ถ่านหินและถ่านไม้ต่างก็เป็นวัสดุที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก มักใช้เป็นเชื้อเพลิง และชื่อของมันก็อาจฟังดูคล้ายกัน อย่างไรก็ตาม พวกมันมาจากแหล่งที่มาที่แตกต่างกันและผลิตด้วยวิธีการที่แตกต่างกันมาก.
กล่าวโดยสรุป ถ่านหินเป็นฟอสซิลโบราณที่ "ขุด" ขึ้นมาจากใต้ดิน ในขณะที่ถ่านไม้ทำมาจากการ "เผา" วัสดุจากพืชในยุคปัจจุบัน.
บทความนี้จะอธิบายว่าถ่านหินและถ่านไม้คืออะไร ได้มาอย่างไร ประเภทหลัก การใช้งาน และความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสองประเภท.
| การเปรียบเทียบ | ถ่านหิน | ถ่าน |
|---|---|---|
| แหล่งกำเนิดและการก่อตัว | A เชื้อเพลิงฟอสซิลธรรมชาติ เกิดจากพืชโบราณผ่านกระบวนการทางธรณีวิทยา; ไม่สามารถสร้างใหม่ได้ | A ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้น ผลิตโดยการเผาไหม้ไม้หรือไม้ไผ่สมัยใหม่ที่อุณหภูมิสูง สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้เมื่อจัดหาอย่างยั่งยืน |
| ส่วนประกอบและสิ่งเจือปน | ส่วนประกอบหลักคือคาร์บอน ผสมกับสิ่งเจือปนแร่ธาตุต่างๆ เช่น กำมะถัน ฟอสฟอรัส ดิน และหิน | ค่อนข้างสะอาด,วัสดุที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ผลิตขึ้นโดยกระบวนการคาร์บอนไนเซชันที่อุณหภูมิสูง |
| ลักษณะการเผาไหม้ | สร้างความร้อนสูง แต่ก็อาจปล่อย...ก๊าซที่มีกลิ่นฉุนและเป็นอันตรายทิ้งไว้ซึ่งความยากลำบากกากถ่านหินและเถ้า | ให้ความร้อนคงที่ด้วยควันและกลิ่นน้อยลงทิ้งแสงสว่างไว้เบื้องหลังเถ้าไม้ |
| การใช้งานหลัก | พลังงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ รวมถึง การผลิตไฟฟ้าพลังความร้อน การผลิตเหล็ก และหม้อไอน้ำอุตสาหกรรม | การใช้งานในชีวิตประจำวันและเชิงพาณิชย์ รวมถึง การย่างบาร์บีคิว การชงชา การให้ความร้อนและ การผลิตถ่านกัมมันต์ |
ถ่านหินคืออะไร?
สหราชอาณาจักรและแคนาดาเป็นผู้นำพันธมิตรระดับโลกต่อต้านถ่านหิน – บีบีซี นิวส์
ถ่านหินเป็นหินตะกอนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ประกอบด้วยคาร์บอนในปริมาณสูง พร้อมด้วยไฮโดรเจน ออกซิเจน กำมะถัน ไนโตรเจน และแร่ธาตุต่างๆ.
ถ่านหินเริ่มต้นจากซากพืชในป่าโบราณและพื้นที่ชุ่มน้ำ เมื่อพืชตายลง ซากเหล่านั้นจะสะสมอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำขัง โคลนและน้ำช่วยปกป้องซากพืชบางส่วนจากการเน่าเปื่อยอย่างสมบูรณ์.
ตลอดระยะเวลานับล้านปี ชั้นตะกอนใหม่ๆ ได้ทับถมซากพืช ความดันและความร้อนค่อยๆ เปลี่ยนวัสดุเหล่านั้นให้กลายเป็นถ่านหิน กระบวนการที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆ นี้เรียกว่า ถ่านหินการเกิดถ่านหิน.
ปริมาณความร้อน ความดัน และระยะเวลาที่ใช้เป็นตัวกำหนดคุณภาพของถ่านหิน ถ่านหินคุณภาพต่ำจะมีปริมาณความชื้นมากกว่าและมีคาร์บอนน้อยกว่า ในขณะที่ถ่านหินคุณภาพสูงโดยทั่วไปจะแข็งกว่า มีคาร์บอนมากกว่า และสามารถปลดปล่อยพลังงานได้มากกว่า.
ถ่านหินเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่สามารถสร้างใหม่ได้ เมื่อถูกขุดและเผาแล้ว ก็ไม่สามารถทดแทนได้ภายในระยะเวลาที่มนุษย์จะสร้างขึ้นได้.
การประยุกต์ใช้ถ่านหิน
ถ่านหินเป็นปัจจัยสำคัญที่สนับสนุนการพัฒนาอุตสาหกรรมมานานหลายศตวรรษ แม้ว่าหลายประเทศจะลดการพึ่งพาถ่านหินลง แต่ถ่านหินยังคงมีความสำคัญในการผลิตไฟฟ้า การผลิตเหล็ก การผลิตซีเมนต์ และการผลิตสารเคมี.
1. การผลิตไฟฟ้า
หนึ่งในประโยชน์ที่สำคัญที่สุดของการใช้ถ่านหินคือการผลิตไฟฟ้า.
ในโรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหิน ถ่านหินจะถูกเผาเพื่อให้ความร้อนแก่น้ำ น้ำจะกลายเป็นไอน้ำแรงดันสูง ไอน้ำนี้จะไปขับเคลื่อนกังหัน ซึ่งจะไปขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตกระแสไฟฟ้า.
โดยปกติแล้วจะใช้ถ่านหินความร้อนเพื่อวัตถุประสงค์นี้ เรียกอีกอย่างว่าถ่านหินไอน้ำ.
โรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหินสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม การเผาถ่านหินจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สารประกอบซัลเฟอร์ ออกไซด์ของไนโตรเจน อนุภาคขนาดเล็ก และมลพิษอื่นๆ โรงไฟฟ้าสมัยใหม่จึงอาจใช้ตัวกรอง เครื่องดักจับมลพิษ และระบบอื่นๆ เพื่อลดการปล่อยมลพิษเหล่านี้.
2. การผลิตเหล็กกล้า
ถ่านหินมีบทบาทสำคัญในการผลิตเหล็กกล้า.
ถ่านหินบิทูมินัสบางเกรดสามารถแปรรูปเป็นโค้กได้ โค้กเป็นวัสดุแข็ง มีรูพรุน และอุดมไปด้วยคาร์บอน ผลิตโดยการให้ความร้อนแก่ถ่านหินที่อุณหภูมิสูงโดยปราศจากออกซิเจนเพียงพอสำหรับการเผาไหม้ตามปกติ.
ในเตาหลอมเหล็ก โค้กมีหน้าที่หลายอย่าง:
- มันให้ความร้อน.
- ช่วยกำจัดออกซิเจนออกจากแร่เหล็ก.
- มันช่วยพยุงวัสดุที่อยู่ภายในเตาหลอม.
