Kömür Nedir? Kömürleşme Nedir? Kömür Çeşitleri

27352

Kömür Nedir Nasıl Oluşur?

Kömür homojen olmayan, kompakt, çoğunlukla lignoselülozik bitki parçalarından meydana gelen, tabakalaşma gösteren, içersinde çoğunlukla C, az miktarda H – O – S ve N elementlerinin bulunduğu ama inorganik (kil, silt, ,z elementleri gibi) maddelerinde olabildiği, bataklıklarda oluşan, kahverengi ve siyah renk tonlarında olan, yanabilen, katı fosil organik kütlelerdir. Kömürler yakıt hammaddesi oldukları gibi, değişik amaçlarda (kok yapımı, kimyasal madde üretimi gibi alanlarda) da kullanılırlar. Kömürler, bataklık ortamlarda, uygun (nemli ve sıcak iklimin bulunması, yeterli organik maddenin ortama gelmesi, bataklık suyunun Ph şartlarının 4-5 civarında bulunması, bataklığın malzeme gelimi ile birlikte aşağı doğru çökelmesi, bataklığın zamana bağlı olarak örtülmesi gibi) şartların sağlanması durumunda, bitki parçalarının bozuşması, parçalanması, bataklık suyu ile bir jel haline gelmesi, bazı kimyasal reaksiyonlar sonucu bu organik malzemenin fiziksel ve kimyasal değişikliklere uğraması sonucu meydana gelirler.

Kömürleri meydana getiren bataklıkların geliştiği ortamlar;

– Deltalar (en kalın kömür damarlarının oluştuğu ortamlardır),

– Göller (Göl kıyıları, kalın kömür damarlarının meydana geldiği uygun bataklık ortamlardır),

–  Lagünler ( Deniz etkisinin olduğu ince kömür damarcıklarını meydana getirirler),

– Akarsu taşma ovaları (İnce kömür damarcıklarını oluştururlar).

Kömürleşme (“Coalification”) olayı

Çoğunlukla bitkisel maddeler ya da bitki parçaları uygun bataklık ortamlarda birikip, çökelir ve jeolojik işlevlerle birlikte yer altına gömülürler. Yerin altında, bu organik kütleler, gömüldükten sonra, önceleri gömülmenin oluşturduğu basınç şartları, daha sonrada ortamın ısısal şartlarından etkilenirler. Bu etkilenme sonucu bu organik maddenin bünyesinde fiziksel ve kimyasal değişimler meydana gelir. Önceleri turba olarak adlandırılan ve kömürlerin ataları olarak bilinen bu organik maddeler zamanla daha koyu renklere sahip olur ve daha sert yapıya sahip olurlar. Sıcaklık ve basınç şartlarının bu kütlelere etkimesi sonucu, bu ortamdan, sırasıyla önceleri (turbadan-taşkömürü aşamasına kadar) su ve su buharı, karbon dioksit (CO2), oksijen (O2) ve en ileri aşamalarda hidrojen (H2) (antrasit aşamasında) uzaklaşır. Tabii ki bu süreçte ideal şartlar ve ortamın ısısal şartlarının uzun bir dönem içersinde (binlerce yıl) baskın olması ve artması gerekmektedir. yer ısısı her 30 metrede 10 C artmaktadır. Şüphesiz sıcaklık artışı ideal ve normal şartlar için geçerlidir. BU şartların dışında (volkanik faaliyet, fay hareketleri, radyoaktif elementlerin bulunduğu ortamlarda) yerin ısısı olağan üstü bir şekilde ve normalden çok fazla bir şekilde artmaktadır. Yerin ısısı arttıkça önceleri “turba” olarak adlandırılan ama kömür sayılmayan bu organik madde, önce “linyit” daha sonra “alt bitümlü kömür”, sonra “taşkömürü”, “antrasit” ve en sonunda şartlar uygun olursa “grafit” e dönüşür. Bu ilerleyen olgunlaşma sürecine “Kömürleşme (“Coalification”)” denmekte, her seviyeye de “kömürleşme derecesi” (“Rank”)” denmektedir. Kömürler şüphesiz içlerinde kil, silt, kum ve değişik oranlarda inorganik (mineral) madde bulundururlar. Kömürlerin içersinde bulunan bu inorganik maddeler kömürün kalitesini direkt olarak negatif yönde etkilerler. Bir kömürün kalitesi, kullanıldığı alana göre farklı anlamlar içerebilir. Örneğin; kok imalinde en kaliteli kömür, şişebilen, gözenekli hale gelebilen ve dayanıklı olabilen, okside olmamış kömürler en iyi kömürlerdir.Yakıt hammaddesi olarak kömürün koklaşması bir anlam ifade etmez, en aranan özellik fazla ısısal niteliğe sahip olmasıdır. Kömürü sıvılaştırma işlemine tabi tuttuğumuzda ise en aranan özelliği uçucu maddesinin fazla olası vs. gelmektedir. Ama tümünde inorganik madde istenen bir bileşen değildir.

