Cevapla
 
Konu Araçları
Eski 09-05-17, 01:35 #1
kontreox kontreox çevrimdışı
Varsayılan Kömür Özellikleri


https://yadi.sk/i/He--3xAC3HzdFx

Ülkelerin gelişmişlik düzeylerinin en önemli göstergelerinden birisi, enerji üretimidir. Enerji üretiminin tüketiminden fazla olması, hem sa¬nayinin gelişmesine hem de milli gelirin artma¬sına neden olan etkenlerden birisidir. Enerji ü- retimi, onu sağlayan kaynaklarını bulunmasına ve bu kaynaklardan optimum düzeyde yararla¬nılmasına bağlıdır. Enerji üretiminde, fosil ya¬kıtlar (kömür, bitümlü şeyi, petrol ve doğal gaz) büyük öneme sahiptir. 1950’li ve 1960’lı yıllar¬daki ucuzluğu nedeniyle, tüketim daha çok pet¬rolden sağlanırken; 1970 yılındaki petrol krizi sebebiyle, kömür tüketimi ve kömürle ilgili a- raştırmalar hızlı bir artış göstermiştir. Günü¬müzde, dünya enerji tüketiminin yaklaşık %30’u kömürden karşılanmaktadır. Buna ilâve olarak, dünya sıvı ham demir üretiminin %75’inde, koklaşabilir kömürden elde edilmiş metalurjik kok kullanılmaktadır (Thomas, 1992). Ülkemizde de, birçok ülkede olduğu gibi, enerji ihtiyacının büyük bir bölümü kömürden karşılanmaktadır. Ayrıca, Karabük, Ereğli ve İskenderun demir-çelik fabrikalarının ihtiyacı olan metalurjik kok üretimi için koklaşabilir kömür ithal edilmektedir. Kitabın bu bölümün¬de, kömürün oluşumu ve sınıflandırılması kısa¬ca açıklanacaktır. Ülkemizde, bilindiği gibi yaklaşık 8.1 milyar ton linyit ve 1.1 milyar ton bitümlü kömür (taş kömürü) rezervi bulunmak¬tadır. Ülkemizde ihtiyaç duyulan, koklaşabilir bitümlü kömürün büyük bir kısmı Amerika ve Avustralya’dan; büyük şehirlerde hava kirliliği¬ni önlemek için düşük kükürtlü ve yüksek ısı! değerli yakıt kömürü, çoğunlukla, Güney Afri¬ka, Ukrayna ve Çin’den ithal edilmektedir.

Kömür, çoğunlukla bitki parçalarından oluşmuş ve yanabilir bir katı, organoklastik, sedimanter kayaç olarak tanımlanmaktadır. Her bir kömürün bileşimi ve karakteri, onu oluşturan organik ve inorganik bileşenlerin doğasıyla ve geçirdiği diyajenezin derecesiyle tanımlanmaktadır. Kö¬mür, organik bileşenleri oluşturan maserallerden ve inorganik maddeyi oluşturan su ile mineraller¬den meydana gelir. Kömür jeolojisi; kömürlerin orijini, doğası, kömür kullanımı, kömür yatakları¬nın dağılımı ve işletilmesiyle ilgili konularla; kömür petrografisi ise, kömürü oluşturan maserallerin tanımlanması ve incelenmesiyle uğ¬raşmaktadır. Kömür içindeki mineraller, kömür oluşumu sırasında turbalığa taşınmış detritik mi¬nerallerle ve/veya bataklıkta turba oluşumunda meydana gelen otijenik minerallerle veya turba¬nın oluşumu sonrası meydana gelen minerallerle temsil edilir. Organik ve inorganik bileşenlerin oranları, oluşan kömürün karakterini belirlemek¬tedir. Diyajenez veya kömürleşme derecesi, bir kömürün geçirdiği tektonik etkileri ve gömülme mertebesini göstermektedir.

Kömürler, hümik kömürler ve sapropelik kömür¬ler olmak üzere iki esas gruba ayrılmaktadır. Hümik kömürler, çoğunlukla, kömürleşmiş bitki parçalarından oluşur ve bantlı bir görünüme sa¬hiptir. Ülkemizde, Zonguldak çevresinde yer alan bitümlü kömürler ve linyit yatakları, hümik kö¬mürler grubunda yer almaktadır. Sapropelik kömürler, homojen bir görünüme sahiptir ve mik¬roskobik olarak görülebilen alglerden ve/veya sporlardan oluşur.
Karbonlu kayaçlar, Prekambriyen zamanından beri bilinmekteyse de gerçek kömürler, Siluriyen zamanında oluşmaya başlamıştır. Eski Sovyetler Birliği’nde, Devoniyen yaşlı kömürler bilinmekle birlikte dünyada ekonomik kömür yatakları Karbonifer ve daha genç yaşlıdır. Üst Karbonifer, yoğun kömür oluşumları içermesi nedeniyle kömür periyodu olarak da isimlendirilmektedir. Çoğu bitümlü kömür aşamasında olan Karbonifer yaşlı kömürler, yaygın olarak; İn¬giltere’de, Avrupa’da, Orta Asya’da, Amerika Birleşik Devletleri (ABD)’nin doğu kısmında ve ülkemizde Zonguldak çevresinde görülmektedir. Permiyen yaşlı kömürler, daha çok Avustralya, Hindistan, Afrika ve Güney Amerika’da bulun¬maktadır. Triyas ve Jura yaşlı kömürler bazı bölgelerde (örneğin, Avustralya); Kretase yaşlı altbitümlü kömürler ve bitümlü kömürler Kana- da’nın ve ABD’nin batı kısmında büyük bölge¬leri kapsayan alanlarda görülmektedir. Tersiyer yaşlı kahverengi kömürler (linyitler); Avru¬pa’da, ABD’de ve Avustralya’nın güney kıs¬mında bulunmaktadır. Ülkemizde, Eosen yaşlı önemli kömür yatakları; Mengen, Sorgun ve Suluova çevresinde yer almaktadır. Miyosen yaşlı önemli kömür yatakları; Tunçbilek, Seyitömer, Çan, Soma, Yatağan, Beypazarı, Dodurga ve Kangal çevresinde bulunmaktadır (Nakoman, 1971). Ülkemizde, linyit rezervinin yaklaşık üçte birini oluşturan Pliyosen- Pleistosen yaşlı linyit yatağı Elbistan civarında yer almaktadır. Bunların dışında pek çok, daha küçük rezervli linyit yatağı ülkemizde bulun¬maktadır (Gökmen ve arkadaşları, 1993).
1.2 ÖMÜR OLUŞUMU (KÖMÜRLEŞME)

