng xuống đáy các vùng nước nông.
Do áp suất và nhiệt độ từ các lớp trên, các mảnh cây và thực vật này đã chịu sự biến đổi hóa học và vật lý, từ dạng hữu cơ sang dạng vô cơ. Quá trình này được gọi là “đá hoá thực vật” hoặc “biến chất hoá thực vật.” Nhờ các điều kiện này, chất hữu cơ đã trở thành chất khoáng, hình thành lớp than đá có thể đốt cháy.
Quá trình này rất kéo dài, mất hàng triệu năm. Than đá là một nguồn năng lượng quan trọng, được dùng nhiều để phát điện và làm nhiên liệu ở nhiều nước trên thế giới.
Tính chất của than đá
Năng lượng: Than đá là nguồn năng lượng quan trọng. Năng lượng của than đá được xác định dựa trên khối lượng và nhiệt lượng đốt cháy của nó khi đốt cháy hoàn toàn. Đơn vị thường được sử dụng là MegaJoules (MJ) hoặc kilocalories (kcal) trên một đơn vị khối lượng như kilogram.
Độ cứng: Than đá thường có độ cứng thấp, thường ở mức 1-3 trên thang độ Mohs.
Độ ẩm: Là lượng nước có trong than đá. Độ ẩm càng thấp càng tốt vì nó giảm trọng lượng và tăng hiệu quả năng lượng khi đốt cháy.
Xỉ than: Xỉ than càng thấp, càng tốt vì nó giảm khả năng tạo ra cặn và làm sạch khi đốt cháy.
Chất bốc: Là phần của than đá có thể cháy hoặc bay hơi ở nhiệt độ cao. Lượng chất bốc có thể ảnh hưởng đến quá trình đốt cháy và hiệu suất năng lượng.
Chất nung: Là phần của than đá mà không bay hơi khi nóng chảy. Chất này cung cấp năng lượng khi đốt cháy.
Hàm lượng khoáng chất: Than đá chứa các khoáng chất như silic, alumina, sắt, canxi, magnesium, và mangan. Hàm lượng khoáng chất có thể ảnh hưởng đến chất lượng và tính chất của than đá.
Hàm lượng lưu huỳnh: Lưu huỳnh trong than đá có thể tạo ra khí SO2 khi đốt cháy, gây ô nhiễm môi trường và tác động đến sức khỏe con người.
Tại sao than đá lại được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp?
Than đá có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp vì nhiều lợi ích mà nó mang lại, đặc biệt là trong việc sản xuất năng lượng.
Nguồn cung ổn định: Than đá là một nguồn năng lượng có sẵn dồi dào trên khắp thế giới. Nó có nguồn cung ổn định và giá cả phải chăng, giúp đáp ứng nhu cầu nguồn năng lượng của các quốc gia và khu vực. Theo ước tính, trữ lượng than đá trên thế giới có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng trong khoảng 150 năm nữa.
Năng lượng cao: Than đá có giá trị nhiệt lượng cao, có khả năng tạo ra lượng năng lượng đồng đều và lớn khi đốt cháy. Điều này làm cho than đá trở thành nguồn năng lượng hiệu quả trong việc sản xuất điện năng. Một tấn than đá có thể tạo ra khoảng 2.500 kWh điện năng, gấp 20 lần so với một tấn gỗ.
Dễ vận chuyển và lưu trữ: Than đá có khối lượng năng lượng cao đối với khối lượng vật liệu, điều này làm cho nó dễ vận chuyển và lưu trữ. Khả năng này giúp than đá trở thành nguồn năng lượng linh hoạt và tiện lợi. Than đá có thể được vận chuyển bằng đường bộ, đường sắt, đường thủy, hoặc đường ống. Than đá cũng có thể được lưu trữ trong các kho chứa hoặc các mỏ than.
Những ứng dụng của than đá trong ngành công nghiệp?
Sản xuất điện năng: Than đá được đốt cháy trong các nhà máy nhiệt điện để sản xuất hơi nước, tạo ra năng lượng nhiệt đốt cháy. Hơi nước được sử dụng để vận động turbine và tạo ra điện năng. Điện năng được truyền tải qua các đường dây cao thế và phân phối đến các khu vực tiêu thụ.
Sản xuất nhiệt: Than đá được sử dụng trong các nhà máy sản xuất nhiệt để tạo ra hơi nước hoặc nhiệt độ cao, dùng trong các quy trình công nghiệp như làm sôi, sấy khô, và nấu chảy kim loại. Hơi nước hoặc nhiệt độ cao được truyền tải qua các ống dẫn và cung cấp cho các thiết bị và máy móc trong các nhà máy.
Nguyên liệu trong sản xuất thép: Than đá cung cấp carbon cần thiết cho quá trình sản xuất thép. Carbon từ than đá giúp làm giảm oxit sắt thành sắt trong quá trình nấu chảy quặng sắt. Than đá được sử dụng để sản xuất coke, một loại nhiên liệu cố định có nhiệt trị cao và ít xỉ than. Coke được sử dụng trong các lò cao để nấu chảy quặng sắt và tạo ra thép.
Sản xuất hóa chất: Than đá cũng được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất hóa chất như methanol, ethylene, và benzen. Than đá được chuyển hóa thành khí than đá, một hỗn hợp của các khí như hydro, carbon monoxide, và methane. Khí than đá được sử dụng để tổng hợp các hóa chất khác thông qua các phản ứng hóa học.
Chế biến khoáng sản: Than đá được sử dụng để chế biến khoáng sản như alunite, phosphate, và amonium sulfate. Than đá được đốt cháy để tạo ra khí SO2, một chất oxy hóa mạnh. Khí SO2 được sử dụng để phản ứng với các khoáng sản và tạo ra các sản phẩm khác có giá trị.
Sản xuất năng lượng nhiệt: Trong một số khu đô thị, than đá được sử dụng để sản xuất nhiệt và cung cấp năng lượng nhiệt cho hệ thống sưởi và nước nóng. Than đá được đốt cháy trong các nhà máy nhiệt trung tâm và tạo ra hơi nước hoặc nước nóng. Hơi nước hoặc nước nóng được truyền tải qua các ống dẫn và cung cấp cho các tòa nhà và hộ gia đình.
Như vậy, mặc dù than đá đã đóng góp rất lớn vào sự phát triển của cuộc sống hiện đại, nhưng bên cạnh những lợi ích đó, chúng ta không thể phủ nhận những thách thức mà than đá mang lại. Vấn đề về ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu đang rất đáng lo ngại!
Xem thêm: