لیگنیت چیست؟ بررسی جامع زغال سنگ قهوه‌ای، ویژگی‌ها و کاربردها
لیگنیت، که اغلب به آن "زغال سنگ قهوه‌ای" نیز گفته می‌شود، پایین‌ترین درجه کیفی و نرم‌ترین نوع زغال سنگ است. این نوع زغال سنگ، که از نظر زمین‌شناسی "جوان‌تر" محسوب می‌شود، نسبتاً نزدیک به سطح زمین قرار دارد و به راحتی خرد می‌شود.
لیگنیت را می‌توان از طریق فرایند گازی‌سازی زغال سنگ (Coal Gasification) به روش شیمیایی تجزیه کرد. در این فرآیند، با استفاده از زغال سنگ، آب، هوا و یا اکسیژن، گاز سنتز (Syngas) تولید می‌شود. این گاز سنتز، در نهایت به گاز طبیعی مصنوعی (Synthetic Natural Gas) تبدیل می‌گردد که انرژی بیشتری تولید می‌کند و بهره‌برداری از آن در نیروگاه‌های بزرگ تجاری آسان‌تر است.
بر اساس گزارش شورای انرژی لیگنیت، حدود 13.5 درصد از لیگنیت استخراج شده به گاز طبیعی مصنوعی تبدیل شده و 7.5 درصد آن در تولید کودهای مبتنی بر آمونیاک استفاده می‌شود. مابقی این ماده ارزشمند برای تولید برق به کار می‌رود، و بدین ترتیب انرژی مورد نیاز بیش از 2 میلیون مصرف‌کننده و کسب‌وکار در ایالت‌های شمال مرکزی آمریکا تامین می‌گردد. به دلیل وزن بالای لیگنیت نسبت به میزان حرارتی که تولید می‌کند، حمل و نقل آن گران است؛ به همین دلیل، معمولاً در نیروگاه‌های تولید برق پودر زغال سنگ یا سیکلون‌سوز که در نزدیکی معادن قرار دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به طور خاص، ایالت داکوتای شمالی از برق تولید شده توسط نیروگاه‌های لیگنیتی خود بهره‌مند است. تولید مقرون به صرفه برق، کشاورزان و مشاغل را به این منطقه جذب می‌کند و هزینه‌های عملیاتی آن‌ها را پایین نگه می‌دارد تا بتوانند در سطح محلی، ملی و بین‌المللی رقابت کنند. از آنجایی که آب و هوای این منطقه اغلب بسیار نامساعد است، وجود یک منبع ارزان قیمت برای تولید برق برای مشاغل داکوتای شمالی اهمیت ویژه‌ای دارد. صنعت تولید لیگنیت نیز به نوبه خود حدود 28,000 شغل ایجاد می‌کند که دستمزدهای نسبتاً بالایی دارند و حدود 100 میلیون دلار درآمد مالیاتی سالانه برای دولت ایالتی به همراه دارند. بهره‌وری از مزایای لیگنیت برای اقتصاد منطقه بسیار حائز اهمیت است.
ویژگی‌های زغال سنگ لیگنیت
لیگنیت در مقایسه با سایر انواع زغال سنگ، کمترین میزان کربن ثابت (بین 25 تا 35 درصد) و بیشترین میزان رطوبت را داراست (معمولاً بین 20 تا 40 درصد وزنی، اما می‌تواند تا 60 تا 70 درصد هم برسد). میزان خاکستر آن نیز متغیر است و می‌تواند تا 50 درصد وزن آن را تشکیل دهد. لیگنیت سطح پایینی از گوگرد (کمتر از 1 درصد) و خاکستر (تقریباً 4 درصد) دارد، اما میزان مواد فرار آن بالاست (32 درصد و بالاتر از وزن) و در نتیجه، انتشار آلاینده‌های هوا از آن زیاد است. ارزش حرارتی لیگنیت تقریباً بین 4000 تا 8300 بی‌تی‌یو در هر پوند است. این ویژگی‌ها، استفاده از ویژگی های لیگنیت را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
دسترسی و فراوانی لیگنیت
لیگنیت از نظر میزان دسترسی، در سطح متوسطی قرار دارد. تقریباً 7 درصد از زغال سنگ استخراج شده در ایالات متحده آمریکا، لیگنیت است. این نوع زغال سنگ به طور عمده در داکوتای شمالی (شهرستان‌های مک‌لین، مرسر و الیور)، تگزاس، می‌سی‌سی‌پی (شهرستان کمپر) و تا حدودی در مونتانا یافت می‌شود.
شورای انرژی لیگنیت اشاره می‌کند که زغال سنگ قهوه‌ای (لیگنیت) نسبت به سایر انواع زغال سنگ، دسترسی آسان‌تری دارد. رگه‌های لیگنیت نسبتاً نزدیک به سطح زمین قرار دارند، به این معنی که نیازی به حفاری‌های زیرزمینی و تونل زدن نیست و خطر تجمع متان یا مونوکسید کربن، که یک نگرانی اصلی در معادن زیرزمینی است، وجود ندارد. این دسترسی آسان به لیگنیت، استخراج آن را مقرون به صرفه‌تر می‌کند.
تولید جهانی لیگنیت
بر اساس گزارش انجمن جهانی زغال سنگ، 10 کشور برتر تولید کننده زغال سنگ قهوه‌ای (لیگنیت) به ترتیب از بیشترین به کمترین عبارتند از: آلمان، ایالات متحده آمریکا، روسیه، لهستان، ترکیه، استرالیا، یونان، هند، جمهوری چک و بلغارستان. در سال 2014، آلمان با تولید 178.2 میلیون تن لیگنیت، بزرگترین تولید کننده جهان بود، در حالی که ایالات متحده 72.1 میلیون تن تولید کرد. این تولید جهانی لیگنیت نقش مهمی در تامین انرژی دارد.
نکات تکمیلی درباره لیگنیت
به دلیل رطوبت بالای لیگنیت، می‌توان آن را خشک کرد تا میزان رطوبت کاهش یابد و ارزش حرارتی سوخت افزایش یابد. فرآیند خشک کردن نیازمند انرژی است، اما همچنین می‌تواند برای کاهش مواد فرار و گوگرد نیز مورد استفاده قرار گیرد. این فرآیند خشک کردن لیگنیت، باعث بهبود کیفیت آن می‌شود.
رتبه‌بندی لیگنیت
بر اساس استاندارد ASTM D388-05 (دسته‌بندی استاندارد زغال سنگ‌ها بر اساس رتبه)، لیگنیت در مقایسه با سایر انواع زغال سنگ، از نظر میزان حرارت و کربن، در رتبه چهارم یا آخر قرار می‌گیرد. این رتبه‌بندی لیگنیت نشان‌دهنده کیفیت پایین‌تر آن نسبت به سایر انواع زغال‌سنگ است.
- شیمی
- علم