Turba, bir kömür olmamakla birlikte kömür olu¬şumunun (kömürleşme) ilk evresini oluştur¬maktadır. Turba, belirli bir jeolojik zaman içeri¬sinde, artan sıcaklık ve basınç etkisiyle bir dizi fiziksel ve kimyasal değişiklikler geçirir ve en son aşamada antrasit ve metaantrasite dönüşür. Turbanın, linyit, altbitümlü kömür ve bitümlü kömür aşamalarından geçerek antrasite ve metaantrasite dönüşmesi sürecine kömürleşme denilmektedir. Kömürleşme süreci, turbanın o- luştuğu bataklıkta turbanın üzerinin ince klastik veya diğer sedimentlerle örtülmesiyle başla¬maktadır.

1.2.1 Turba Oluşumu

Turbadan, işletilebilir kalınlık ve kalitede, ye¬terli uzanıma sahip kömür damarının oluşabil¬mesi için havanın neden olacağı oksidasyondan korunmuş, yeterli miktarlarda bitkisel materyale ihtiyaç vardır. Aksi halde, bitkisel materyal ha¬vanın serbest oksijeniyle parçalanmakta ve tur¬ba yerine C02 ile H20 oluşmaktadır. Bu neden¬le, turba oluşumu sırasında depolanan organik madde miktarının, havada bozunan madde mik¬
tarından fazla olması ve depolanma sırasında, or¬ganik maddelerin yanı sıra havanın oksijeni ile bozunmasına engel olacak kil ve şilt gibi inorga¬nik madde birikiminin de bulunması gerekmekte¬dir. Turbadan bitümlü kömüre kadar olan oluşum, şematik olarak Şekil 4.1’de gösterilmiştir. Yoğun bitki büyü'mesi ve bunlardan arta kalan bitki par¬çalarının havanın oksijeninden nispeten korun¬maları, bataklıktaki durgun su seviyesinin altında çökelmeleriyle mümkündür (Şekil 4.1). Bilindiği gibi yeşil bitkiler, fotosentez olayı sonucu, su ve karbondioksidi güneş enerjisiyle karbonhidratlara dönüştürürler. Bitki büyüdükçe, sayılamayacak derecede çok glikoz molekülü, polimerizasyonla, nişasta gibi karbonhidratları oluşturacak büyük molekülleri meydana getirirler. Bitkilerin, Şekil 4.1 ’de görüldüğü gibi, önemli organik bileşenleri¬ni; karbonhidratlar, glikositler, tanninler, pigmentler, asitler ve onların tuzları (yağlar ve bal mumu gibi), reçineler, azotlu bileşikler, protein ve enzimler oluşturur (Karayiğit ve Köksoy, 1994a).
1 Turbalıkta çökelen organik maddeler, bakteri fa¬aliyetleri sonucu, hidroliz, oksitlenme ve indir¬genme süreçlerini içeren biyokimyasal değişik¬liklere uğrarlar ve böylece turba gelişir.[ Turba o- luşumu sırasında, Önce organik maddelerden hümik asitler meydana gelir (Şekil 4.1). Hümik asitlerin asidik karakterlerini kaybetmesi sonucu hüminler oluşur. Hümin ve bozunmakta olan or¬ganik madde (odun), turba olarak isimlendiril¬mektedir. Bataklıkta büyüyen bitkiler, bataklıkta¬ki organik sedimantasyonu sağlamalarının yanı sıra bataklığı koruma (örneğin, akarsu taşkınla-rından) görevi de görürler. Bataklıklardaki su se¬viyesi, turba oluşumu açısından önemlidir. Ba¬taklık kuruyacak olursa aşırı oksitlenme nede¬niyle turba oluşmayabilir. Bataklıktaki su derinli¬ği çok olursa, turba yerine, organik çamur veya kömür dışı sedimentler çökelecektir. Bir turba bataklığının değişik kesimlerinde; su seviyesine, tuzluluğa ve olasılıkla temel kayaç türüne bağlı olarak, farklı bitki toplulukları ve değişik özel¬liklere sahip turbalar gelişir. Şekil 4.2, bu durumu özetlemektedir. Turba oluşturan bataklıklar, ge¬nelde, akarsu taşkın düzlüklerinde, deltalarda, göllerde ve sahil düzlükleri ile lagünlerde oluşa¬bilir. Bir turba, bitkilerin büyüdükleri yerde geli-şirse otokton, bitkilerin taşınmaları sonucu geli¬şirse allokton oluşum olarak isimlendirilir. Otokton turbalar; kömür damarının taban kayacı içindeki kök izlerinin varlığıyla kolayca tanımla¬nabilmektedir. Ancak, kök izlerinin yokluğu bitkilerin taşınmış olduğunu göstermeyebilir.


Şekil 4.1. Turba, Kahverengi Kömür ve Bitümlü Kömür Oluşumu (Flaig, 1968).
Kömür jeolojisi çalışmaları, çoğunlukla işletile¬bilir ve kalın kömür damarlarının genellikle otokton turbalardan meydana geldiğini göster¬mektedir. Turbadan yumuşak kahverengi kömü¬re veya linyite, dereceli bir geçiş bulunmaktadır ve turbayı diğer kömürlerden kesin sınırlarla ayırmak oldukça zordur. Ancak, ayrım için bazı parametrelerden (örneğin; nem ve karbon içeri¬ği. serbest selüloz içeriği vc kesilebilirle) yararlanılmaktadır. Turbada nem içeriği %75’ten fazla, linyitte ise daha azdır. Yüzde karbon içeri¬ği, turbada, çoğunlukla %60’tan az, linyitte ise daha fazladır. Turbada, serbest selüloz bulunur¬ken, linyitte görülmemektedir (Stach ve arkadaş¬ları, 1982). Turba kolayca kesilebilir, buna karşın linyitin kesilmesi daha zordur veya olanaksızdır. Görüldüğü gibi, tam bilimsel olmamakla birlikte bazı parametreleri kullanarak bu ayrımı yapabil¬me olanağı bulunmaktadır.












