Than đá là gì? Tính chất và Vai trò của than đá trong cuộc sống

Than đá – nguồn nhiên liệu hóa thạch được coi là “kho báo” mà con người đã phát hiện ra – là một trong hai yếu tố quan trọng đã tạo nên cuộc cách mạng công nghiệp lần một, làm thay đổi hoàn toàn cách vận hành của nền kinh tế thế giới.

Vậy than đá là gì? Quá trình hình thành, tính chất và công dụng của than đá như thế nào? Mời các bạn cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết này nhé!

Than đá là gì?

• Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch thuộc họ đá trầm tích có màu đen hoặc nâu đen, có thể cháy được. Than thường xuất hiện trong các lớp đá có nhiều lớp hoặc nhiều lớp khoáng.
• Thành phần chủ yếu của than đá là cacbon (hơn 50 phần trăm trọng lượng và hơn 70 phần trăm thể tích là vật liệu cacbon) và có một số nguyên tố khác như hydro, oxy, nito, lưu huỳnh.

Lịch sử phát triển của than đá

• Than đá được biết từ rất sớm và việc sử dụng than làm nhiên liệu đã diễn ra từ rất lâu trong lịch sử. Mở đầu là cuộc CMCN 1.0 (từ nửa cuối thế kỷ 18 đến nửa đầu thế kỷ 19) với đặc trưng là phát minh động cơ hơi nước sử dụng nhiên liệu than và máy móc dẫn động bằng cơ khí.
• Tiếp theo là cuộc CMCN 2.0 (từ khoảng thập kỷ 1850 đến cuối thế kỷ 19) với động lực là động cơ đốt trong và máy móc sử dụng điện. Tỷ trọng của than trong cơ cấu sử dụng năng lượng tăng nhanh vào những năm cuối thế kỉ 19 (44% năm 1880 lên 58% năm 1900), đạt cực đại vào đầu thế kỉ 20 (68% năm 1920).
• Từ nửa sau thế kỉ 20, tỷ trọng của than bắt đầu giảm nhanh, chủ yếu do vì đã có nguồn năng lượng dầu mỏ và khí đốt thiên nhiên hiệu quả hơn thay thế.

Đặc điểm của than đá

• Màu sắc chính là đen tuy nhiên tùy theo mỏ than mà màu sắc sẽ có sự pha thêm như: nâu, ánh bạc, vàng, xỉn…
• Than đá có độ cứng cao và nặng, tỷ lệ cacbon lên đến 75 – 95% và đồng thời chúng chỉ có 5 – 6% độ ẩm. Nhiệt lượng cháy cao vào khoảng 5500 – 7500 kcal / kg (kilo calo trên kilogram)
• Hình dáng của than sẽ phụ thuộc vào tuổi than, ngày nay hình dáng của than còn phụ thuộc vào cách chế biến, cách khai thác và máy móc mà con người sử dụng trong quá trình khai thác mà hình dáng của than là khác nhau.

Tính chất của than đá

• Độ cứng: Tùy vào nguồn gốc xuất xứ mỏ than đá mà chúng có độ cứng khác nhau, than càng ít tạp chất thì độ cứng càng cao.
• Độ ẩm (%): Độ ẩm của than đá chính là hàm nước còn sót lại trong nhiên liệu, độ ẩm càng cao thì giá trị sinh nhiệt càng thấp.
• Xỉ than: Tỉ lệ tro có trong than có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cháy của than có thể kể đến như: Làm giảm nhiệt trị của than, gây bám bẩn cho các về mặt ống hấp thu nhiệt, bám bẩn làm giảm khả năng truyền nhiệt đi ra.
• Chất bốc: Là hiện tượng các chất khí trong than bị phân hủy nhiệt như khí: Hydro, Cacbuahydro, Cacbonoxit, Cacbonic… trong than tỷ lệ chất bốc càng nhiều thì khi đốt sẽ càng hao than.
• Nhiệt trị Q (Cal/g): Là nhiệt lượng tỏa ra khi chúng ta đốt cháy hoàn toàn 1kg than, Nhiệt trị càng cao than càng cháy tốt và ngược lại nhiệt trị càng thấp khả năng cháy của than cũng giảm dần.

Ngoài ra than đá có tính chất hấp thụ được các chất độc và khả năng giữ trên bề mặt của các chất khí, chất tan trong dung dịch hay chất hơi.

Than đá được hình thành như thế nào?

