سوخت هاي جامد

مقدمه ۱
مزاياي سوخت هاي جامد ۱
زغال سنگ ۲
انواع زغال سنگ ۳
خواص فيزيكي زغال سنگ ۷
تجزيه زغال سنگ ۱۵
مراحل آماده سازي زغال سنگ ۲۰
تقطير در دماي كوچك ۲۵

تقطير در دماي بزرگ ۲۵
توليد زغال سنگ در جهان ۲۵
منابع ۲۶

مقدمه
مهمترين وقديمي ترين گروههاي سوخت فسيلي ، حالت جامد دارند .اين سوخت ها به دسته هاي مختلفي تقسيم مي شوند .درفرم كلي مي تقسيم كرد [۱]. ازمهمترين سوخت هاي دسته اول چوب، زغال نارس وزغال سنگ وازمهمترين سوخت هاي گروه دوم زغال چوب وكوك را مي توان نام برد . مهمترين سوخت جامد صنعتي ، زغال سنگ است كه از آن به منظورهاي مختلف وخصو

صاً در صنايع توليد آهن وفولاد استفاده مي شود. ازابتداي پيدايش صنعت ، زغال سنگ منبع مهمي براي توليد انرژي بوده است . هرچند از اوايل دهه ۱۹۳۰ م. با دستيابي به نفت وبعد از آن گاز طبيعي به عنوان دو منبع مهم انرژي ، زغال سنگ جاي خود را به اين سوختها داد ، اما هنوز دربرخي از كشورها ، مهمترين منبع انرژي ، زغال سنگ است . ازطريق مقايسه ميزان منابع انرژي

موجود درجهان وسرعت مصرف سوخت هاي فسيلي مي توان پيش بيني كرد كه بشر بار ديگر درآينده ، به زغال سنگ روي خواهد آورد.
مزاياي سوخت هاي جامد به اين شرح است :
۱- براي ذخيره سازي به مخزن خاصي نيازنداردودرواقع هرسطح صافي براي اين كارمناسب است.
۲- درمقاسيه با نفت خام ، داراي هيدروژن كمتري است وازاين رو ارزش حرارتي خالص آن بيشتر از نفت است .
۳- مقدار گوگرد موجود درآن بطور متوسط از نفت كمتر است واز اين رو آلودگي وخوردگي كمتري را سبب مي شود.
۴- خاكستر زغال سنگ عاري از تركيبات واناديوم است ودر نتيجه سبب خوردگي داغ تأسيسات نمي شود .
۵- اندازه دانه هاي آن را مي توان به دلخواه تغيير داد ولذا در جاهاي مختلف قابل استفاده است .
دراين فصل به معرفي اجمالي برخي از گروه هاي مهم سوخت هاي جامد مي پردازيم .
– زغال سنگ
زغال سنگ مهمترين سوخت جامد صنعتي است كه براي توليد انرژي الكتريكي ، احياي فلزات به روش سنتي يا احياي مستقيم ، توليد گاز ، ساختمان سيمان وقند ، ساخت مواد شيميايي وتوليد حرارت مصرف مي شود [۱و۲ ]. زغال سنگ معمولاً بطور لايه ا ي درپوسته زمين ذخيره شده است . اين ماده ازبقاياي گياهان مدفون شده درزير رسوبات نواحي مردابي وباتلاق ها درزمان هاي گذشته بوجود آمده است [۱] . فعاليت هاي شيميايي باكتري ها وفشارهاي كوهزايي ، اين رسوبات را به زغال سنگ تبديل كرده است . روي تمامي زغال سنگ هاي جهان ، صرفنظر اززمان تشكيل، تنه وساقه گياهان بصورت فسيل ديده مي شود. مدفون شدن بقاياي گياهان ونرسيدن اكسيژن به آنها، شرط اوليه واساسي تبديل مواد آلي به جامدات فسيلي است .محل هاي

تشكيل زغال سنگ « تورب زا ر» ناميد مي شود . درباره نحوه مدفون شدن مواد گياهي درزير زمين وتشكيل مناطق تورب زار دو نظريه وجود دارد [۱و۲] . برطبق نظريه اول يا نظريه برجا ، محل پيدايش زغال سنگ دقيقاً همان جايي است كه گياهان درآنجا رشد كرده ومدفون شده اند. تمامي رگه هاي باارزش زغال سنگ ازاين نوع است . نظريه دوم يا نظريه نابرجا براين اساس است كه مواد