Şekil 4.2. Su Tablasının Durumuna Göre Farklı Bataklıklarda Oluşan Turbaların Özellikleri (Diessel, 1980; Bend, 1992).
Kömürleşme
Kömürleşme, ekseriya iki gruba ayrılmaktadır. Birincisinde, fungi ve bakteri faaliyetleri fazla olup, biyokimyasal aşama olarak isimlendirilir. İkincisi, biyokimyasal aşamanın bitişinden iti¬baren başlar ve bu aşamada sıcaklık, basınç ve zaman önemli olup, turbadan, çoğunlukla basın¬cın ve daha az oranda da sıcaklığın etkisiyle lin¬yit oluşur. Kömürleşme derecesinin artmasıyla; altbitümlü kömür, bitümlü kömür ve daha sonra antrasit meydana gelir. Fiziksel ve kimyasal bozunma derecesi esas alındığında, altbitümlü kömüre kadar olan değişimler, diyajenetik proses içerisinde değerlendirilmektedir. Ancak, altbitümlü kömür aşamasının başlangıcından sonra organik maddenin değişimi öylesine şid¬detli olmaktadır ki, bu proses, metamorfızma olarak da ifade edilmektedir. Halbuki, bu proses sırasında, kömüre komşu kayaçlarda son derece zayıf diyajenetik değişiklikler oluşmaktadır. Bunun nedeni, kömürlerin artan ısı ve basınca karşı sedimentlerden daha çok duyarlı olmasın-dan kaynaklanmaktadır. Son zamanlarda yapılan bilimsel çalışmalarda, kavram kargaşası yarat¬mamak için, turbadan antrasite kadar olan kö¬mürler diyajenez içerisinde ve metaantrasit ankimetamorfızma içerisinde gösterilmektedir. Kömürleşme derecesi (rank) ise, bir kömürün rütbesini veya kömürleşme serisi içindeki po¬zisyonunu ifade etmektedir.

Kömürleşme süreci içinde kimyasal ve fıziksel- yapısal değişiklikler arasında bir ayrım yapıl¬maktadır. Fiziksel-yapısal değişiklikler (örneğin; gözenekliliğin azalması, optik anizotropinin ar¬tışı), artan litostatik basınçla ilişkilidir. Kömür¬leşme derecesi (rank), çoğunlukla, kimyasal pa¬rametreler (karbon, oksijen, hidrojen ve uçucu madde) ve ısıl değer ile optik özellikler (örneğin, vitrinitin yansıtması) kullanılarak be-lirlenmektedir. Nem içeriği, kömürleşmenin başlangıç aşamasında hızlıca azalmakta ve daha önce belirtildiği gibi, turba-linyit ayrımında nis¬peten iyi bir diyajenetik parametre olarak kulla¬nılmaktadır. Nem içeriği azaldıkça, orijinal kö¬mür bazında ısıl değer aynı ölçüde artmaktadır. Nem içeriğindeki azalma, büyük oranda göze¬nekliliğin azalışıyla ve daha az oranda hidrofil fonksiyonel grupların bozunmasıyla ilişkilidir. Linyit-altbitümlü kömür aşamasında, lignin ve selülozun son kalıntıları daha büyük moleküllü hümik maddeler ile hümik asitlere dönüşür ve asidik karakterlerini kaybetmeleri sonucu alkali¬lerde çözünmeyen hüminler oluşur. Hümik asitler KOH’de çözünürken, hüminler çözünmez. Bazı ülkelerde (örneğin Almanya’da ve eski Sovyetler Birliği’nde) bu yöntem kullanılarak linyit ve bi¬tümlü kömür ayrımı yapılmaktadır. Uçucu madde içeriği, linyit-altbitümlü kömür aşamasında nis¬peten küçük değişiklikler gösterir. Bu geçiş aşa¬masında en önemli değişiklikler, altbitümlü kö¬mür C/B (mat ve parlak kahverengi kömür) sını¬rındaki kömürlerin petrografik bileşenlerini oluşturan maserallerde görülmekte ve jeokimyasal jelleşme nedeniyle altbitümlü A-B kömürlerin hüminit maseralleri, bitümlü kömürlerin vitrinitlerine büyük benzerlik göstermektedir. Yüksek oranda uçucu madde içeren bitümlü kö-mürlerde (kuru-külsüz bazda uçucu madde içeriği > %30), kömürleşme süreci, linyit-altbitümlü kömürlere benzerlik göstermektedir. Bu aşamada, kömürleşme derecesinin artmasına bağlı olarak, nem içeriği azalmakta ve ısıl değer artmaktadır. Daha sonraki bitümlü kömür aşamasında (kuru- külsüz bazda uçucu madde içeriği <% 30 - %10) uçucu madde içeriği, artan kömürleşme derece¬siyle hızlıca azalmasına karşın, karbon içeriği za¬yıfça artmaktadır. Antrasit aşamasında, hidrojen içeriği hızlıca azalmakta, vitrinitin yansıtmasında ve anizotropisinde ise hızlı artış görülmektedir (Stach ve arkadaşları, 1982).

Kömürleşme süreci, sıcaklık artışıyla ve bunun etkili olduğu zamanla doğrudan ilişkilidir. Basınç ise, kömürleşme sırasında oluşan kimyasal tepki¬meleri geciktirmektedir (Stach ve arkadaşları, 1982). Sıcaklığın en önemli etkileri, kontak metamorfik kömürlerde görülmektedir. Bununla ilgili ilginç örnekler, ülkemiz kömürlerinde de görülmekte ve kontak zonlarında, tabii kok olu¬şumlarına rastlanılmaktadır (Karayiğit, 1989; Karayiğit, 1997). Kömürleşme derecesinin artan derinlikle normal olarak artışı, Hilt Kuralı olarak bilinmekte ve kömürleşme derecesindeki artış oranı, bölgenin jeotermal gradyeniyle, kayaçların ısıl iletkenliğine bağlılık göstermektedir (Stach ve arkadaşları, 1982). Kontak metamorfızma sıra¬sında, ısı etkisi hızlı olmasına karşın, artan derin¬likle normal ısı artışı nispeten çok daha yavaş ol¬maktadır. Eskiden, en önemli kömürleşme faktörü olarak, zaman görülürdü. Ancak, sonraları birçok kömürün yaş ve kömürleşme dereceleri arasındaki uyuşmazlık nedeniyle, ikincil bir faktör olarak düşünülmeye başlandı. Bununla ilgili en iyi örneklerden birini Moskova yakınlarındaki Alt Karbonifer yaşlı linyit kömürleri oluşturmakta¬dır ve bu kömürler oluşumlarından beri 20-25 °C’tan daha yüksek bir sıcaklığa uğratmamış¬lardır (Nakoman, 1971; Stach ve arkadaşları, 1982). Halbuki dünyadaki Üst Karbonifer yaşlı kömürlerin çoğu, bitümlü kömür aşamasındadır. Zamanın kömürleşmeye etkisi, şüphesiz ki daha çok yüksek sıcaklıklarda olmaktadır. Basıncın kömürleşmeye olan etkisi, literatürde çok tartı¬şılmıştır. Basıncın etkisi, daha önce belirtildiği gibi, turba-linyit aşamasında çok büyüktür ve bu etki gözeneklilik ile nem içeriğinin derinlikle azalmasına neden olmaktadır. Diğer taraftan, çoğunlukla, şiddetli kıvrımlanmış bölgelerde kömürleşme derecesi, daha az kıvrımlanmış bölgelerdekinden çok daha yüksektir ve bu du¬rum, kömürleşme derecesindeki artışın, kıvrımlanmaya neden olan basıncın etkisiyle meydana geldiği şeklinde açıklanmaya çalışıl¬mıştır. Bu bölgelerde yapılan ayrıntılı incele¬meler, kıvrımlanma öncesi, bu birimlerin çok derinlere gömüldüklerini göstermiş ve kömür¬leşme derecesindeki artışın derin gömülme ile ilgili olduğu savunulmuştur. Deneysel çalışma¬larda, statik basıncın kömürleşme sırasındaki kimyasal tepkimeleri artırmadığı ve hatta azalt¬tığı saptanmıştır, çünkü reaksiyon sırasında olu¬şan gazların ayrılması zorlaşmaktadır (Stach ve arkadaşları, 1982). Faylanma ve bindirmeler sı¬rasındaki hızlı tektonik hareketler, kömürleşme derecesinde yerel artışa neden olabilmektedir. Bu artış, herhalde, sürtünme ısısından kaynak¬lanmaktadır. Benzer durum, ülkemizde, Amasra (Bartın) sahasında yapılan sondajlarda da gö¬rülmekte ve bindirme zonlarında, kömürleşme derecesinde yerel artışlar belirlenmektedir (Karayiğit, 1989). Diğer taraftan, makaslama kuvvetlerinin kömürleşme derecesi üzerine doğ¬rudan etkisi, antrasitten grafite geçişte görül¬mektedir. Bu proses, aynı zamanda yüksek sı¬caklığa ihtiyaç duymaktadır (ısınma süresine bağlı olarak yaklaşık 600-800 °C); ancak, grafit oluşumu makaslama kuvvetlerinin artmasına bağlı olarak nispeten daha düşük sıcaklıklarda da gerçekleşebilmektedir (Stach ve arkadaşları, 1982).
Kömürleşme derecesindeki artışa nadiren, kö¬mürlerdeki radyoaktivite de neden olabilmekte¬dir. Mikroskopik çalışmalar sırasında, maserallerin içinde uranyum konsantrasyonundan kaynaklanan veya toryum içeren zirkon kristallerinin etrafın¬da küçük ve çevresinden çok daha yüksek yan¬ sıtmaya sahip alanlar görülebilmektedir (Stach ve arkadaşları, 1982).

1.3 KÖMÜRLERİN SINIFLANDIRILMASI

Bir kömürün fiziksel ve kimyasal özellikleri, kö¬mürlerin sınıflandırılmasında, kömür kalitesinin belirlenmesinde ve potansiyel kullanım alanları¬nın saptanmasında kullanılmaktadır. Kömürle uğ¬raşanlar, yeni bir kömür yatağı bulunduğunda ve¬ya bilinen bir yatağın geliştirilmesiyle ilgili ça¬lışmalarda, yeni bulunan kömür yatağından çıkan kömürün ticari olarak kullanılıp kullanılamayaca¬ğı ile ilgili ayrıntılı bilgilere ihtiyaç duyarlar. Bu bilgilere göre kömür işletmeye açılır veya işletme geliştirilir ve sonuçta ya doğrudan ya da başka kömürlerle harmanlanarak, iyileştirme çalışmaları sonucu, satılabilir kömür elde edilerek kullanıcıya sunulur. Bir kömürün kalitesi, kömürün, maseral ve mineral madde içeriğiyle birlikte kömürleşme derecesine bağlıdır. Kömür kalitesinin belirlen¬mesi amacıyla, pek çok uluslararası kuruluş, ör¬neğin; ASTM (the American Society for Testing and Materials), ISO (International Organisation for Standardisation) ve başka ulusal kuruluşlar tarafından analiz standartlan geliştirilmiştir ve halen bu çalışmalar devam etmektedir.

Ülkemizde, kömürler; turba, linyit, taş kömürü ve antrasit olarak sınıflandırılmaktadır. Bu sınıfla¬ma, ileride açıklanan uluslararası kömür sınıfla¬malarıyla uyum göstermemektedir. Bu durum, ül¬kemiz kömürlerinin daha rasyonel bir şekilde kullanılmasını engellemektedir. Bu eksikliğin gi¬derilmesi amacıyla, gerekli çalışmaların ülkemiz¬de yapılmasında büyük yarar görülmektedir.