• Than đá là một dạng nhiên liệu hóa thạch được tạo nên sự biến đổi của những thực vật bị chôn vùi dưới lòng đất. Các loài thực vật này sẽ trải qua nhiều giai đoạn biến đổi để chuyển từ than bùn sang than nâu (hay còn gọi là than non).
• Sau đó, than non sẽ trở thành than bán bitum rồi thành than bitum hoàn chỉnh. Kết quả cuối cùng của quá trình này là than đá được hình thành.

Phân bố và sản lượng than đá trên thế giới

• Theo nguồn nghiên cứu năng lượng của Viện Khoa học Địa chất và Tài nguyên Thiên nhiên (BGR) và Statistical Review of World Energy năm 2021: Tổng trữ lượng than trên thế giới tính đến cuối năm 2020 là 1.074.108 tỷ tấn, trong đó tập trung chủ yếu vào:
  • Khu vực châu Á (459.750 triệu tấn, chiếm 42,8%);
  • Bắc Mỹ (256.734 triệu tấn, chiếm 23,9%);
  • Cộng đồng các quốc gia độc lập – CIS (190.655 triệu tấn, chiếm 17,8%);
  • Và châu Âu (137.240 triệu tấn, chiếm 12,78%);
  • Tổng cộng 4 khu vực là 1.044.379 triệu tấn, chiếm 97,24%.
• Sáu quốc gia có tài nguyên than lớn trên thế giới tổng cộng khoảng 850.402 triệu tấn, chiếm 79,18% tổng trữ lượng than toàn thế giới, bao gồm:
  • Hoa Kỳ (248.941 triệu tấn, chiếm 23,18%);
  • Nga (162.166 triệu tấn, chiếm 15,10%);
  • Úc (150.227 triệu tấn, chiếm 13,99%);
  • Trung Quốc (143.147 triệu tấn, chiếm 13,33%);
  • Ấn Độ (111.052 triệu tấn, chiếm 10,34%)
  • Indonesia (34.869 triệu tấn, chiếm 3,15%)
• Tại Việt Nam, có rất nhiều mỏ than tập trung nhiều nhất ở các tỉnh phía Bắc nhất là tỉnh Quảng Ninh, mỗi năm khai thác khoảng 15 đến 20 triệu tấn. Than được khai thác lộ thiên là chính, còn lại là khai thác hầm lò.

Than đá có những loại nào

Các loại than đá hiện nay được phân loại theo mục đích sử dụng và đặc điểm hình thái của than đá, cụ thể như sau:

Phân loại than đá theo mục đích sử dụng

Than đá cũng được chia theo mục đích sử dụng với 2 loại chính là:

• Than luyện kim: Chủ yếu được dùng trong ngành sản xuất thép.
• Than nhiệt: Dùng năng lượng khi đốt cháy để phát điện hoặc sử dụng trong ngành sản xuất xi măng.

Phân loại than đá theo đặc điểm hình thái

Hiện nay, than đá được phân thành 3 loại chính là than bùn, than cám và than cục. Với mỗi loại lại có sự phân chia khác nhau, cụ thể như sau:

• Than cục: Có than cục xô, than cục hai, than cục ba, than cục bốn, than cục năm, than cục sáu, than cục bảy, than cục tám và một số loại khác nữa.
• Than bùn: Chủ yếu là than bùn mà không có thêm loại than nào khác.
• Than cám: Gồm có than cám 2a, than cám 2b, than cám 32, than cám 3c, than cám 4a, than cám 4b và một số loại than cám khác.

Than đá dùng để làm gì?

• Đi qua lịch sử lâu đời của nhân loại, than đã được xem như là một nguồn năng lượng, đơn giản đó là nguồn nguyên liệu để đốt và nhận được sản phẩm đáp ứng nhu cầu về điện sưởi ấm, và nó còn được dùng cho cả mục đích về công nghiệp, chẳng hạn như là dùng để chế biến kim loại.
• Than là nguồn năng lượng lớn nhất cho sự phát triển của ngành công nghiệp điện và dẫn đầu cho thế hệ điện sau này của toàn thế giới. Trước đây, than dùng làm nhiên liệu cho máy hơi nước, đầu máy xe lửa. Sau đó, than làm nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện, ngành luyện kim.
• Gần đây than còn dùng cho ngành hóa học tạo ra các sản phẩm như dược phẩm, chất dẻo, sợi nhân tạo. Than chì dùng làm điện cực.
• Ngoài ra than còn được dùng nhiều trong việc sưởi ấm từ xa xưa nhưng khi cháy chúng tỏa ra rất nhiều khí CO2 có thể gây ngộ độc nên cần sử dụng trong các lò sưởi chuyên dụng có ống khói dẫn ra ngoài cũng như có các biện pháp an toàn khi sử dụng chúng.