- มันทำหน้าที่จัดหาคาร์บอนให้กับกระบวนการผลิตเหล็ก.
ถ่านหินทุกชนิดไม่เหมาะสำหรับการผลิตโค้ก ถ่านหินที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้เรียกว่า... ถ่านโค้ก หรือถ่านหินโลหะวิทยา.
3. การผลิตปูนซีเมนต์
โรงงานผลิตปูนซีเมนต์ต้องการอุณหภูมิสูงมากในการแปรรูปหินปูนและวัตถุดิบอื่นๆ.
ถ่านหินและปิโตรเลียมโค้กมักถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในเตาเผา ความร้อนทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีและผลิตคลินเกอร์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักในซีเมนต์.
อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์กำลังพัฒนาเชื้อเพลิงทางเลือก แต่ถ่านหินยังคงถูกใช้ในโรงงานผลิตหลายแห่ง.
4. ระบบทำความร้อนในอุตสาหกรรม
ถ่านหินใช้ในหม้อไอน้ำ เตาเผา เตาอบ และระบบทำความร้อนในอุตสาหกรรมอื่นๆ.
ภาคอุตสาหกรรมอาจใช้ถ่านหินเพื่อผลิตไอน้ำหรือให้ความร้อนในกระบวนการผลิต ผู้ใช้ทั่วไป ได้แก่ โรงงานผลิตอิฐ โรงงานกระดาษ โรงงานเคมี โรงงานแปรรูปอาหาร และโรงงานแปรรูปแร่.
เกรดถ่านหินที่แน่นอนขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ อุณหภูมิที่ต้องการ ต้นทุนเชื้อเพลิง และความพร้อมของถ่านหินในท้องถิ่น.
5. การผลิตสารเคมี
โครงการผลิตสารเคมีจากถ่านหินที่ใหญ่ที่สุดในโลกเริ่มต้นขึ้นแล้วในมณฑลฉานซี – โกลบอลไทมส์
ถ่านหินไม่ใช่แค่เชื้อเพลิงเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมได้อีกด้วย.
กระบวนการแปรสภาพถ่านหินเป็นก๊าซสามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซสังเคราะห์ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าก๊าซสังเคราะห์ (syngas) ก๊าซสังเคราะห์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน และสามารถนำไปแปรรูปเพิ่มเติมเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้แก่:
- เมทานอล
- แอมโมเนีย
- ไฮโดรเจน
- ก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์
- เชื้อเพลิงเหลว
- สารเคมีอุตสาหกรรมอื่นๆ
น้ำมันดินและผลพลอยได้อื่นๆ จากกระบวนการผลิตโค้ก สามารถนำไปใช้ในการผลิตสารเคมีได้เช่นกัน.
6. การทำความร้อนและการประกอบอาหารในครัวเรือน
ในบางภูมิภาคยังคงมีการใช้ถ่านหินในการให้ความร้อนและประกอบอาหารในบ้าน โดยอาจเผาในเตาในครัวเรือน เตาผิง หรือหม้อต้มขนาดเล็ก.
อย่างไรก็ตาม การเผาถ่านหินในที่ร่มอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงร้ายแรงต่อสุขภาพและความปลอดภัย การระบายอากาศที่ไม่ดีอาจนำไปสู่การได้รับควันหรือการเป็นพิษจากคาร์บอนมอนอกไซด์ ด้วยเหตุนี้ หลายพื้นที่จึงจำกัดการใช้ถ่านหินในครัวเรือน.
ประเภทหลักของถ่านหิน
โดยทั่วไปถ่านหินจะถูกจำแนกตามระดับคุณภาพ ระดับคุณภาพบ่งบอกถึงระดับการกลายเป็นถ่านหิน และสะท้อนถึงปริมาณคาร์บอน ระดับความชื้น ความแข็ง และค่าความร้อนของถ่านหิน.
ถ่านหินหลักสี่ประเภท ได้แก่ ลิกไนต์ ถ่านหินซับบิทูมินัส ถ่านหินบิทูมินัส และแอนทราไซต์.
1. ลิกไนต์
ลิกไนต์เป็นถ่านหินที่มีลำดับต่ำที่สุด เรียกอีกอย่างว่าถ่านหินสีน้ำตาลเพราะมักมีลักษณะสีน้ำตาลหรือน้ำตาลเข้ม.
ถ่านหินชนิดนี้มีปริมาณความชื้นสูงและมีปริมาณคาร์บอนค่อนข้างต่ำ ค่าความร้อนจึงต่ำกว่าถ่านหินคุณภาพสูงกว่า.
ถ่านหินลิกไนต์มีความอ่อนนุ่มและแตกหักง่าย เนื่องจากมีปริมาณความชื้นสูงทำให้การขนส่งระยะไกลไม่คุ้มค่า จึงมักนำไปใช้ในโรงไฟฟ้าที่ตั้งอยู่ใกล้กับเหมือง.
ลักษณะสำคัญได้แก่:
- สีน้ำตาลถึงน้ำตาลเข้ม
- ปริมาณความชื้นสูง
- ค่าความร้อนต่ำ
- โครงสร้างที่อ่อนนุ่มและเปราะบาง
- ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า
2. ถ่านหินซับบิทูมินัส
ถ่านหินซับบิทูมินัสมีคุณภาพสูงกว่าถ่านหินลิกไนต์และต่ำกว่าถ่านหินบิทูมินัส.
โดยทั่วไปแล้วถ่านหินซับบิทูมินัสจะมีสีเข้มกว่าและมีความชื้นน้อยกว่าถ่านหินลิกไนต์ นอกจากนี้ยังมีค่าความร้อนสูงกว่า โรงไฟฟ้าหลายแห่งใช้ถ่านหินซับบิทูมินัสเนื่องจากสามารถให้ความสมดุลที่ดีระหว่างปริมาณพลังงานที่ผลิตได้และปริมาณกำมะถัน.
ลักษณะสำคัญได้แก่:
- สีน้ำตาลเข้มถึงดำ
- มีความชื้นปานกลาง
- มีค่าความร้อนสูงกว่าลิกไนต์
- โดยทั่วไปมีปริมาณกำมะถันต่ำกว่าถ่านหินบิทูมินัสบางชนิด
- ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตไฟฟ้า
3. ถ่านหินบิทูมินัส
ถ่านหินบิทูมินัสเป็นถ่านหินประเภทหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด มีลักษณะสีดำ มีความหนาแน่นค่อนข้างสูง และมีปริมาณคาร์บอนมากกว่าถ่านหินลิกไนต์หรือถ่านหินซับบิทูมินัส.
ถ่านหินชนิดนี้มีค่าความร้อนปานกลางถึงสูง นิยมใช้ในการผลิตไฟฟ้า การให้ความร้อนในโรงงานอุตสาหกรรม การผลิตปูนซีเมนต์ และการผลิตเหล็กกล้า.