1.3.1 Sınıflamalarda Kullanılan Kömürlerin Kimyasal Analizleri

Kömür, daha önce açıklandığı gibi; nem, organik madde (saf kömür) ve minerallerden oluşmaktadır. Kömürün kimyasal analizleri genelde kısa ve elementel analizler olarak ikiye ayrılır. Bu analizlere ek olarak, bazı kömür analizleriyle kömürün yanma özelliklerini belirleyen analizler de bulunmaktadır. Kısa analizler, kömürdeki; nem, kül, uçucu madde ve sabit karbon miktarını göstermekte ve kömürlerin değerlendirilmesinde önemli bilgiler vermektedir. Ancak, kullanılan kısa analiz yöntemine göre elde edilen sonuçlar farklılıklar gösterdiğinden, analizde kullanılan yöntem ve sonuçların hangi bazda veril¬diği raporlarda mutlaka belirtilmelidir.
Elementel analizler, kömürdeki kimyasal ele¬mentlerin (karbon, hidrojen, oksijen, azot ve kükürt) miktarının tespit edilmesini kapsar. Di¬ğer kömür analizleri; kükürt şekillerinin, karbo¬nat, klor ve fosfat miktarlarının belirlenmesini, kül ve iz element analizlerini kapsar. Kömürün yanma özellikleri, ısıl analizi, kül ergime sıcak¬lığı, serbest şişme indeksi, Roga indeksi, Gray- Kiııg kok tipi, akışkanlık ve dilatasyon testle¬riyle belirlenmektedir. Yukarıda sözü edilen a- nalizlerin bazılarını aşağıda açıklamadan önce, analiz sonuçlarının değerlendirilmesinde kulla¬nılan değişik kömür bazlarının kısaca özetlenme¬sinde yarar vardır (Çizelge 4,1).
Orijinal baz, örneğin alındığı durumdaki analiz sonuçlarım gösterir. Bu bazda, kömür örneğin¬deki toplam nem, yüzey nemini ve havada kuru bazdaki nemi kapsar. Havada kuru baz, havada kurutulmuş kömürün analiz sonuçlarını gösterir ve kömürdeki yüzey nemini içermez. Kuru baz, kömürün toplam nemi uçurulduktan sonraki a- naliz sonuçlarını ifade etmektedir. Kuru, külsüz baz, kömürün külü ve nemi çıkarıldıktan sonraki analiz sonuçlarını belirtir. Kuru, mineral mad- desiz baz ise külden ziyade toplam mineral madde miktarının belirlenmesiyle bulunmakta¬dır. Çizelge 4.2, farklı kömür bazlarının hesap¬lanmasında kullanılan, gerekli formülleri gös¬termektedir. Analiz sonuçlarını değişik bazlarda
rapor etmek için, Çizelge 4.2’de verilen formüllerin kullanılması lâboratuvar elemanlarına ve kullanıcı¬lara büyük zaman tasarrufu sağlayacaktır.
Farklı ülkeler tarafından, kendi kömürlerindeki mineral maddeyi hesaplamak için bazı formüller geliştirilmiştir. Bunların önemli olanları, aşağıda sunulmuştur. Formüller Thomas (1992) ve ASTM (1991)’den alınmıştır.



Çizelge 4.1 Kısa Analizlerin Farklı Bazlardaki Durumu (Ward, 1984).







Çizelge 4.2 Kömür Analiz Sonuçlarının Farklı Bazlardaki Sunumu için Kullanılan Formüller (Thomas, 1992).

Kısaltmalar: M-%nem, A=%kül, MM—%mineral madde, ar-orijinal, ad=havada kuru, d-kuru

Kuzey Amerika: Orijinal Parr formülü:
MM = 1.08A + 0.55S
Yeniden düzenlenmiş Parr formülü:
MM= 1.13A + 0.47Spyr + C1
İngiltere: BCURA formülü:
MM = 1.10A + 0.53S + 0.74CO2 - 0.36
British Coal tarafından düzeltilmiş KMC for¬mülü:
MM = 1.13 A + O.SSpyr + 0.8CO2 - 2.8Sash + 2.8Ssulph + 0.3C1
Avustralya: MM= 1.1A
Kısaltmalar: MM: % mineral madde, A:% kül, S:% toplam kükürt, Spyr: % piritik kükürt, Sash: % külde kükürt, Ssulph:% sülfat kükürdü, Cl:% klor, C02: %karbondioksit. Bütün değer¬ler, havada kuru bazda verilmiştir.

Yukarıda belirtilen analizlerden bazıları aşağıda kısaca açıklanmıştır.

Nem: Kömürde yüksek nem, linyitlerin ısıl de¬ğerini ve koklaşabilir kömürlerin karbon mikta¬rını azalttığı, taşınma ve zenginleştirme işlemle¬ri sırasında problemler yarattığı için istenmez. Ayrıca, yüksek nemli kahverengi kömürlerin, havada kuruma ile nem içeriklerini kısmen kay¬betmeleri sonucu, özellikle, depolanan kömürde parçalanma-ufalanma artmaktadır. Bu yüzden, bu tür kömürler kullanıcılar tarafından tercih edilmez. Kömürlerin nem içeriğini tanımlamada kesin bir yöntem bulunmamakla birlikte kömür endüstrisince geliştirilmiş bazı ampirik tanım¬lamalar mevcuttur. Diğer taraftan, kömürlerin nem içeriğini tanımlamada kullanılan termino¬loji karıştırılabilir ve bu nedenle, raporlarda ne¬yin anlatılmak istendiğinin açıklanması veya a- raştırıİması da gerekmektedir. Bu kapsamda en çok karıştırılan terim, bünye nemidir ve bu te¬rim farklı tanımlamalara sahiptir. Raporlarda bu terimle karşılaşıldığında, neyin ifade edilmek istendiğinin belirtilmesi gerekmektedir.

Yüzey nemi, kömürle birlikte tabii olarak oluş¬mayan, kömürün kırık-çatlak yüzeylerinde bu¬lunan ve havada kurutmayla (yaklaşık 40 °C) kolaylıkla ayrılabilen nem türüdür. Havada ku¬rutma, herhangi bir kömür analizinin ilk adımını oluşturur ve bu kurutma sonucu kömürde kalan nem, havada kuru nem olarak bilinir. Orijinal nem, kömürün örneklendiği, satın alındığı veya lâboratuvara getirildiği durumdaki toplam nem miktarını gösterir. Toplam nem, kömürün hava¬
da kurutulmasıyla kaybolan nem miktarı (yüzey nemi) ile havada kurutulmuş kömürdeki nem miktarının toplanmasıyla bulunur veya belirli tane büyüklüğündeki kömürün, vakum veya azot at¬mosferi altında yaklaşık 110 °C’ta kurutulmasıyla da doğrudan bulunabilir. Havada kuru nem, hava¬da kurutma sonucu kömürde kalan nem miktarını gösterir. Bu terime ilâve olarak, nem tutma kapa¬sitesi (MHC), kapasite nemi ve denge nemi gibi terimler de kullanılmaktadır. Bu terimlerin özel¬liklerine burada, sınırlı bölüm olanakları nede¬niyle değinilmeyecektir. Ancak bu terimler, kö¬mürün, yerindeki veya tabaka halindeki nem içe¬rikleriyle ilgilidir. Bir bitümlü kömürün sayısal olarak MHC’si, havada kuru nem içeriğinden da¬ha büyük, toplam neminden ise daha düşüktür. Kömürleşme derecesi azaldıkça MHC miktarı artmaktadır.