گياهي ، قبل از رسوب كردن ومدفون شدن دراثر جريان آب رودخانه ها ازجايي به جاي ديگر منتقل شده ودر محل هايي تجمع كرده اند. اين زغال ها محتوي درصد زيادي از كاني هاي مختلف هستند و به همين جهت استفاده از آنها فعلاً مقرون به صرفه نيست. در مناطق تورب زار، فشار و دما به حدي نيست كه ساختار سنگ هاي همراه را تغيير دهد و تنها تورب را به زغال سنگ قهوه ا ي و سپس درخشان تبديل مي كند. زغال سنگ هاي ايران مربوط به دوره ژوراسيك (حدود ۱۸۱ ميليون سال پيش) ودوره كرتاسه (حدود ۱۳۵ ميليون سال پيش) هستند [۲ و ۳].
– انواع زغال سنگ
صرفنظر از تأثيرات ناشي از اندازه و مقدار خاكستر يا ديگر ناخالصي هاي موجود در زغال سنگ، اساساً تقسيم بندي گروه هاي مختلف زغال سنگ بر مبناي كيفيت ماده زغال انجام مي گيرد [۱]. از نظر تركيب شيميايي، انواع زغال سنگ را با همديگر مقايسه كرد [۴].
اكنون به اختصار به شرح گروه هاي زغال سنگ مي پردازيم.
الف) زغال سنگ ليگنايت (قهوه ا ي)
ليگنايت از جوان ترين زغال سنگ هاست و رنگ قهوه ا ي متمايل به سياه دارد. اين زغال، مرحله انتقال زغال نارس (ليف) را به زغال سنگ نشان مي دهدو اليافي شبيه به چوب دارد. اين زغال سنگ پايين ترين درجه زغال سنگ هاي خالص است و معمولاًدر حالت خشك و بدون خاكستر داراي حدود ۶۰ تا ۷۵ درصد كربن و نزديك به ۲۰ تا ۲۵ درصد اكسيژن است . اين زغال معمولاً

حاوي موادي مانند خاكستر، رطوبت گوگرد و مواد فرار فراوان است و در حالت خشك شده در هوا حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد رطوبت دارد. به طور كلي ميزان كربن ليگنايت بيشتر و هيدروژن آن كمتر از چوب است. ارزش حرارتي ليگنايت معادل ۵/۱۲ تا ۵/۱۳ مگاژول بر گيلوگرم است كه به علت كوچكي ، استفاده از ليگنايت در صنعت ذوب فلزات را ناممكن مي سازد. علاوه بر اين وجود م

قدار زيادي رطوبت و گوگرد در بعضي از انواع ، ارزش حرارتي ليگنايت را بازهم كوچكتر مي كند.
ليگنايت جسمي است نمگير كه با شعله ا ي بلند و دوزا مي سوزد. انتقال آن در مسير طولاني ميسر نيست و در اثر انبار كردن خرد مي شود و ممكن است شعله ور گردد. با حرارت دادن ليگنايت در نبود هوا مي توان موادي نظير گاز، كوك، بنزين، روغن هاي سنگين و آمونياك به دست آورد. از زغال قهوه ا ي در صنايع برق و شيمي مي توان استفاده كرد.
ب) زغال سنگ بيتومينه (قيردار)
بيتومينه به رنگ سياه يا خاكستري تيره است و ظاهري راه راه دارد. وزن مخصوص آن از زغال سنگ قهوه اي بيشتر و در حدود ۳/۱ تا ۵/۱ است. اين زغال سنگ ۷۵ تا ۸۵ درصد كربن دارد و مواد فرار آن كمتر از ليگنايت است. خاكستر زغال سنگ قيردار ۵ تا ۱۰ درصد و رطوبت آن بين ۵ تا ۸ درصد متغير است. حد پايين ارزش حرارتي بيتومينه از انواع ديگر زغال سنگ بيشتر و بين
۹/۲۰ تا ۲/۲۷ مگاژول بر كيلوگرم است.
بيتومينه از ليگنايت فشرده تر است و در حمل و نقل كمتر خرد مي شود و به ندرت مشتعل مي گردد. به هنگام سوختن شعله زرد رنگ دارد و بوي قير مي دهد. مصرف اين زغال از ساير انواع بيشتر است و در تهيه سوخت هاي گازي و مايع ، توليد انرژي الكتريكي، و تهيه كوك متالورژي بكار مي رود. اين زغال بر حسب خاصيت كوك شوندگي ، به سه دسته قابل تقسيم است : كوك شو ، نيمه كوك شو و كوك نشو .
نوع كوك شو (چرب شعله كوتاه) ، در برابر حرارت فوري نرم شده و حالت خميري به خود مي گيرد. در حدود ۹۰۰ درجه سانتي گراد مواد فرار خود را از دست مي دهد و پس از سرد شدن به جسم سخت و سياه رنگي به نام كوك تبديل مي شود. نوع كوك نشو (چرب شعله بلند) به سهولت مشتعل مي گردد و بدون اينكه به حالت خميري در آيد ، باقيمانده پودر مانندي بر جاي مي گذارد.