ถ่านหินบิทูมินัสบางชนิดมีคุณสมบัติที่เหมาะสมสำหรับการผลิตโค้ก คุณสมบัติเหล่านี้ได้แก่ ความลื่นไหล ความแข็งแรง และองค์ประกอบทางเคมีที่เหมาะสม.
ลักษณะสำคัญได้แก่:
- สีดำ
- ปริมาณคาร์บอนปานกลางถึงสูง
- ค่าความร้อนที่ดี
- การใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
- เกรดบางชนิดสามารถนำไปผลิตเป็นถ่านโค้กสำหรับงานโลหะวิทยาได้
4. แอนทราไซต์
ถ่านหินแอนทราไซต์เป็นถ่านหินคุณภาพสูงสุด มีลักษณะแข็ง เงาวาว และมีคาร์บอนสูง.
ถ่านหินแอนทราไซต์มีปริมาณความชื้นและสารระเหยน้อยกว่าถ่านหินประเภทอื่นๆ ให้เปลวไฟสูงและเกิดควันน้อยกว่าถ่านหินคุณภาพต่ำกว่าหลายชนิด อย่างไรก็ตาม อาจจุดติดไฟได้ยากกว่า.
ถ่านหินแอนทราไซต์ใช้สำหรับให้ความร้อน กระบวนการทางอุตสาหกรรมบางอย่าง วัสดุสำหรับการกรอง และการใช้งานทางโลหะวิทยาบางประเภท.
ลักษณะสำคัญได้แก่:
- มีลักษณะแข็งและมันเงา
- ปริมาณคาร์บอนคงที่สูง
- สารระเหยต่ำ
- ค่าความร้อนสูง
- เผาไหม้สะอาดกว่าถ่านหินประเภทอื่นๆ หลายชนิด
วิธีการจำแนกประเภทถ่านหินแบบอื่นๆ
ถ่านหินยังสามารถจำแนกได้ตามวัตถุประสงค์การใช้งานอีกด้วย.
ถ่านหินความร้อน
ถ่านหินความร้อนถูกเผาเพื่อผลิตความร้อนหรือกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วถ่านหินซับบิทูมินัสและถ่านหินบิทูมินัสเป็นถ่านหินความร้อนที่นิยมใช้กัน.
ถ่านโค้ก
ถ่านหินโค้กถูกนำไปแปรรูปเป็นโค้กสำหรับการผลิตเหล็ก ถ่านหินโค้กต้องมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เฉพาะเจาะจง ถ่านหินความร้อนทั่วไปไม่สามารถใช้ทดแทนได้เสมอไป.
ถ่านหินบดละเอียดสำหรับฉีด
การฉีดถ่านหินบดละเอียด หรือ PCI คือถ่านหินที่บดละเอียดแล้วฉีดเข้าไปในเตาหลอมเหล็ก สามารถใช้ทดแทนโค้กบางส่วนที่จำเป็นในกระบวนการผลิตเหล็กได้.
ถ่านหินถูกขุดขึ้นมาได้อย่างไร?
การทำเหมืองถ่านหินคือกระบวนการสกัดถ่านหินจากแหล่งสะสมใต้ดิน วิธีการทำเหมืองขึ้นอยู่กับความลึก ความหนา รูปร่าง ตำแหน่ง และธรณีวิทยาของชั้นถ่านหิน.
วิธีการหลักสองวิธีคือ การทำเหมืองแบบเปิด และการทำเหมืองใต้ดิน.
การทำเหมืองถ่านหินแบบเปิด
การทำเหมืองแบบเปิดใช้เมื่อชั้นถ่านหินอยู่ใกล้พื้นดินค่อนข้างมาก.
ก่อนที่จะทำการขุดถ่านหิน คนงานจะต้องเคลียร์พื้นที่และกำจัดชั้นดินและหินด้านบนออกไป วัสดุที่ปกคลุมอยู่ด้านบนนี้เรียกว่า ดินชั้นบน (overburden).
หลังจากที่ชั้นถ่านหินถูกเปิดออกแล้ว รถขุด รถลาก รถตัก และรถบรรทุกจะทำการขุดและขนส่งถ่านหินออกไป.
วิธีการทำเหมืองแบบเปิดทั่วไป
การทำเหมืองแบบเปิด
การทำเหมืองแบบเปิดจะสร้างหลุมขนาดใหญ่ที่มีลักษณะเป็นขั้นบันไดหรือชั้นๆ เหมาะสำหรับแหล่งถ่านหินที่มีขนาดกว้างและอยู่ใกล้ผิวดิน.
การทำเหมืองแบบเปิด
ในการทำเหมืองแบบเปิด จะมีการขุดเอาชั้นดินและหินออกเป็นแนวยาวเพื่อเปิดเผยชั้นถ่านหิน หลังจากขุดเอาชั้นหนึ่งเสร็จแล้ว อาจนำวัสดุจากชั้นถัดไปมาถมในหลุมที่ขุดไว้ก่อนหน้านี้.
การกำจัดยอดเขา
วิธีการนี้เป็นการกำจัดหินออกจากยอดเขาหรือสันเขาเพื่อเข้าถึงชั้นถ่านหินที่อยู่ด้านล่าง ซึ่งอาจก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ต่อภูมิทัศน์และเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมากเนื่องจากผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม.
ข้อดีของการทำเหมืองแบบเปิด
การทำเหมืองแบบเปิดมักมีข้อดีในการดำเนินงานหลายประการ:
- การกู้คืนถ่านหินที่สูงขึ้น
- ต้นทุนการผลิตที่ต่ำลง
- การใช้งานเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ง่ายขึ้น
- การเข้าถึงชั้นถ่านหินง่ายขึ้น
- ลดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยใต้ดิน
อย่างไรก็ตาม มันสามารถรบกวนพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ ฝุ่นละออง เสียงดัง มลพิษทางน้ำ การกัดเซาะดิน และความเสียหายต่อแหล่งที่อยู่อาศัย จำเป็นต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวัง.
การทำเหมืองถ่านหินใต้ดิน
การทำเหมืองใต้ดินใช้ในกรณีที่แหล่งถ่านหินอยู่ลึกเกินกว่าที่จะทำการขุดจากผิวดินได้อย่างคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ.
คนงานและอุปกรณ์เข้าถึงถ่านหินผ่านทางปล่อง ทางลาด หรืออุโมงค์ ระบบระบายอากาศจะส่งอากาศบริสุทธิ์และกำจัดก๊าซมีเทน ฝุ่นถ่านหิน ความร้อน และก๊าซไอเสีย.
การทำเหมืองใต้ดินมีความซับซ้อนกว่าการทำเหมืองบนพื้นดิน นอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงต่างๆ เช่น หลังคาถล่ม ไฟไหม้ การระเบิด น้ำท่วม การสัมผัสฝุ่นละออง และอุบัติเหตุจากอุปกรณ์.