Kül: Kömürün kül içeriği, standart koşullar altın¬da (750 °C’ta) yanma sonucu arta kalan inorganik kalıntıyı gösterir. Unutulmamalıdır ki, bir kömü¬rün kül içeriği, daha önce, mineral maddeyle eş değer değildir. Buna rağmen, kömürdeki karbo¬nat, sülfıt ve kil minerallerinden, C02, S02 ve H20 gibi uçucu bileşenler ayrıldıktan sonra geri¬ye kalan minerallerin tümü kömürün kül miktarını yansıtabilir. Kömürde yüksek kül miktarı, ısıl de¬ğeri azalttığı için kullanıcılar tarafından istenmez ve tercih edilen miktar, havada kuru bazda mak¬simum % 10-20 arasındadır. Sınıflama amacıyla kullanılacak kömürlerin kül miktarının genellikle %10’dan daha az olması istenir ve bu değerden daha yüksek küllü kömürlerin, analiz öncesi, yük¬sek külden (örneğin, ağır-sıvı ayırma yöntemi kullanılarak) arındırılması gerekmektedir.

Uçucu madde: Kömürün havasız ortamda, 950 °C’ta belirli bir süre (örneğin, 7 dakika) ısı¬tılması sonucu, nem içeriği hariç ayrılan bileşen¬lerin miktarını gösterir. Uçucu madde, çoğunlukla kömürün organik kısmından ve kısmen de kö¬mürdeki minerallerden (örneğin, karbonatlardaki C02’ten) oluşur. Teknik araştırmalarda, mineral¬lerden kaynaklanan uçucu madde miktarı analiz edilerek kömürün uçucu madde miktarından çıka¬rılmalıdır. Ancak, ticari alış verişlerde bu kısmın analiz edilmesi pek önemli değildir.

Sabit karbon: Uçucu madde içeriğinden sonra kalan kalıntıdaki karbon miktarını gösterir. Sabit karbon, doğrudan analiz edilememektedir ve ara¬daki farktan hesaplanmaktadır. Örneğin, havada kuru bazda sabit karbon; nem, kül ve uçucu madde yüzde değerleri toplamının yüzden çıka¬rılmasıyla bulunmaktadır.

Karbon ve hidrojen: Bunlar, kömür yandığı za¬man, kömürden, C02 ve H20 olarak ayrılır ve çoğunlukla, birlikte kolaylıkla analiz edilir. An¬cak, C02’in bir kısmı, kömürde bulunan karbo¬nat minerallerinden, H20’ nun bir kısmı da kil minerallerinden türeyebilir. Bunlara, analiz so¬nuçlarında dikkat edilmesi gerekmektedir. Son zamanlarda geliştirilen elementel analiz cihazla¬rında, karbonat minerallerinden kaynaklanan karbon miktarı analiz edilmekte ve bulunan de¬ğer toplam karbondan çıkarılarak organik mad¬deden gelen karbon miktarı bulunabilmektedir.
Azot: Kömürün azot içeriği, özellikle hava kirli¬liğiyle ilgili olarak çok önemlidir. Kömürün yanması sonucu NOx oluşur ve bunlar atmosferi kirletir. Bu nedenle, endüstride kuru, külsüz bazda %1.5-2.0’den daha az azotlu kömürler tercih edilmektedir.

Kükürt: Kömürdeki azot içeriği gibi, kükürt i- çeriği de hava kirliliği ve korozyon problemleri açısından çok önemlidir. Kömürde kükürt, piritik kükürt, sülfat kükürdü ve organik kükürt olmak üzere üç şekilde bulunur. Piritik kükürt, kömürdeki sülfît minerali, örneğin; pirit ve markazit, olarak görülür. Sülfat kükürdü, sülfat minerallerinde (örneğin, sulu demir sülfat ve jips) bulunur. Sülfat minerallerinin bir kısmı, sülfît minerallerinin oksitlenmesi sonucu ikincil olarak da oluşabilir. Organik kükürt, kömürün organik fraksiyonunda bulunur. Elementel ana¬lizde kükürt, sadece toplam kükürt olarak analiz edilmektedir. Piritik kükürdün ve sülfat kükür¬dünün analizi, kimyasal işlemlerle yapılmakta¬dır. Organik kükürt, piritik kükürdün ve sülfat kükürdünün, toplam kükürt içeriğinden çıkarıl¬masıyla saptanmaktadır. Elektrik üretimi için kullanılacak kömürlerde, kullanılacak bölgedeki emisyon oranlarına bağlı olmakla birlikte, hava¬da kuru bazda kükürt içeriğinin %0.8-1.0’i geç¬memesi istenmektedir. Çimento fabrikalarında, fabrika dizaynına bağlı olmakla birlikte, kükürt içeriğinin %2’ye kadar olması kabul edilebil¬mektedir. Ancak, koklaşabilir kömürlerde, sıvı ham demir ve çelik kalitesi ile yüksek fırın ça¬lışma koşullarını doğrudan etkilediği için, hava¬da kuru bazda bu miktarın maksimum %0.8 ol¬ması istenmektedir.