Kömürlerin (“A.S.T.M”) Sınıflaması

Kömürler bir çok değişik sınıflamalara tabi tutulurlar. Avrupalılar kömürü “sert kömür (linyit üzerindeki kaliteli kömürler)”, “kahverengi kömür” olarak sınıflandırılırlar. En yaygınca kullanılan sınıflama şüphesiz, aşağıdaki çizelgede bulunan A.S.T.M (1983) ve uçucu madde, kalori değerini esas alan sınıflamadır. Bir inorganik maddeyi iyi tanımlayabilmek için bazen bu sınıflamalar yetmemekte ve organik petrografik incelemeleri de dikkate alınmaktadır. Ancak kömürlerin kömürleşme dereceleri de en doğru şekilde yansıma değerleri ile ortaya konabilmektedir. Bu değerlerin yanında çevre açısından kirletici unsuru olan bazı iz element içeriklerinin (Arsenik, Kadmiyum gibi) bilinmesi de önemlidir. Kömürlerin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Kömürler gevrek, kırılgan, yanabilen, içerisinde organik maddeler dışında değişik özellikte inorganik maddeler de içeren tortul kayaçlar dır. Kömürlerin fiziksel özelliklerinden ziyade halk arasında kimyasal özellikleri çok kullanılmaktadır.

komurlesme-derecesi

Kömürlerin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Kömürler gevrek, kırılgan, yanabilen, içerisinde organik maddeler dışında değişik özellikte inorganik maddeler de içeren tortul kayaçlar dır. Kömürlerin fiziksel özelliklerinden ziyade halk arasında kimyasal özellikleri çok kullanılmaktadır.

Kömürlerin Fiziksel Özellikleri

Gözeneklilik (Porozite): Kömürlerin tümü boyutları birkaç mikron ile birkaç milimikron arasında değişen boşluklara sahiptirler. Kömürün fazla gözenekli olması çabuk yanmasına ve okside olmasına neden olur. Ayrıca kömürün gaz ve sıvılarda şişme özelliği, koklaşma için iyi bir ölçüdür. Nem miktarları yüksek olan kömürler, yüksek gözenekliliğe sahiptir. Yani, genç kömürlerin gözenekliliği yüksektir. Linyitlerin gözenekliliği % 27 – 37 arasında ölçülmüştür. Gözeneklilik koklaşan kömürlerde minimumdan geçtikten sonra antrasitlere doğru az da olsa bir artış göstermektedir. Karbon yüzdesi 95’ten 89’a düşerken, gözeneklilik yüzdesi de 10’dan 1’e inmektedir. En az gözenekli kömürler karbon miktarı % 85 dolayında olanlardır.

Yoğunluk: Bir kömürün yoğunluğu sabit karbon, uçucu madde, nem ve içerdiği kül miktarına bağlıdır. Kömürün külü arttıkça yoğunluğu da artar. Ancak bu artışlar birbiriyle doğru orantılı değildir (Kural 1988). Bazı kömürlerin yoğunlukları şu şekildedir. Linyit, 0,50-1,30 g/cm3 , Bitümlü kömürler 1,15-1,50 g/cm3 , Antrasit 1,40 – 1,70 g/cm3

Adsorpsiyon: Kömür oda sıcaklığında su buharı, etil alkol ve benzen buharlarını emebilir. Linyit kömürleri kimyasal yapı bakımından gaz ve buhar adsorpsiyonuna elverişli kömürlerdir. Ocaktan çıkan linyit kömürü hacminin 1,5 katı hava ve CO2 adsorbe edebilir.

Rutubet: Kömürler kömürleşme derecelerine göre farklı oranlarda rutubet içerirler. Ocak çıkışı taşkömürü % 1 – 3, sert linyitler % 20-30, yumuşak linyitler % 40 – 50 ve turbalar ise % 60’ın üzerinde rutubet içerirler.