วิธีการทำเหมืองใต้ดินทั่วไป
การทำเหมืองแบบห้องและเสา
ในการทำเหมืองแบบห้องและเสา คนงานเหมืองจะขุดถ่านหินออกจากเครือข่ายห้องใต้ดิน โดยจะเหลือส่วนของถ่านหินไว้เป็นเสาเพื่อค้ำยันหลังคาเหมือง.
เสาบางส่วนอาจถูกรื้อถอนในภายหลังระหว่างการทำเหมืองแบบถอยร่น ซึ่งจะช่วยให้สามารถขุดถ่านหินได้มากขึ้น แต่จำเป็นต้องควบคุมความมั่นคงของหลังคาเหมืองอย่างเข้มงวด.
การทำเหมืองแบบลองวอลล์
การทำเหมืองแบบ Longwall ใช้เครื่องมือตัดที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานเพื่อขุดถ่านหินออกไปตามแนวหน้างานยาวๆ.
ระบบไฮดรอลิกค้ำยันหลังคาบริเวณใกล้เครื่องตัด เมื่อเครื่องจักรเคลื่อนที่ไปข้างหน้า หลังคาด้านหลังระบบค้ำยันจะค่อยๆ ยุบตัวลงอย่างเป็นระบบ.
การทำเหมืองแบบ Longwall สามารถให้ผลผลิตสูงได้ แต่ก็ต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากและการวางแผนทางธรณีวิทยาอย่างรอบคอบด้วย.
กระบวนการแปรรูปถ่านหินหลังการทำเหมือง
ถ่านหินที่ขุดใหม่มักมีหิน ดิน แร่ธาตุที่มีกำมะถัน และสิ่งเจือปนอื่นๆ ปะปนอยู่ จึงอาจต้องผ่านกระบวนการแปรรูปก่อนนำไปจำหน่าย.
ขั้นตอนการประมวลผลโดยทั่วไปประกอบด้วย:
- บดขยี้: ชิ้นส่วนขนาดใหญ่จะถูกลดขนาดให้เหมาะสม.
- การคัดกรอง: ถ่านหินจะถูกแยกออกเป็นช่วงขนาดต่างๆ.
- การซัก: ความแตกต่างของความหนาแน่นถูกนำมาใช้ในการแยกหินและแร่ธาตุออกจากกัน.
- การระบายน้ำ: น้ำส่วนเกินจะถูกกำจัดออกหลังจากล้างเสร็จ.
- การผสมผสาน: มีการผสมถ่านหินเกรดต่าง ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้า.
- การจัดเก็บและการขนส่ง: ถ่านหินที่ผ่านการแปรรูปแล้วจะถูกจัดเก็บ จากนั้นจึงขนส่งโดยรถบรรทุก รถไฟ เรือบรรทุก หรือเรือเดินทะเล.
การเตรียมถ่านหินสามารถปรับปรุงคุณภาพเชื้อเพลิงและลดปริมาณเถ้าได้ ถึงแม้จะไม่สามารถกำจัดสารปนเปื้อนทั้งหมดได้ แต่ก็อาจทำให้ถ่านหินเหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะด้านมากขึ้น.
ถ่านคืออะไร?
ถ่านเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบาและมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ผลิตจากชีวมวล.
ไม้เป็นวัตถุดิบหลักที่พบได้บ่อยที่สุด นอกจากนี้ยังสามารถใช้ไม้ไผ่ กะลามะพร้าว เปลือกถั่ว เศษวัสดุทางการเกษตร และวัสดุจากพืชอื่นๆ ได้อีกด้วย.
ถ่านไม้ไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติใต้ดินเหมือนถ่านหิน แต่ผลิตขึ้นโดยการให้ความร้อนแก่ชีวมวลในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนน้อยหรือไม่มีเลย กระบวนการนี้จะกำจัดน้ำและสารระเหยส่วนใหญ่จากวัตถุดิบออกไป.
ของแข็งที่เหลืออยู่มีสัดส่วนของคาร์บอนสูง ขนส่งได้ง่ายกว่าไม้สด และสามารถเผาไหม้ได้ที่อุณหภูมิสูงกว่าและคงที่กว่า.
การผลิตถ่านอาจใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงหรือหลายวัน ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบ อุปกรณ์ อุณหภูมิ และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ.
การประยุกต์ใช้ถ่าน
ถ่านมีประโยชน์มากมายทั้งในครัวเรือน การค้า อุตสาหกรรม และการรักษาสิ่งแวดล้อม.
1. การทำอาหารและการย่างบาร์บีคิว
การปรุงอาหารเป็นหนึ่งในวิธีการใช้ถ่านที่รู้จักกันดีที่สุด.
ถ่านก้อนและถ่านอัดแท่งมักใช้ในเตาย่าง เตาอบ และเตาปรุงอาหารแบบดั้งเดิม เมื่อจุดไฟติดแล้ว จะให้ความร้อนได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน.
ถ่านก้อนสามารถร้อนจัดได้อย่างรวดเร็ว ในขณะที่ถ่านอัดแท่งมักมีรูปทรงที่สม่ำเสมอกว่าและเผาไหม้ได้สม่ำเสมอกว่า.
ควรใช้ถ่านที่ผลิตและได้รับการรับรองสำหรับใช้ในการประกอบอาหารเท่านั้น ไม้ที่ผ่านการแปรรูป ไม้ที่ทาสี หรือถ่านที่มีสารเติมแต่งที่ไม่เหมาะสม อาจปล่อยสารที่เป็นอันตรายออกมาได้.
2. ระบบทำความร้อนในครัวเรือน
ถ่านใช้สำหรับให้ความร้อนในบ้าน โรงงาน ร้านอาหาร และธุรกิจขนาดเล็ก.
มีขนาดกะทัดรัดและจัดเก็บง่าย นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดควันน้อยกว่าฟืนดิบเมื่อผ่านกระบวนการเผาไหม้ที่เหมาะสม.
อย่างไรก็ตาม การเผาถ่านในที่ร่มนั้นอันตรายหากไม่มีการระบายอากาศที่เหมาะสม ถ่านจะก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งไม่มีสีและไม่มีกลิ่น การได้รับสารพิษอาจทำให้เกิดพิษร้ายแรงหรือเสียชีวิตได้.
3. โลหะวิทยาและการแปรรูปโลหะ
ถ่านไม้มีประวัติการใช้งานมายาวนานในกระบวนการผลิตโลหะ.
ก่อนที่ถ่านโค้กจะแพร่หลาย ถ่านไม้เป็นเชื้อเพลิงหลักในการถลุงเหล็ก เนื่องจากให้ทั้งความร้อนและคาร์บอน ช่างตีเหล็กก็ใช้ถ่านไม้ในเตาหลอมเช่นกัน.
ปัจจุบัน ถ่านไม้ยังคงถูกนำมาใช้ในกระบวนการทางโลหะวิทยาบางประเภท ในบางประเทศ ถ่านไม้ที่สามารถผลิตได้อย่างยั่งยืนถูกนำมาใช้ในการผลิตเหล็กหล่อ ซิลิคอน และโลหะผสมเหล็ก.