Isıl değer: Bir kömürün ısıl değeri (CV), yakılan kömürün belirli bir kütle başına oluşturduğu ısı miktarıdır. Isıl değer, özellikle Avustralya’da, sık sık spesifik enerji olarak da nitelenmektedir. Isıl değer iki şekilde rapor edilmektedir. Birincisi, üst ısıl değer (gross calorifıc value; GCV) ve lâboratuvarda, belirli bir hacim ve standart ko-şullar altında oksijen ortamında yakılan kömür¬den elde edilen ısı miktarıdır. Bu analizde ürün¬lerdeki suyun tümü sıvı halindedir. İkincisi alt ısıl değeridir (net calorifıc value; NCV) ve belirli bir basınç altındaki ısı miktarını gösterir. Ürünlerdeki suyun tümü buhar halindedir. Alt ısıl değer, üst ısıl değerden hesaplanarak bulunabilmektedir. Basitleştirilmiş eşitlikler aşağıda verilmiştir. Formüller, Thomas (1992)’tan alınmıştır.

NCV (MJ/kg) = GCV (MJ/kg) - 0.212 hidrojen (%) - 0.024 nem (%)
NCV (kcal/kg) = GCV (kcal/kg) - 50.7 hidrojen (%) - 5.83 nem (%)
NCV (Btu/lb) = GCV (Btu/lb) - 91.2 hidrojen (%) - 10.5 nem (%)

Amerika’da Btu/lb, İngiltere’de Btu/lb (British Coal GJ/ton), Güney Afrika ve Avustralya’da MJ/kg, diğer ülkelerde ve ülkemizde kcal/kg bi¬rimleri kullanılmaktadır. Birimler arasında ise;
1 cal/g = 1 kcal/kg = 1.8 Btu/lb = 4.187 kJ/kg, ve 1000 cal/g = 4.187 MJ/kg ilişkileri vardır. Ticari sözleşmelerde ve bilimsel yayınlarda, ısıl değerin alt veya üst ısıl değeri mi olduğu ve birimi belir¬tilmelidir.

Serbest şişme indeksi (FSI): Bu test, kroze şişme sayısı (CSN) olarak da bilinmektedir. Isıtılan kö¬mürün hacmindeki artışın ölçümünü gösterir. Bu test, yanmada ve koklaşan kömürlerin değerlendi¬rilmesinde çok kullanışlıdır. Kömür, uçucu mad¬de de olduğu gibi, belirli bir süre ısıtılır ve bu sı¬rada uçucular ayrıldıktan sonra, krozede bir kok düğmesi kalır. Bu düğmenin kesiti, standart ke¬sitlerle karşılaştırılarak kömürün FSI değeri bulu¬nur. FSI değerleri, 1-9 arasında değişmektedir (Çizelge 3). Düşük FSITı (0-2) kömürler, kok¬laşma için uygun değildir. Yüksek FSI’lı (+8) kömürler de tek başlarına yüksek fırınlarda daya¬nımlarının zayıf olması nedeniyle kullanılama¬makta ve bunlar, diğer kömürlerle karıştırılarak kok bataryaları için ideal harmanlar hazırlamada kullanılmaktadır. İdeal koklaşabilir kömürlerin FSI değerleri, 6-8 arasında yer almaktadır. Gray- King kok tipi, ince öğütülmüş kömür, bir tüp içinde yavaşça ısıtılır ve elde edilen kok kalıntısının tipi ve görünüşü standartlarla karşılaştırılır. De¬ğerler, A-G8 arasında değişmekte olup, yaklaşık FSI karşıtları Çizelge 4.3’te gösterilmiştir.
Gray-King FSI
A-B 1
C-D 1 */2
E 2
F 2 1/2
G 3
G2 4
G3 5
G4 6
G5 7
G7 8
G8 9
Çizelge 4.3. Gray-King Kok Tipi ile Serbest Şişme İndeksi (FSI) Arasındaki İlişki Ruhrkohlen Handbuch, 1987).

1.3.2 Kömürlerin Sınıflaması

Kömürle uğraşan saha jeologları, kömürlerin çoğunlukla fiziksel özellikleriyle ve içindeki minerallerin görünümleriyle ilgili örneğin; par¬lak kömür, lifsi kömür, killi kömür, kömürlü kil taşı gibi tanımlamalar yapmaktadır. Ancak, en¬düstriyel kullanımda sınıflamalar, kömürlerin kimyasal özelliklerine göre yapılmaktadır. Lite-ratürde pek çok kömür sınıflaması bulunmakta¬dır (daha ayrıntılı bilgi için bakınız: Karayiğit ve Köksoy, 1994b). Bilimsel sınıflamalarda, kömürlerin daha çok elementel özellikleri (karbon, oksijen ve hidrojen içerikleri) kömür sınıflaması için kullanılmaktadır. Bu paramet¬releri esas alan ve en iyi bilinen sınıflama, Şeyler kömür sınıflamasıdır (Karayiğit ve Köksoy, 1994b); ülkemizde yapılan çalışmalar¬da, bu sınıflamanın pek kullanılmadığı görül¬mektedir. Birleşmiş Milletler Avrupa Ekonomik Komisyonu tarafından 1956 yılında, kahverengi kömürler için uluslararası bir kömür sınıflaması geliştirilmiştir. Bu sınıflamada, nemli, külsüz bazda, ısıl değeri 23.86 MJ/kg’dan büyük olan¬lar sert kömürler, küçük olanlar ise yumuşak kömürler olarak; ülkemizdeki kömürlerimiz ise, linyit ve taş kömürü şeklinde isimlendirilmiştir.
Ticari kömür sınıflamalarından en çok kullanıla¬nı, ASTM kömür sınıflamasıdır (Çizelge 4.4). Bu sınıflama, kömürün sabit karbon içeriğini ve ısıl değerini esas almaktadır. Ayrıca, kömürlerin kekleşme özelliğinden de yararlanılmaktadır. Çi¬zelge 4.3’te görüldüğü gibi, bu sınıflamada kö¬mürler; antrasit, bitümlü kömür, altbitümlü kömür ve linyit olmak üzere dört sınıfa ve bunlar da kendi içinde alt gruplara ayrılmaktadır. Bu sınıf¬lamada, altbitümlü kömür-bitümlü kömür ayrımı, kömürlerin kekleşme özelliklerinden yararlanıla¬rak yapılmaktadır. Kekleşme göstermeyenler altbitümlü kömür sınıfında; kekleşme gösterenler bitümlü kömür sınıfında yer almaktadır.
Alman Ruhr Kömür Endüstrisi’nce geliştirilen ve uçucu madde içeriğini esas alan taş kömürü- antrasit sınıflaması, Çizelge 4.5’te sunulmuştur. Bu çizelgede görüldüğü gibi, sınıflamada, kö¬mürlerin kekleşme özellikleri de verilmiştir. Bu sınıflama, tek bir parametreye dayandırıldığından ve bu parametrenin de, daha önce açıklandığı gi¬bi, kömür içindeki karbonat minerallerinden kay¬naklanabilecek uçucu madde katkıları nedeniyle, pratik kullanıma sahip olmasına karşın bilimsel bir sınıflama için yeterli değildir.
Çizelge 4.6’da sunulan, karşılaştırmalı kömür sı¬nıflaması, pek çok bilimsel araştırmada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çizelgede; vitrinit yansıtması, uçucu madde içeriği, karbon değeri, tabaka nem içeriği ve ısıl değerin kömür sınıfları¬na bağlı değerleri gösterilmiştir. Ayrıca, farklı kömürleşme derecesi parametrelerinin uygulana¬bilirliği de bu çizelge üzerinde gösterilmiştir. Bu sınıflamaların dışında, bazı ülkelerin kömür en¬düstrilerince geliştirilmiş sınıflamalar da (örneğin; Avustralya, Güney Afrika) bulunmak¬tadır.
Avustralya taş kömürü sınıflaması, sayısal kodlandırma sistemiyle yapılmakta ve bu sınıfla¬mada kömürlerin uçucu maddesi, ısıl değeri, ser¬best şişme indeksi, Gray-King kok tipi ve kül içe¬rikleri esas alınmaktadır. Güney Afrika ticari sı¬nıflamasında ise, kömürler, kuru, külsüz bazdaki uçucu maddelerine göre; antrasit, semi antrasit ve enerji kömürü olmak üzere üç ana sınıfa ayrıl¬mıştır. Her sınıftaki kömürler, ısıl değerlerine ve kül içeriklerine göre de gruplara ayrılmaktadır.