زغال هايي كه ويژگي آنها حد مياني ليگنايت و بيتومينه است ، زغال هاي زير بيتومينه (نيمه قيردار) ناميده مي شوند. اين زغال ها رطوبت و مواد فرار زيادي دارند و خاصيت كوك شدن ندارند . گونه خشك و بي خاكستر آنها ۷۵ تا ۸۳ درصد كربن و ۱۰ تا ۲۰ درصد اكسيژن دارد.
ج) زغال سنگ آنتراسيت (درخشان)
آنتراسيت قديمي ترين نوع زغال سنگ است . اين زغال از ساير انواع زغال سنگ سخت تر و محكم تر بوده و رنگي سياه با جلاي ويژه دارد و در اثر مالش دست را كمي سياه مي كند. ميزان كربن ثابت زغال درخشان از ساير انواع زغال سنگ زيادتر بوده و بيش از ۹۳ درصد است. مواد فرار آن نيز معمولاً از ۶ درصد كوچكتر است. زغال درخشان خاصيت كوك شوندگي ندارد و پس از احتراق ب

ه شكل پودر در مي آيد. ارزش حرارتي اين زغال به طور متوسط حدود ۹/۲۰ تا ۸/۲۸ مگاژول بر كيلوگرم است. اين زغال سنگ به سختي مشتعل مي شود و به علت كوچكي مواد فرار ، شعله ا ي كوتاه و متمايل به آبي دارد و به آرامي مي سوزد. به همين علت زغال درخشان براي مصارف خانگي مناسب بوده و به هنگام انبار كردن نيز خرد نشده و خودبه خود مشتعل نمي شود .زغال سنگ هايي كه از نظر ويژگي در حد واسط بين بيتومينه و آنتراسيت ، نيمه آنتراسيت ناميده مي شوند. اين زغال ها بين ۹۰ تا ۹۳ درصد كربن، ۱۰ تا ۲۰ درصد مواد فرار و ۲ تا ۴ درصد اكسيژن دارند. برخي از انواع نيمه آنتراسيت ها قابليت كوك شوندگي دارند. اين زغال ها را با نام هاي نيمه بيتومينه ، لاغر ، قيردار خشك و زغال مولد بخار نيز مي خوانند.
– خواص فيزيكي زغال سنگ
انواع مختلف زغال سنگ خواص فيزيكي متفاوتي دارند. برخي از اين خواص نظير تخلخل در مطالعات مربوط به نحوه تشكيل زغال سنگ مورد استفاده قرار مي گيرند . برخي ديگر نظير وزن مخصوص، حين استفاده ويژگي خود را آشكار مي كنند.
الف) تخلخل
زغال سنگ جسمي متخلخل با منافذ مويينه و سوراخ هايي با اندازه هاي مختلف و ساختاري اسفنجي است كه در نتيجه مايعات و گازها را به راحتي درون خود نفوذ مي دهد . به طور كلي دو نوع حفره در زغال سنگ ها وجود دارد . در نوع اول قطر متوسط حفره ها تا A 500 درجه بوده و سطح داخلي آنها بيشتر از gr/m2 1 نيست . در نوع دوم قطر متوسط حفره ها حدود A15-5درجه بوده و سطح داخلي آنها به حدود gr/m2 200 مي رسد. براي اندازه گيري ميزان تخلخل ، از نفوذ مايعات به درون زغال سنگ مي توان استفاده كرد . نسبت حجم خلل و فرج به حجم حقيقي زغال سنگ كسر تخلخل ناميده مي شود . به علت وجود تخلخل ، چگالي ظاهري زغال سنگ ( َd) از چگالي واقعي آن (d) كمتر است . اگر m جرم نمونه زغال باشد، كسر تخلخل عبارت خواهد بوداست از :