4. การผลิตถ่านกัมมันต์
สายการผลิตถ่านกัมมันต์
ถ่านสามารถนำไปแปรรูปเพิ่มเติมเพื่อผลิตเป็นถ่านกัมมันต์ หรือที่เรียกว่าถ่านกัมมันต์ได้.
ในระหว่างกระบวนการกระตุ้น ถ่านจะพัฒนาพื้นที่ผิวภายในขนาดใหญ่และเครือข่ายรูพรุนขนาดเล็ก รูพรุนเหล่านี้สามารถดักจับก๊าซ กลิ่น สี และสารละลายบางชนิดผ่านกระบวนการดูดซับ.
ถ่านกัมมันต์ใช้ใน:
- เครื่องกรองน้ำดื่ม
- การบำบัดน้ำเสีย
- ระบบฟอกอากาศ
- การบำบัดก๊าซอุตสาหกรรม
- การแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม
- การกู้คืนทองคำ
- การทำให้บริสุทธิ์ทางเคมี
- การรักษาทางการแพทย์บางอย่าง
ถ่านกัมมันต์ไม่เหมือนกับถ่านย่างบาร์บีคิวทั่วไป ผลิตภัณฑ์ทั้งสองชนิดผลิตและทดสอบเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน.
5. การเกษตรและการปรับปรุงดิน
ถ่านชนิดพิเศษที่เรียกว่าไบโอชาร์ สามารถเติมลงในดินได้.
ไบโอชาร์อาจช่วยปรับปรุงโครงสร้างดิน การกักเก็บน้ำ และการจัดการธาตุอาหารในดินได้ ผลกระทบขึ้นอยู่กับวัตถุดิบ อุณหภูมิในการผลิต สภาพดิน สภาพภูมิอากาศ และวิธีการใช้งาน.
ไบโอชาร์ยังสามารถกักเก็บคาร์บอนในดินได้อย่างเสถียร ด้วยเหตุนี้จึงมีการศึกษาไบโอชาร์ในฐานะเครื่องมือในการจัดการคาร์บอนและการเกษตรแบบยั่งยืน.
6. ศิลปะและการวาดภาพ
ศิลปินใช้ถ่านในการสร้างภาพร่างและภาพวาดสำเร็จรูป.
ถ่านสำหรับวาดภาพอาจทำจากไม้หลิว ไม้เลื้อย หรือผงถ่านอัด มันสร้างรอยสีดำเข้มและสามารถสร้างทั้งการแรเงาแบบนุ่มนวลและเส้นที่คมชัดได้.
ถ่านสำหรับงานศิลปะแตกต่างจากถ่านสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิง ถ่านสำหรับงานศิลปะผลิตขึ้นเพื่อให้ได้เนื้อสัมผัสและคุณภาพการวาดที่สม่ำเสมอ.
7. การควบคุมกลิ่นและความชื้น
ผลิตภัณฑ์ถ่านบางชนิดใช้เพื่อดูดซับกลิ่นหรือช่วยควบคุมความชื้นในพื้นที่ปิด.
สามารถนำไปวางไว้ในตู้เสื้อผ้า รองเท้า ยานพาหนะ ตู้เย็น หรือห้องต่างๆ ได้ โดยทั่วไปแล้วถ่านไม้ไผ่เป็นสินค้าที่วางจำหน่ายเพื่อวัตถุประสงค์นี้.
ประสิทธิภาพการใช้งานจริงขึ้นอยู่กับโครงสร้างรูพรุน พื้นที่ผิว ปริมาณ และสภาวะการสัมผัสของถ่าน.
ประเภทหลักของถ่านไม้
ถ่านสามารถจำแนกได้ตามวัตถุดิบ รูปทรง วิธีการผลิต และการใช้งานขั้นสุดท้าย.
1. ถ่านก้อน
ถ่านก้อนผลิตโดยการนำชิ้นไม้ธรรมชาติมาเผาไหม้จนเป็นถ่าน.
มันยังคงรักษารูปทรงและลายไม้ดั้งเดิมไว้ได้มาก ชิ้นไม้มีขนาดไม่สม่ำเสมอและอาจไหม้ในอัตราที่แตกต่างกัน.
ถ่านก้อนมักจุดติดไฟเร็วและให้ความร้อนสูง นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบของสารยึดเกาะน้อยกว่าถ่านอัดก้อนส่วนใหญ่.
การใช้งานทั่วไป ได้แก่:
- การทำอาหารบาร์บีคิว
- การย่างในร้านอาหาร
- เตาอบแบบดั้งเดิม
- การตีเหล็ก
- ระบบทำความร้อนอุตสาหกรรมขนาดเล็ก
2. ถ่านอัดก้อน
ถ่านอัดแท่งผลิตจากผงถ่านหรืออนุภาคถ่านขนาดเล็ก.
วัสดุจะถูกผสมกับสารยึดเกาะและอัดขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่สม่ำเสมอ ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ อาจมีการเพิ่มส่วนผสมอื่นๆ เพื่อควบคุมการติดไฟ การเกิดเถ้า หรือความเร็วในการเผาไหม้.
โดยปกติแล้วถ่านอัดแท่งจะเผไหม้ได้สม่ำเสมอกว่าถ่านก้อน นอกจากนี้ขนาดที่สม่ำเสมอยังทำให้บรรจุ จัดเก็บ และขนส่งได้ง่ายกว่าด้วย.
รูปทรงทั่วไปได้แก่:
- ถ่านอัดแท่งรูปหมอน
- แท่งอัดหกเหลี่ยม
- ถ่านอัดก้อนทรงลูกบาศก์
- ถ่านอัดก้อนกลม
- ถ่านอัดแท่งรูปแท่ง
3. ถ่านไม้เนื้อแข็ง
ถ่านไม้เนื้อแข็งทำจากไม้เนื้อแข็ง เช่น ไม้โอ๊ค ไม้บีช ไม้เมเปิล หรือไม้ผล.
เชื้อเพลิงชนิดนี้มักได้รับการยกย่องในเรื่องระยะเวลาการเผไหม้ที่ยาวนานและอุณหภูมิที่สูง นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการย่าง การใช้งานในร้านอาหาร และกระบวนการทางอุตสาหกรรมบางประเภท.
ประสิทธิภาพที่แท้จริงขึ้นอยู่กับชนิดของไม้และกระบวนการคาร์บอนไนเซชัน.
4. ถ่านไม้ไผ่
ถ่านไม้ไผ่ผลิตจากลำต้น กิ่ง หรือเศษเหลือจากการแปรรูปไม้ไผ่.
ไม้ไผ่เจริญเติบโตเร็ว ทำให้เป็นวัตถุดิบที่น่าสนใจสำหรับการผลิตถ่านในพื้นที่ที่เหมาะสม วัสดุที่ได้สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับการกรอง การควบคุมกลิ่น การจัดการความชื้น และการปรับปรุงดินได้.