Çizelge 4.4 Kömürleşme Derecelerine Göre ASTMKömür Sınıflaması (ASTM, 1991).
Sınıf Gruplar Sabit karbon (dmmf) Uçucu madde (dmmf) Üst ısıl değer (mmmf, Btu/lb) Kekleş-me
Eşit veya büyük Daha
küçük Eşit veya büyük Daha
küçük Eşit veya büyük Daha
küçük özelliği
Meta-antrasit 98 _ - 2 - -
Antrasit Antrasit 92 98 2 8 - - Kekleş-
mez
Semi-antrasit 86 92 8 14 - -
Düşük uçuculu 78 86 14 22 - -
Orta uçu çulu 69 78 22 31 - - İyi kekleşir
Bitümlü Yüksek uçuculu-A - 69 31 - 14 000 -
kömür Yüksek uçuculu-B - - - - 13 000 14 000
Yüksek uçuculu-C f 11 500 113 000
110 500 | 11 500 Kekleşir
Altbitümlü-A - - - - 10 500 11 500
Altbitüm-lü
kömür Altbitümlü-B - - - - 9 500 10 500
Altbitümlü-C - - - - 8 300 9 500 Kekleş-
mez
Linyit-A - - - - 6 300 8 300
Linyit Linyit-B - - - - - 6 300

Açıklamalar (eşitlikler bünye nemi içeren kömürdeki değerleri göstermektedir):

Kuru, mineral-maddesiz (dmmf) bazda sabit karbon:
= 100 (FC-0.15S)/(100-(M+I.08A+0.55S))
Kuru, mineral-maddesiz (dmmf) bazda uçucu madde:
= 100-FC (dmmf)
Nemli, mineral-maddesiz (mmmf) bazda üst ısıl değer: = 100 (Btu-50S)/(100-(1.08A+0.55S))




Kısaltmalar:
Btu = üst ısıl değer, Btu/lb FC = sabit kaıbon,%
VM = uçucu madde,%
M = nem,%
A = kül,%
S = kükürt,®/.

Çizelge 4.5 Uçucu Madde Miktarını Esas Alan Ruhr Kömür Sınıflaması (Ruhrkohlen Handbuch, 1987).
Kömürleşme Derecesi % Uçucu Madde (kuru, külsüz) Uçucu Madde Krozesindeki Kekleşme Durumu
Gazlı alevli taş kömürü >35 Zayıf kekleşmiş
Gazlı taş kömürü 35-30 Kekleşmiş, çatlaklı
Yağlı taş kömürü 30-20 İyi kekleşmiş
Az yağlı taş kömürü 20-14 Zayıf kekleşmiş
Yağsız taş kömürü 14-10 Toz halinde
Antrasit <10 Toz halinde


























Çizelge 4.6 Alman ye Amerikan Kömür Sınıflamalarının Farklı Kömürleşme Derecesi Parametrelerine Göre Karşılaştırılması (Stach ve arkadaşları, 1982).
__________________

Mesajı son düzenleyen kontreox ( 11-05-17 - 01:26 )
  Alıntı Yaparak CevaplaAlıntı Yaparak Cevapla
Eski 16-01-18, 12:23 #2
Can Madridista Can Madridista çevrimdışı
Varsayılan C: Kömür Özellikleri


Paylaşım için teşekkürler.
  Alıntı Yaparak CevaplaAlıntı Yaparak Cevapla
Cevapla

Bu konunun kısa yolunu aşağıdaki sitelere ekleyebilirsiniz

Taglar
bir, daha, kÖmÜr, kömürleşme, turba

Konu Araçları

Gönderme Kuralları
Yeni konu açamazsınız
Cevap yazamazsınız
Dosya gönderemezsiniz
Mesajlarınızı düzenleyemezsiniz

BB code is Açık
Smiley Açık
[IMG] kodu Açık
HTML kodu Kapalı



Tüm saatler GMT +3. Şuan saat: 06:17
(Türkiye için artık GMT +3 seçilmelidir.)

 
5651 sayılı yasaya göre forumumuzdaki mesajlardan doğabilecek her türlü sorumluluk yazan kullanıcılara aittir. Şikayet Mailimiz. İçerik, Yer Sağlayıcı Bilgilerimiz. Reklam Mailimiz. Gizlilik Politikası. Tatil
Copyright © 2018