همانطور كه ديده مي شود ، ميزان تخلخل در انواع زغال سنگ بسيار متفاوت بوده وبراي نمونه داراي ۸۸ تا ۸۹ درصد كربن ، حداقل خود را داراست. هرچه كربن ازاين مقدار كمتر شود، ميزان تخلخل ونيزپراكندگي بيشتر خواهد شد.
مجموع سطوح حفره هاي داخل زغال سنگ را مي توان با اندازه گيري گرماي تر شدن محاسبه كرد [۱] . هرگاه زغال سنگ گاززدايي شده ا ي را درسيالي قرار دهيم ، جذب سطحي سش مي يابد . دراين آزمايش بهتر است ازماده آلي با اندازه مولكولي كوچك استفاده شود تا بتواند وارد حفره هاي بسيار ريز زغال شده وجايگزين لايه متاني شود كه اغلب روي سطوح تازه زغال سنگ ها وجود دارد.استفاده از بخار متانول بر ديگرروش ها برتري دارد [۲] زيرا گرماي ترشدن را به سرعت آزاد كرده واندازه گيري هاي دقيق كالري متري را امكان پذير مي سازد. هرچه سطح دروني زغال بيشتر باشد گرماي ترشدن نيز بيشتر خواهد بود. اين مقدار از حدود J/gr 33 براي آنتراسيت تا حدود J/gr 74 براي يك زغال سنگ غيرقابل كوك شدن داراي ۸۰ درصد كربن تغيير مي كند [۱] . حجم خلل وفرج زغال هاي قيردار ۱۰ تا ۲۰ درصد است كه ۳ تا ۱۰ درصد آن به لوله هاي مويين تعلق دارد. با توجه به اينكه سطح دروني اين زغال ها بين ۳۰ تا ۱۰۰ مترمربع درازاي هرگرم است ، پس قطر لوله هاي مويين آنها بايد حدود A400 درجه باشد.
ب) وزن مخصوص و قابليت ذخيره سازي
وزن مخصوص زغال سنگ تابع نسبت مواد سوختني و ميزان خاكستر است. خاكستر چگالي بيشتري از مواد سوختني دارد و از اينرو، اثر زيادي بر وزن مخصوص توده زغال مي گذارد. وزن مخصوص زغال سنگ هاي بيتومينه در گسترة ۲۷/۱ تا ۴۵/۱ (گرم بر سانتي متر مكعب) قرار دارد. زغال سنگ آنتراسيت حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد از بيتومينه فشرده تر بوده و وزن مخصوصي بين ۴/۱

تا ۷/۱ دارد. تغييرات وزن مخصوص با هيدروژن مخصوص درزغال سنگ رابطه تقريباً خطي دارد.

چگالي توده زغال سنگ و قابليت ذخيره سازي آن تابع عوامل متعددي است كه عبارتند از :
اندازه مواد، درجه زغال، شكل ذرات، ميزان آب آزاد موجود در زغال، شكل محفظه مورد استفاده و روش ذخيره سازي. با افزايش درصد كربن ، وزن مخصوص زغال سنگ افزايش مي يابد. در يك درجه زغال خاص ، وزن مخصوص زغال تر بيشتر از خشك است . از اين ميان شكل ذرات زغال سنگ اهميت كمتري دارد، چون از يك زغال تا زغال ديگر تغيير چنداني نمي كند.
ج) خواص حرارتي
يكي از مهمترين ويژگي هاي سوخت هاي مختلف و از جمله زغال سنگ ها ارزش حرارتي آن هاست [۱]. زغال سنگ ها داراي اكسيژن، رطوبت، ازت، كربن هيدروژن، خاكستر و عناصر ناخواسته ديگر هستندو از آنجا كه فقط كربن و هيدروژن آن ها قابل سوختن است، ارزش حرارتيشان معادل مجموع ارزش حرارتي كربن و هيدروژن موجود در آنها است . وجود عناصر ناخواسته از ارزش حرارتي زغال سنگ ها مي كاهد. از انجا كه هيدروژن ارزش حرارتي بزرگتري نسبت به كربن دارد، با كاهش درجه زغال يعني كاهش ميزان كربن، نخست، ارزش حرارتي افزايش يافته و سپس به علت افزايش اكسيژن كاهش مي يابد.
هرچند فرمول هاي متعددي براي مرتبط ساختن ارزش حرارتي زغال سنگ ها با تركيب آن ها، پيشنهاد شده ولي بهتر است براي اندازه گيري ارزش حرارتي از بمب كالري متر مستقيماً استفاده

شده و آزمايش هاي استاندارد انجام شوند.