5. ถ่านกะลามะพร้าว
ถ่านกะลามะพร้าวผลิตจากกะลามะพร้าวที่เหลือทิ้ง.
ถ่านกะลามะพร้าวมีลักษณะแข็ง หนาแน่น และโดยทั่วไปมีปริมาณเถ้าต่ำ สามารถเผาไหม้ได้นาน นิยมใช้ทำถ่านอัดแท่งสำหรับบาร์บีคิว ถ่านสำหรับบารากุ และถ่านกัมมันต์.
การนำไปใช้ยังช่วยสร้างมูลค่าเพิ่มจากผลพลอยได้ทางการเกษตรอีกด้วย.
6. ถ่านกัมมันต์
ถ่านกัมมันต์ได้รับการแปรรูปเพื่อสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุนสูง.
อาจผลิตจากไม้ กะลามะพร้าว ถ่านหิน พีท หรือวัสดุที่มีคาร์บอนสูงอื่นๆ การกระตุ้นมักทำโดยใช้ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ หรือสารเคมีที่เลือกใช้.
ถ่านกัมมันต์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการดูดซับและการทำให้บริสุทธิ์ โดยปกติแล้วไม่ได้ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการประกอบอาหาร.
7. ไบโอชาร์
ไบโอชาร์คือถ่านที่ผลิตขึ้นโดยส่วนใหญ่เพื่อใช้ในการปรับปรุงดินและการจัดการสิ่งแวดล้อม.
กระบวนการผลิตถูกควบคุมเพื่อให้ได้วัสดุที่มีคาร์บอนสูงและมีเสถียรภาพ ไบโอชาร์คุณภาพดีควรได้รับการทดสอบหาสารปนเปื้อนที่ไม่พึงประสงค์ก่อนนำไปใช้ทางการเกษตรด้วย.
8. ถ่านอัดขึ้นรูป
ถ่านอัดขึ้นรูปทำโดยการอัดชีวมวลบดหรือผงถ่านให้เป็นรูปทรงท่อน แท่ง หรือหกเหลี่ยม.
ผลิตภัณฑ์บางชนิดผลิตจากชีวมวลดิบแล้วนำไปผ่านกระบวนการคาร์บอนไนเซชัน ในขณะที่บางชนิดผลิตโดยการอัดวัสดุที่ผ่านกระบวนการคาร์บอนไนเซชันแล้ว.
ถ่านอัดก้อนมักมีรูตรงกลาง ซึ่งช่วยเพิ่มการไหลเวียนของอากาศและช่วยให้ผลิตภัณฑ์เผาไหม้ได้อย่างสม่ำเสมอ.
ถ่านไม้ผลิตได้อย่างไร?
ถ่านผลิตขึ้นโดยกระบวนการ...คาร์บอนไนเซชันซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของการสลายตัวด้วยความร้อน.
ในกระบวนการนี้ ชีวมวลจะถูกให้ความร้อนโดยมีออกซิเจนในปริมาณจำกัด วัสดุจะไม่เผาไหม้หมด แต่ความร้อนจะทำให้วัสดุแตกตัวออกเป็นถ่าน ก๊าซ ไอระเหย น้ำมันดิน และของเหลวอื่นๆ.
กระบวนการผลิตพื้นฐานประกอบด้วยหลายขั้นตอน.
1. การคัดเลือกวัตถุดิบ
ผู้ผลิตเลือกวัตถุดิบที่เหมาะสม.
ตัวเลือกทั่วไปได้แก่:
- ไม้เนื้อแข็ง
- ไม้เนื้ออ่อน
- ไม้ไผ่
- กะลามะพร้าว
- เปลือกถั่ว
- ขี้เลื่อย
- เศษไม้
- เศษเหลือทางการเกษตร
วัตถุดิบที่ใช้มีผลต่อความหนาแน่น ปริมาณเถ้า ความแข็งแรง โครงสร้างรูพรุน ระยะเวลาการเผาไหม้ และการใช้งานขั้นสุดท้ายของถ่าน.
วัตถุดิบที่สะอาดเป็นสิ่งสำคัญ ไม้ที่ทาสี ผ่านการบำบัดทางเคมี หรือปนเปื้อน ไม่ควรนำมาใช้ทำถ่านสำหรับหุงต้ม.
2. การอบแห้ง
ชีวมวลสดมีน้ำเป็นส่วนประกอบ ความชื้นที่มากเกินไปจะทำให้กระบวนการช้าลงและสิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้น.
ดังนั้นวัตถุดิบจึงต้องตากแห้งด้วยอากาศหรืออบแห้งด้วยเครื่องจักร ก่อนนำไปผ่านกระบวนการคาร์บอนไนเซชัน ระดับความชื้นที่สม่ำเสมอจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้.
3. การทำความร้อน
วัสดุที่แห้งแล้วจะถูกนำไปใส่ในเตาเผา เตาปฏิกรณ์ เตาหลอม หรือห้องคาร์บอนไนเซชัน.
จากนั้นจึงให้ความร้อนโดยจำกัดปริมาณออกซิเจน ระบบบางระบบเผาไม้บางส่วนเพื่อให้ความร้อน ระบบที่ทันสมัยอาจรวบรวมและนำก๊าซที่ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการคาร์บอนไนเซชันกลับมาใช้ใหม่ได้.
4. การเกิดคาร์บอน
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น น้ำและสารระเหยจะระเหยออกจากชีวมวล.
วัสดุจะค่อยๆ มีสีเข้มขึ้นและมีปริมาณคาร์บอนมากขึ้น อุณหภูมิในกระบวนการมีผลอย่างมากต่อผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย โดยทั่วไปแล้ว อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะลดปริมาณสารระเหยและเพิ่มปริมาณคาร์บอนคงที่.
การควบคุมอุณหภูมิอย่างระมัดระวังเป็นสิ่งสำคัญ หากมีออกซิเจนเข้าไปในห้องมากเกินไป วัสดุอาจไหม้กลายเป็นเถ้าแทนที่จะกลายเป็นถ่าน.
5. การระบายความร้อน
ถ่านที่เพิ่งเผาใหม่จะร้อนจัดและอาจลุกไหม้ได้เมื่อสัมผัสกับอากาศ.
ต้องทำให้เย็นลงในสภาพแวดล้อมที่ปิดสนิทหรือควบคุมอุณหภูมิ ขั้นตอนนี้ไม่สามารถเร่งรีบได้ การทำให้เย็นลงที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดไฟไหม้และลดผลผลิตขั้นสุดท้ายได้.
6. การบด การคัดแยก และการขึ้นรูป
ถ่านก้อนอาจถูกคัดแยกและแบ่งออกเป็นขนาดต่างๆ ได้.
ในการผลิตถ่านอัดแท่ง จะนำถ่านชิ้นเล็กๆ และผงถ่านมาบด ผสมกับสารยึดเกาะ แล้วอัดเป็นก้อน จากนั้นจึงนำไปอบแห้งก่อนบรรจุลงบรรจุภัณฑ์.