Renk ve çizgi rengi: Linyitler açık kahverengi ile koyu kahverengi arasındadır. Üst sınıftaki kömürlerde ise, siyahın açıktan koyuya kadar değişen çeşitli tonlarına rastlanır. Çizgi rengi, bitümlü kömürlerden daha düşük dereceli kömürlerde kahverengi tonlarındadır. Bitümlü ve daha yüksek dereceli kömürlerin çizgi rengi ise, kahverengi ve siyah arasında değişir.

Parlaklık: Kömürler arasında en parlak olanı antrasittir. Linyitlerin genellikle mat ve toprağımsı bir görünümleri vardır. Kömürün kalitesini parlaklığa göre karşılaştırmak hatalı sonuçlar verebilir. Mat olan bir kömür, parlak olan bir kömürden daha iyi yanma özelliğine ve daha yüksek ısıl değere sahip olabilir.

Sertlik: Kömürün sertliği karbon uçucu madde oranlarına göre değişir. Kömürler arasında en yumuşak olanı linyit, en sert olanı antrasittir.

Elektriksel özellikler: Genellikle yalıtkan olarak bilinmelerine karşılık, özellikle yüksek sınıflı kömürler yarı iletken özellik gösterirler. Yapılan araştırmalar, bu özelliğin kömürdeki aromatik tabakalar arsındaki yük aktarımının bir sonucu olduğunu göstermiştir. Kömürleşme derecesi arttıkça yani uçucu madde azaldıkça, özellikle % 87 karbon oranında sonra iletkenliğin arttığını söylemek mümkündür.

Plastikleşme: Kömürün ısıtılması sırasında oluşan yumuşama, ergime, hacmin azalması ile artması ve katılaşma olaylarının tümüne “kömürün plastikleşme özellikleri” denir. Kömürün plastikleşme derecesi, kömürleşme derecesi ile yakından ilgilidir. Kömürün ısıtılma hızı yükseldikçe kömür plastik derecesi artmaktadır.

komur-cesitleri

Kömürlerin Yansıma Özellikleri

Kömürlerde Rmax, Rmean, Rrandom ve Rmin yansıma değerleri ölçülmektedir. Yansıma değerleri bir havza kömürlerinin gerçek kömürleşme derecelerini bize vermekte, geçmişte geçirmiş oldukları diyajenetik özellikleri (maruz kaldıkları ısısal değerleri) direkt olarak bize sunmaktadırlar.

Kömürlerin Rmax değerleri o ortamın geçmişten, günümüze kadar geçirmiş olduğu en yüksek ısısal değerleri direkt olarak aşağı yukarı vermektedir. Buradan elde edilen bilgiler bize o ortamın ne tür baskılar altında kalmış olduğunu ve ne tür özelliklere sahip olduğunu açıklamaya yardım etmektedir. Vitrinit yansıma değerlen petrol ve doğal gaz aramalarında kullanılmaktadır. Petrol aramalarında petrol içeren formasyonların üzerindeki, tortul özellikte kayaçlarında bulunan herhangi bir ağaç vs. parçası üzerinde yaptığımız ölçümler bize bu ortam da ne tür hidrokarbon (ağır sıvı, sıvı, gaz, veya hiçbir şeyin) bulunabileceğine veya bulunamayacağına çok büyük yardımlar sağlamaktadır. Yansıma değerlen kömürün doğal halde, yerin altında bulunma derinliğine bağlı olarak değişebilmektedir. Daha derinde bulunan kömürlerin daha fazla “jeotermal gradyan” dan etkilenmesi yüzünden, daha yüksek kömürleşme değerleri göstermesi doğaldır (“Hilt Yasası”). Kömürlerin yansıma değerini arttıran diğer unsurlar, ortamdaki yerin ısısını arttıran dağ oluşumlan, volkanik faaliyetler, diri fay hareketleri, ortamda bulunabilecek radyoaktif mineraller vs. dır.