وقتي كه زغال سنگ براي تهيه گاز يا كوك، تقطير شود، تغييرات حرارتي اندكي در آن ايجاد مي شود. در اين عمل ساختار پيچيده زغال به ساختارهاي ساده تري شكسته مي شود و از آنجا كه حرارت تشكيل ساختار اوليه و ساختارهاي نهايي در محصولات تقطير متفاوت است، عمل تقطير مي تواند گرمازا يا گرماگير باشد. البته دما مي تواند نقش عمده ا ي در حرارت حاصل از تقطير يا حرارت لازم براي آن داشته باشد. به طور كلي ليگنايت و زغال هاي جوان تر نسبت به زغال هاي قديمي تر، گرما زايي بيشتري دارند. گرمازايي تا حدودي تابع ميزان اكسيژن موجود در زغال است.

در كمتر۶۰۰درجه Cبرخي از زغال ها گرماگيرند و برخي ديگر گرما زا، ولي بالاي اين دما تمايل بيشتري به گرماگيري وجود دارد و در بيشتر از ۸۰۰درجهC اين پديده شديد مي شود. به عنوان مثال، گرماي عمليات تقطير چند زغال در دماي۷۰۰ درجهC به اين شرح است:
ليگنايت ۷۳۰+تا ۱۳۵۱+ ژول بركيلوگرم و بيتومينه : ۱۲۶ + تا ۲۳۸- ژول بركيلوگرم (علامت+ نشانه گرماگير بودن و علامت – نشانه گرمازا بودن عمليات است).
ظرفيت حرارتي زغال سنگ در فرايند تقطير مورد توچه قرار مي گيرد. براي اندازه گيري ظرفيت حرارتي مي توان از روش هاي مستقيم يا از متغيرهاي ضريب نفوذ و ضريب هدايت حرارتي استفاده كرد. مقدار ظرفيت حرارتي دو نوع زغال سنگ بدون رطوبت و بدون خاكستر ، در دماي معمولي چنين بدست آمده است:
آنتراسيت: J/gr.0k 96/0-92/0و بيتومينه، J/gr.0k 09/1- 1. ظرفيت حرارتي زغال سنگ با افزايش مواد فرار و نيز كاهش نسبت C/H افزايش مي يابد. ارتباط ظرفيت حرارتي با مقدار خاكستر يا رطوبت موجود در زغال به صورت خطي است و براي محاسبه تأثير تركيب شيميايي مي توان از فرمول هاي مربوط استفاده كرد به عنوان مثال براي كوك روابطي به صورت زير داده شده است.
+++++++++++++++++++++++++++++++
+++++++++++++++++++++++++++++++
كه در آن A ميزان خاكستر موجود در كوك است.
ضريب هدايت حرارتي زغال سنگ ها تابع ميزان تخلخل و ساختار مويينه آن هاست . در دماي محيط ضريب هدايت حرارتي تقريباً در گستره mK/W35/0-23/0 تغيير مي كند.با افزايش دما، در اثر بروز تابش بين سطوح خلل و فرج، ضريب هدايت حرارتي زغال افزايش مي يابد، به طوري كه در دماي ۸۰۰ درجهC هدايت حرارتي به mK/W2-1 تبديل مي شود [۲]. فرمول هاي مختلفي براي تعيين ميزان متوسط ضريب هدايت حرارتي زغال سنگ ها در عمليات تقطير پيشنهاد شده است . به