7. การตรวจสอบคุณภาพและการบรรจุภัณฑ์
ถ่านสำเร็จรูปสามารถนำไปทดสอบได้ในด้านต่างๆ ดังนี้:
- ความชื้น
- คาร์บอนคงที่
- สารระเหย
- ปริมาณเถ้า
- ค่าพลังงานความร้อน
- ความหนาแน่น
- ความแข็งแรงเชิงกล
- ระยะเวลาการเผาไหม้
- การกระจายขนาด
ข้อกำหนดที่ต้องการจะขึ้นอยู่กับว่าถ่านจะถูกนำไปใช้เพื่อการปรุงอาหาร การให้ความร้อน โลหะวิทยา การกรอง หรือการเกษตร.
ระบบการผลิตถ่านไม้ทั่วไป
เทคโนโลยีแต่ละประเภทให้ระดับการควบคุม ประสิทธิภาพ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน.
เตาเผาแบบดั้งเดิม
นำไม้มาวางซ้อนกันและคลุมด้วยดินก่อนที่จะนำไปเผาไหม้จนเป็นถ่านอย่างช้าๆ.
วิธีนี้ใช้อุปกรณ์น้อย แต่ควบคุมได้ยาก อาจทำให้เกิดควันมาก ถ่านไม่สม่ำเสมอ และได้ผลผลิตต่ำ.
เตาเผาอิฐ
เตาเผาอิฐให้การควบคุมอุณหภูมิที่ดีกว่าและสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ จึงนิยมใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตถ่านไม้เชิงพาณิชย์.
ประสิทธิภาพของเตาเผาขึ้นอยู่กับการออกแบบเตาเผา ประสบการณ์ของผู้ปฏิบัติงาน การไหลเวียนของอากาศ และการจัดการความร้อน.
เตาเผาโลหะ
เตาเผาโลหะแบบพกพาสามารถเคลื่อนย้ายไปใกล้แหล่งวัตถุดิบได้ มีประสิทธิภาพเร็วกว่าระบบแบบดั้งเดิมหลายระบบ และควบคุมกระบวนการได้ดีกว่า.
กำลังการผลิตของอุปกรณ์เหล่านี้อาจต่ำกว่าอุปกรณ์ติดตั้งถาวรขนาดใหญ่.
ระบบรีทอร์ท
เครื่องปฏิกรณ์แบบรีทอร์ตจะให้ความร้อนแก่ชีวมวลภายในห้องควบคุมอุณหภูมิ.
เตาเผาถ่านแบบสมัยใหม่สามารถนำก๊าซที่ปล่อยออกมากลับมาใช้ใหม่หรือเผาไหม้เพื่อใช้เป็นความร้อนส่วนหนึ่งได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดควัน นอกจากนี้ยังช่วยให้ได้ถ่านที่มีคุณภาพสม่ำเสมอมากขึ้นด้วย.
ถ่านหินกับถ่านไม้: ต่างกันอย่างไร?
ถ่านหินและถ่านไม้ต่างก็มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก แต่ไม่ควรนำมาใช้เป็นวัสดุเดียวกัน ความแตกต่างที่สำคัญของทั้งสองชนิดสามารถอธิบายได้ด้วยประเด็นต่อไปนี้.
1. แหล่งที่มา
ถ่านหินเกิดจากซากพืชโบราณที่ฝังอยู่ใต้ดิน.
ถ่านผลิตจากชีวมวลสมัยใหม่ เช่น ไม้ ไม้ไผ่ กะลามะพร้าว หรือเศษเหลือทางการเกษตร.
มีการขุดถ่านหิน และมีการผลิตถ่านไม้.
2. กระบวนการก่อตัว
ถ่านหินเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจากความร้อน ความดัน และการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา กระบวนการนี้ใช้เวลานับล้านปี.
ถ่านไม้ผลิตโดยการให้ความร้อนแก่ชีวมวลในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำ ระยะเวลาการผลิตขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ อาจใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงหรือหลายวัน.
3. ความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ได้
ถ่านหินเป็นทรัพยากรฟอสซิลที่ไม่สามารถสร้างใหม่ได้ ปริมาณสำรองจึงมีจำกัด.
ถ่านสามารถเป็นทรัพยากรหมุนเวียนได้เมื่อผลิตจากป่าที่ได้รับการจัดการอย่างมีความรับผิดชอบ ไม้ไผ่ที่เติบโตเร็ว หรือของเสียทางการเกษตร แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าจะยั่งยืนโดยอัตโนมัติ การผลิตถ่านยังคงอาจก่อให้เกิดการตัดไม้ทำลายป่าได้หากวัตถุดิบที่ใช้ไม่ได้มาตรฐาน.
4. ลักษณะภายนอก
ถ่านหินโดยทั่วไปเป็นหินที่มีความหนาแน่นสูง สีของถ่านหินอาจมีตั้งแต่สีน้ำตาลไปจนถึงสีดำเงา.
โดยทั่วไปถ่านไม้จะมีน้ำหนักเบากว่าและมีรูพรุนมากกว่า ถ่านไม้ส่วนใหญ่มักจะยังคงโครงสร้างของเนื้อไม้เดิมไว้ให้เห็นได้ชัดเจน.
5. ปริมาณคาร์บอนและความชื้น
คุณภาพของถ่านหินแตกต่างกันอย่างมากตามระดับคุณภาพ ถ่านหินลิกไนต์มีปริมาณความชื้นสูง ในขณะที่ถ่านหินแอนทราไซต์มีปริมาณคาร์บอนคงที่มากกว่า.
ถ่านที่ผลิตอย่างถูกวิธีจะมีปริมาณความชื้นและสารระเหยน้อยกว่าไม้ดิบมาก ปริมาณคาร์บอนที่แน่นอนขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและอุณหภูมิในการเผาไหม้.
ไม่มีกฎตายตัวที่ระบุว่าถ่านไม้ทุกชนิดมีปริมาณคาร์บอนมากกว่าถ่านหินทุกชนิด ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับระดับคุณภาพของถ่านหินและเกรดของถ่านไม้แต่ละชนิด.
6. การจุดติดไฟและพฤติกรรมการเผไหม้
ถ่านไม้มักจุดติดไฟง่ายกว่าถ่านหินแอนทราไซต์และถ่านหินคุณภาพสูงชนิดอื่นๆ เมื่อจุดติดไฟแล้วจะให้ความร้อนที่สะอาดและสม่ำเสมอ.
ลักษณะการเผาไหม้ถ่านหินแตกต่างกันไปตามประเภทของถ่านหิน ถ่านหินบางชนิดก่อให้เกิดควัน ก๊าซซัลเฟอร์ ขี้เถ้า และเขม่ามากกว่า ถ่านหินคุณภาพสูงโดยทั่วไปจะเผาไหม้แตกต่างจากถ่านหินลิกไนต์หรือถ่านหินซับบิทูมินัส.
เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดสามารถก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ ไม่ควรเผาไหม้เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดในพื้นที่ปิดโดยไม่มีการระบายอากาศที่เหมาะสม.
7. เถ้าและกำมะถัน
ถ่านหินมักมีแร่ธาตุและกำมะถันมากกว่าถ่านไม้ สารเหล่านี้จะคงอยู่ในรูปของเถ้าหรือกลายเป็นควันในระหว่างการเผาไหม้.
ถ่านคุณภาพสูงจะมีปริมาณเถ้าและกำมะถันค่อนข้างต่ำ ผลลัพธ์ที่แท้จริงขึ้นอยู่กับวัตถุดิบ การปนเปื้อนของดิน สารเติมแต่ง และกระบวนการผลิต.
ถ่านอัดแท่งอาจก่อให้เกิดเถ้ามากกว่าถ่านก้อนธรรมชาติ หากมีการเติมสารเติมแต่งแร่ธาตุลงไป.
8. การใช้งานหลัก
ถ่านหินส่วนใหญ่ใช้สำหรับ:
- การผลิตไฟฟ้า
- การผลิตเหล็กกล้า
- การผลิตซีเมนต์
- หม้อไอน้ำอุตสาหกรรม
- การผลิตสารเคมี
ถ่านไม้ใช้ประโยชน์หลักๆ ดังนี้:
- การย่างบาร์บีคิวและการทำอาหาร
- ระบบทำความร้อนขนาดเล็ก
- งานโลหะ
- การผลิตถ่านกัมมันต์
- การปรับปรุงดิน
- วัสดุอุปกรณ์ศิลปะ
การใช้งานของทั้งสองอย่างอาจมีส่วนที่ทับซ้อนกัน แต่ก็ไม่สามารถใช้แทนกันได้เสมอไป.
9. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
การทำเหมืองถ่านหินสามารถรบกวนผืนดิน ส่งผลกระทบต่อระบบน้ำ ก่อให้เกิดฝุ่นละออง และปล่อยก๊าซมีเทน นอกจากนี้ การเผาถ่านหินยังก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมลพิษทางอากาศจำนวนมากอีกด้วย.
ถ่านไม้สามารถส่งผลกระทบต่อคาร์บอนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลได้น้อยกว่าเมื่อผลิตจากชีวมวลที่ยั่งยืน อย่างไรก็ตาม เตาเผาที่ไม่มีประสิทธิภาพอาจปล่อยควัน มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ และก๊าซอื่นๆ ออกมา การเก็บเกี่ยวที่ไม่ยั่งยืนยังอาจทำลายป่าและระบบนิเวศในท้องถิ่นได้อีกด้วย.
ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมของถ่านขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของชีวมวลและวิธีการผลิตเป็นอย่างมาก.
10. การจัดเก็บและการรักษาความปลอดภัย
กองถ่านหินอาจก่อให้เกิดฝุ่นละอองและอาจร้อนขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน กองถ่านหินขนาดใหญ่จำเป็นต้องมีการจัดการอุณหภูมิ ความชื้น และการป้องกันไฟอย่างระมัดระวัง.
ถ่านสามารถเกิดความร้อนได้เอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อยังใหม่ อุ่น หรือมีการระบายอากาศไม่ดี จึงต้องปล่อยให้เย็นสนิทก่อนจัดเก็บและขนส่ง.
ควรเก็บวัสดุทั้งสองชนิดไว้ในที่แห้งและห่างจากแหล่งกำเนิดประกายไฟ.
ตารางเปรียบเทียบอย่างรวดเร็ว
| คุณสมบัติ | ถ่านหิน | ถ่าน |
|---|---|---|
| วัสดุพื้นฐาน | หินที่มีคาร์บอนสูงตามธรรมชาติ | ชีวมวลที่ผ่านกระบวนการคาร์บอนไนเซชัน |
| แหล่งที่มาหลัก | พืชพรรณโบราณที่ถูกฝังอยู่ใต้ดิน | เศษไม้ ไม้ไผ่ เปลือกหอย หรือเศษพืช |
| วิธีการได้มา | สกัดโดยการทำเหมือง | ผลิตขึ้นโดยกระบวนการคาร์บอนไนเซชัน |
| เวลาการก่อตัว | หลายล้านปี | ชั่วโมงหรือวัน |
| พลังงานหมุนเวียน | ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ | อาจเป็นพลังงานหมุนเวียนได้ |
| น้ำหนักและโครงสร้าง | โดยทั่วไปมีความหนาแน่นและคล้ายหิน | โดยทั่วไปจะมีน้ำหนักเบาและมีรูพรุน |
| ประเภทหลัก | ลิกไนต์, ซับบิทูมินัส, บิทูมินัส, แอนทราไซต์ | ถ่านก้อน ถ่านอัดแท่ง ถ่านไม้ไผ่ ถ่านกะลามะพร้าว ถ่านกัมมันต์ ถ่านชีวภาพ |
| การใช้งานหลัก | พลังงาน เหล็ก ซีเมนต์ สารเคมี | การปรุงอาหาร การให้ความร้อน การทำให้บริสุทธิ์ การเกษตร การแปรรูปโลหะ |
| ความกังวลทั่วไป | ความเสียหายจากการทำเหมืองและการปล่อยก๊าซคาร์บอนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล | การตัดไม้ทำลายป่าและการผลิตที่ไม่มีประสิทธิภาพ |
| ความปลอดภัยภายในอาคาร | สามารถก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ | สามารถก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ |
บทสรุป
ถ่านหินและถ่านไม้มีคุณสมบัติสำคัญอย่างหนึ่งที่เหมือนกัน คือ ทั้งสองชนิดมีปริมาณคาร์บอนสูง แต่หลังจากนั้นแล้ว วัสดุทั้งสองก็แตกต่างกันมาก.
ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ก่อตัวขึ้นใต้ดินเป็นเวลานับล้านปี มีการสกัดถ่านหินโดยการทำเหมืองบนพื้นดินหรือใต้ดิน การใช้งานหลักๆ ได้แก่ การผลิตไฟฟ้า การผลิตเหล็ก การผลิตซีเมนต์ และการให้ความร้อนในอุตสาหกรรม.
ถ่านผลิตจากไม้และวัสดุจากพืชชนิดอื่นๆ โดยผ่านกระบวนการเผาไหม้ภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนจำกัด การใช้งานมีหลากหลาย ตั้งแต่การปรุงอาหารและการผลิตโลหะ ไปจนถึงการบำบัดน้ำและการปรับปรุงดิน.
การเลือกใช้ถ่านหินหรือถ่านไม้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ต้องพิจารณาถึงคุณภาพเชื้อเพลิง ต้นทุน ความพร้อมใช้งาน การปล่อยมลพิษ ความปลอดภัย และแหล่งที่มาของวัตถุดิบ ที่สำคัญที่สุดคือ ไม่ควรใช้คำสองคำนี้ราวกับว่ามันอธิบายถึงผลิตภัณฑ์เดียวกัน.