Kömürlerin Kimyasal Özellikleri

Kömürlerin kalitesi ve özelliklerini ortaya koyan kalori (ısısal), kısa ve elementel analizleridir. Bunun yanında kömürlerde iz element analizleri de yapılabilmektedir. Kömürün sınıflandırılmasında da esas alınan sabit karbon miktarı, ısıl değer, nem, uçucu madde, hidrojen ve oksijen miktarları kömür türlerine göre farklılıklar gösterir. Kömürün oksitlenmeye ve indirgenmeye olan tepkileri, piroliz esnasındaki davranışları ve organik çözücüler içindeki çözünürlüğü kimyasal açıdan en belirleyici özellikleridir.

Kömür Çeşitleri

Taş kömürü: Antrasit kadar da olmasa bile 200-250 milyon senelik bir geçmişe sâhib olduğu düşünülmektedir. Karbon yüzdesi ise 80-90’ı bulabilmektedir.

Linyit: Daha oluşumunu bitirmemiş kömürlerdendir. Tahminen 60 milyon sene önce olmaya başlayan linyitte su ve aynı zamanda bir çok yabancı madde de bulunmaktadır. Karbon yüzdesi 65-70 kadardır.

Turba: Bu kömüre daha önceleri çok bataklık yerlerde rastlanmaktaydı. İçindeki su mikdârı yüksektir. Karbon yüzdesi ise 60’ı geçmez. Turba, daha karbonlaşma evresini bitirmemiş genç kömürlerdendir.

Grafit: Grafit, karbon ismi verilen kimyasal maddenin, tabiatta bulunan saf vaziyetidir. Elmas da saf bir karbon olduğu halde aralarındaki tek fark ise grafitin kristalsiz bir yapıya sâhib olmasıdır. Grafit, ark lambası kömürlerinin yapımında ve yağlama maddelerinde kullanılmaktadır. Kil ile belirli bir nisbette karıştırılırsa, kalem ucu yapımına yarayan bir madde ele geçirilir.

Antrasit:  İlk önceki ve karbon bakımından da oldukça zengin bir kömür çeşididir. Antrasit’ in meydana geliş târihi 300 milyon sene dayanmaktadır. Antrasitte bulunan karbon yüzdesi 90-95’i bulmaktadır.

Kok Kömürü: Kok, gerçek manada bir kömür değildir. Tabiatta serbest olarak bulunmaz, fabrikalarda taş kömürünün içindeki gazların çıkartılmasından sonra ele geçirilen kömürdür. Gerek hane sobalarında, gerek yüksek fırınlarda ısıtma gâyesiyle kullanılır. Çelik alaşımlarında çeliğin içine ihtiyaç duyulan karbonu verme işleminde de yararlanılır.

Odun kömürü: Öte yandan ağacın havasız ortamda yavaş yavaş kısmen yakılmasıyla elde edilen ve siyah barut üretiminde ve metallerin sert yüzeylerinin kaplanmasında kullanılan “odun kömürü” veya “mangal kömürü” denir. Hammaddesi daha çok meşe odunundan sağlanır.

Türkiye’deki önemli kömür yatakları ise;

Afşin Elbistan
Karaisalı (Adana)
Merzifon ve Suluova
Mengen (Bolu)
Kükürtlü
Eynez ve Işıklar (Soma-Manisa)
Uluçayır (Divriği-Sivas)
Gülşehir (Nevşehir)
Zonguldak bölgelerindedir.

Kaynakça: 

  1. Uğur HAYTA tarafından hazırlanan “Linyit – Bitümlü Şist Karışımlarının Pirolizi” adlı tez çalışması- Ankara Üniversitesi
  2. Wikipedia.com/kömür
  3. Dr. Selami TOPRAK MTA Genel Müdürlüğü Maden Analizleri ve Teknolojisi Dairesi -enerji.gov.tr
  4. Kömür hakkında kısaca bilgi http://www.renkliwebim.com/komur-cesitleri-nelerdir-kisaca-hakkinda-bilgi.html
PAYLAŞ
Önceki İçerikHidrojen Enerjisi
Sonraki İçerikKutup Işınımı – Aurora – Kuzey Işıkları Nedir?
36 yaşındayım. Yıldız Teknik Harita Mühendisliği mezunuyum. Taşınmaz değerlemesi yapıyorum. Bilim,uzay, tarih,arkeoloji konularına ilgi duyuyorum. Ön Türk Tarihini araştırmaktan keyif alıyorum. Yüzüklerin Efendisi ve Türkler üzerine (Orta Dünya'nın Analizi) kitap çalışmam tamamlandı. Yakın zamanda yayımlanacak.

HENÜZ YORUM YOK

CEVAP VER