عنوان مثال اگر t دماي تقطير باشد، متوسط ضريب هدايت حرارتي زغال سنگي كه به كوك با چگالي r تبديل مي شود،در گسترده حرارتي ۰-t با اين رابطه قابل محاسبه خواهد بود [۱].
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
كه در آن t بر حسب درجه C و K برحسب درجه C/S / cm/ J بيان مي شود.
د) خواص الكتريكي ، مغناطيسي و نوري
در فرآيندهايي از تقطير زغال سنگ به طريق الكتريكي انجام مي گيرد، هدايت الكتريكي يا مقاومت ويژه زغال سنگ و كوك از اهميت خاصي برخوردار است . زغال سنگ يك نيم رساناست و هدايت الكتريكي انواع خشك آن خيلي كم است ولي با افزايش دماي زغال به طور نمايي زياد مي شود. در واقع اين افزايش ناشي از تغيير ساختار كربن است كه در بالاي ۶۰۰درجه C شتاب بيشتري پيدا مي كند. به علت تشكيل لايه آب، هدايت الكتريكي زغال با افزايش رطوبت افزايش مي يابد. مقاومت ويژه زغال هاي بيتومينه در گستره ۱۰۶×۴ تا ۱۰۷ ×۵ اهم- سانتيمتر تغيير مي كند [۱] . ثابت D اليكتريك زغال نيز با تغيير ساختار در طي مراحل گرم كردن، به شدت تغيير مي كند. اين تغيير تابع درصد كربن زغال است و در ۸۸ درصد كربن حداقل است.
خواص مغناطيسي زغال بسيار مهم است. اندازه گيري هاي مختلف نشان داده است كه در زغال سنگ، راديكال هاي آزاد (مولكول هايي كه يكي از اتم هاي آنها يك ظرفيت كمتر دارد) وجود دارند. بيشترين غلظت اين راديكال ها يك در ۱۰۰۰ است كه در زغال سنگ حاوي ۹۲ درصد كربن اتفاق مي افتد [۷].
خواص نوري زغال مانند قابليت انعكاس سطوح نيز از اهميت زيادي برخوردار است. اين قابليت را با ضريب انعكاس (IOR) نشان مي دهند. اين ضريب با افزايش درجه زغال افزايش مي يابد و لذا معياري براي تشخيص درجه زغال است. با افزايش درجه ، خاصيت نيم رسانايي زغال نيز تقويت مي شود.
هـ) حلاليت
حلال هاي آلي مختلفي براي حل سازي جزئي زغال سنگ بكار مي روند. درجه حل شوندگي بستگي به نوع حلال دارد و از حدود ۱/۰درصد براي بنزن سرد تا ۳/۴۷ درصد براي كوئينولين جوشان تغيير مي كند [۱]. براي رسيدن به حد اكثر حل شوندگي ، بايد ذرات بسيار ريز زغال سنگ را در دماي معادل نقطه جوش حلال يا تحت فشار بدان افزود. حل كردن زغال سنگ در حلال به منظور حذف اجزاي ناخواسته و بهبود خواصي نظير قابليت كوك شوندگي انجام مي شود . دو حلال معروف عبارتند از: پيريدين در دماي ۱۱۸ درجهC و بنزن تحت فشار در دماي ۲۷۵ درجه C. حل شوندگي زغال سنگ در پيريدين تابع نوع زغال است و از ۵/۷ تا ۴۲ درصد تغيير مي كند. اين گسترده براي بنزن تحت فشار معادل ۵/ ۳ تا ۲۱ درصد است. تأثير ساير حلال ها نيز با نوع زغال تغيير مي كند. برخي از حلال هاي مهم عبارتند از:استون تا ۳ درصد، آنيلين تا ۱۲ درصد، فنل تا ۳۵ درصد،تترالين تا ۴۵ درصد،الكل،دي سولفيدكربن و اتر هر سه كمتر از ۱درصد.
ط) ساختار
آزمايش هاي پراش اشعه ايكس وجود تعداد كمي ازخطوط مربوط به ساختار گرافيت را درتصوير پراش زغال سنگ آشكار مي سازد. شش وجهي هاي مركب ازورقه هاي موازي با اتم هاي كربن در رئوس مجاور هم ، اين ساختار را تشكيل مي دهد. طول ضلع شش وجهي ها ۴۲/۱ انگستروم وفاصله بين ورقه ها حدود ۳/۳ انگستروم است . اما ساختار زغال سنگ كاملاً بلوري نيست وتنها شامل نواحي جزئي حاوي بلورهاست . اين نواحي را كريستاليت مي گويند. كريستاليت از روي هم قرار گرفتن چندين ورقه موازي متشكل از اتم هاي كربن ( شبه گرافيت ) بوجود مي آيد. برخلاف گرافيت ، اين صفحات داراي جهت منظم نبوده ودر نتيحه نيروي اتصال بين آنها خيلي كمتر از نيرو

