Than đá được hình thành từ đâu và ứng dụng của nó trong đời sống

Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch có vai trò quan trọng trong cuộc sống hiện đại. Từ việc sản xuất điện năng đến ứng dụng trong công nghiệp luyện kim, than đá đã và đang đóng góp to lớn vào sự phát triển của xã hội. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về nguồn gốc hình thành của than đá cũng như những ứng dụng đa dạng của nó.

Than đá là gì?

Than đá là một loại đá trầm tích có màu nâu đen hoặc đen, thường xuất hiện ở dạng các lớp hoặc mạch mỏ. Đây là nguồn năng lượng lớn nhất được sử dụng để sản xuất điện trên toàn cầu. Thành phần chính của than đá là cacbon, cùng với một số nguyên tố khác như hydro, oxy, nitơ và lưu huỳnh.

Đặc điểm của than đá:

• Màu sắc: Chủ yếu là đen, nhưng có thể pha thêm màu nâu, ánh bạc hoặc vàng tùy theo mỏ than.
• Độ cứng và trọng lượng: Than đá có độ cứng cao và nặng.
• Hàm lượng cacbon: Chiếm từ 75% đến 95%.
• Độ ẩm: Chỉ từ 5% đến 6%.
• Nhiệt lượng cháy: Khoảng 5500 – 7500 kcal/kg.

Tính chất của than đá:

1. Độ cứng: Phụ thuộc vào nguồn gốc và mức độ tạp chất.
2. Độ ẩm: Ảnh hưởng đến giá trị sinh nhiệt của than.
3. Xỉ than: Tỷ lệ tro ảnh hưởng đến tính chất cháy và hiệu suất nhiệt.
4. Chất bốc: Các chất khí trong than bị phân hủy khi đốt nóng.
5. Nhiệt trị: Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg than.

Ngoài ra, than đá còn có khả năng hấp thụ các chất độc và giữ các chất khí, chất tan hoặc chất hơi trên bề mặt.

Than đá được sử dụng trong nghiệp luyện kim

Than đá được hình thành như thế nào?

Than đá là kết quả của quá trình biến đổi lâu dài của thực vật bị chôn vùi dưới lòng đất. Quá trình này trải qua nhiều giai đoạn:

1. Thực vật chết và bị chôn vùi
2. Biến đổi thành than bùn
3. Chuyển hóa thành than nâu (than non)
4. Tiếp tục biến đổi thành than bán bitum
5. Cuối cùng trở thành than bitum hoàn chỉnh (than đá)

Quá trình này diễn ra trong hàng triệu năm, dưới tác động của áp suất, nhiệt độ và các yếu tố địa chất khác.

Các loại than đá

Phân loại theo mục đích sử dụng:

1. Than luyện kim: Chủ yếu dùng trong ngành sản xuất thép.
2. Than nhiệt: Dùng để phát điện hoặc trong sản xuất xi măng.

Phân loại theo đặc điểm hình thái:

1. Than cục: Gồm nhiều loại như than cục xô, than cục hai, than cục ba, v.v.
2. Than bùn
3. Than cám: Bao gồm than cám 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, v.v.

Ứng dụng đa dạng của than đá

1. Trong công nghệ hóa khí

Than đá được sử dụng để sản xuất khí tổng hợp, bao gồm khí cacbon monoxide và hydro. Khí này được dùng để:

• Đốt tuabin sản xuất điện
• Chuyển đổi thành nhiên liệu xăng, dầu diesel
• Sản xuất phân bón và các sản phẩm hóa học khác như metanol, amoniac, v.v.

2. Trong luyện kim

• Than đá được đốt cháy từ từ trong khuôn đúc để giảm áp suất, ngăn kim loại xâm nhập vào khoảng trống của cát.
• Than cốc (được chế biến từ than đá) là nguyên liệu chính trong sản xuất thép, đồng, nhôm và các kim loại khác.

3. Làm nhiên liệu đốt và nguồn năng lượng

• Than đá được nghiền thành bột và đốt trong lò hơi để sản xuất điện.
• Trong chu trình hỗn hợp khí hóa tích hợp (IGCC), than đá được khí hóa tạo ra khí tổng hợp, sau đó được đốt trong tuabin khí để sản xuất điện với hiệu suất cao hơn.

4. Than tinh chế

Than tinh chế là than đá đã được xử lý để loại bỏ độ ẩm và các chất gây ô nhiễm, giúp cháy hiệu quả hơn và giảm lượng phát thải.

5. Các ứng dụng khác

• Sản xuất xi măng
• Làm vật liệu lọc trong máy lọc nước và mặt nạ phòng độc
• Trong ngành hóa học để sản xuất dược phẩm, chất dẻo, sợi nhân tạo
• Dùng trong điêu khắc và vẽ tranh mỹ thuật

Lợi ích khi sử dụng than đá

1. Tính linh hoạt cao: Than đá có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
2. An toàn và dễ vận chuyển: So với các nhiên liệu hóa thạch khác, than đá an toàn hơn và dễ vận chuyển bằng nhiều phương tiện.
3. Dễ sử dụng: Có thể sử dụng ngay sau khi khai thác mà không cần xử lý phức tạp.
4. Giá thành rẻ: Do trữ lượng lớn và dễ khai thác, vận chuyển.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc sử dụng than đá cũng gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Vì vậy, việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ sử dụng than sạch, cũng như tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế là rất cần thiết trong tương lai.

Tóm lại, than đá là một loại nhiên liệu quan trọng đã góp phần to lớn vào sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại. Từ quá trình hình thành tự nhiên kéo dài hàng triệu năm đến những ứng dụng đa dạng trong đời sống, than đá vẫn đang đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, với xu hướng phát triển bền vững, việc tìm kiếm và phát triển các nguồn năng lượng sạch hơn đang trở thành một yêu cầu cấp thiết để bảo vệ môi trường và đảm bảo tương lai cho các thế hệ sau.