ي اتصال درگرافيت است .
برحسب درجه زغال سنگ ، ويژگي اين كراستاليت ها بصورت زير تغييرمي كند [۲] :
۱- درزغال سنگ هاي ليگنايتي (شعله دار) كريستاليت ها كوچك اند و از تعداد كمي ورقه به

هم پيوسته تشكيل شده اند. فاصله بين ورقه هاي اين كريستاليت ها خيلي بيشتر از فاصله مربوط به گرافيت است.
۲- در زغال هاي بيتومينه (چرب) فاصله بين ورقه هاي كريستاليت ها كمي بيشتر از فاصله مشابه در گرافيت است.
۳- در زغال هاي آنتراسيت تعداد ورقه ها بيشتر و گسترده تر بوده و قطري به اندازه ۱۵ تا ۱۶ انگسترم دارند. اين ورقه ها مي توانند محتوي ۳۰ تا ۴۰ هسته شش وجهي باشند. فاصله بين ورقه ها خيلي نزديك به فاصله مربوط به گرافيت (حدودA4/3 درجه) است. در مجموع با افزايش درجه زغال، فاصله بين ورقه هاي سازنده كاهش يافته و ساختار به شبكه گرافيت نزديكتر مي شوند.
۴- در زغال هاي پست ،كريستاليت ها به گونه ا ي نا منظم در كنار هم قرار مي گيرند .
– تجزيه زغال سنگ
آگاهي از مقدار عناصر سازنده زغال سنگ در مواردي از قبيل محاسبه ميزان احتراق، موازنه انرژي و طراحي كوره ضرورت مي يابد [۸]. تجزيه زغال سنگ به دو روش انجام مي گيرد. در روش اول كه تجزيه مستقيم (تقريبي) ناميده مي شود، درصد رطوبت، خاكستر مواد فرار و گاهي مقدار گوگرد اندازه گيري مي شوند و تفاضل اين مجموعه از عدد ۱۰۰، مقدار كربن ثابت زغال را بدست مي دهد [۱]. اين روش بسيار ساده بوده و اغلب به كار مي رود . در روش دوم كه تجزيه دقيق نام دارد ، با استفاده از نمونه زغال مناسب، مقدار عناصر كربن ، هيدروژن، گوگرد، نيتروژن و اكسيژن اندازه گيري مي شوند. در مواردي كه دقت زياد لازم است ، بايد محاسبات بر اساس زغال عاري ازمواد معدني صورت پذيرد؛ ولي براي مواردي كه زغال داراي خاكستر اندكي است، بهتر است محاسبات بر اساس زغال خشك عاري از خاكستر انجام گيرد.
در سطرهاي بعد به تشريح مختصر نحوه تجزيه اجزاي مختلف موجود در زغال سنگ مي پردازيم.
الف) خاكستر. ميزان خاكستر موجود در زغال معمولاً از طريق سوزاندن وزن معيني از زغال در دماي مناسب و اندازه گيري مجدد وزن آن تعيين مي شود. وزن نمونه حدود ۱ تا ۲ گرم است و دماي ۷۰۰ تا ۷۵۰ درجه سانتيگراد براي اين منظور بكار مي رود [۷]. عامل اصلي در بروز تغيير در مقدار خاكستر، ميزان گوگرد باقي مانده در زغال است. اگر در زغالي با درجه زياد، ميزان معدني پيريت و كربنات كوچك باشد، گوگرد باقي مانده بحراني نيست و خاكستر شدن به سرعت روي مي دهد. ولي اگر ميزان پيريت و كليسيت قابل توجه باشند، ابتدا پريت در دماهاي كم تجزيه مي شود و

سپس تجزيه كربنات روي مي دهد. از اين رو گوگرد كمتري در زغال باقي مي ماند تا با بازهاي تشكيل شده در دماهاي زياد واكنش انجام دهد. در اين عمليات بايدگردش هواي آزاد در سيستم وجود داشته باشد تا اجزاي معدني زغال كاملاً به اكسيد تبديل شوند.