• Than có tính chất hấp thụ các chất độc vì thế người ta gọi là than hấp thụ hoặc là than hoạt tính có khả năng giữ trên bề mặt các chất khí, chất hơi, chất tan trong dung dịch. Dùng nhiều trong việc máy lọc nước, làm trắng đường, mặt nạ phòng độc…
• Dùng trong công nghệ hóa khí: Khí hóa than đá được dùng để sản xuất khí tổng hợp, bao gồm khí cacbon mono oxit và khí hydro. Nguồn khí này chủ yếu được sử dụng để đốt tuabin sản xuất điện và một phần nhỏ được chuyển đổi thành nhiên liệu xăng, dầu diesel hoặc sản xuất một số loại phân bón, sản phẩm hóa học khác như metanol, hydro, olefin, axit axetic, formaldehyde, amoniac,…
• Dùng trong luyện kim: Khi kim loại nóng chảy ở trong khuôn, than đá được đốt cháy từ từ để giải phóng khí nhằm làm giảm áp suất. Điều này sẽ ngăn không cho kim loại xâm nhập vào những khoảng trống của cát.
• Than đá được chế biến thành than cốc: 70% lượng thép trên thế giới được sản xuất từ than cốc. Ngoài ra, một số loại kim loại khác như đồng, nhôm,…cũng được làm từ than cốc.

Than đá dùng làm nhiên liệu đốt, năng lượng

• Trước đây, than đá chủ yếu được dùng làm nhiên liệu cho máy hơi nước, đầu máy xe lửa. Ngày nay, phần lớn sản lượng than đá khai thác được sử dụng để làm nhiên liệu rắn cho quá trình sản xuất điện và đốt cháy.

• Than đá sau khi khai thác từ mỏ than sẽ được nghiền thành bột và đốt trong lò hơi. Nhiệt lượng tỏa ra từ lò nung sẽ chuyển đổi nước trong lò hơi thành hơi nước để làm quay các tuabin. Nhờ đó, máy phát điện hoạt động và sinh ra điện.
• Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, chu trình hỗn hợp khí hóa tích hợp (IGCC) được sử dụng để sản xuất điện năng. Than đá sẽ được khí hóa để tạo ra khí tổng hợp coal gasification, sau đó được đốt trong tuabin khí để sinh ra điện. Với phương pháp này, hiệu suất tạo ra điện năng cao hơn.

Than tinh chế

Than tinh chế là than đá đã được loại bỏ độ ẩm và các chất gây ô nhiễm môi trường phát sinh khi cháy sau khi trải qua một số quá trình thích hợp. Loại than này có khả năng cháy hiệu quả hơn và lượng phát thải khi cháy cũng được giảm đi khá nhiều.

Một số ứng dụng khác của than đá

• Than đá tạo ra nguồn năng lượng chính để sản xuất xi măng. Các sản phẩm phụ từ quá trình đốt cháy than đá như tro bay cũng đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp xi măng, bê tông và ngành xây dựng nói chung.
• Than đá có khả năng hấp thụ các chất độc nên nó được dùng nhiều trong các máy lọc nước, mặt nạ phòng độc…
• Ứng dụng trong ngành hóa học để tạo ra các sản phẩm như dược phẩm, chất dẻo hoặc sợi nhân tạo.
• Than đá được dùng trong điêu khắc, vẽ tranh mỹ nghệ.

Ưu điểm và lợi ích khi sử dụng than đá

• Linh hoạt: Than đá là nguồn năng lượng linh hoạt nhất. Nó không chỉ dùng để tạo ra điện mà còn là một trong những thành phần cơ bản để nấu chảy sắt thép, điện phân nhôm, sản xuất giấy và các sản phẩm hóa chất.
• An toàn, dễ vận chuyển và lưu trữ: So với các nhiên liệu hóa thạch dễ cháy khác như dầu mỏ, than đá an toàn và dễ vận chuyển, lưu trữ hơn. Việc vận chuyển than đá không đòi hỏi phải có hệ thống đường ống áp lực cao mà chỉ cần xe tải, tàu hỏa, tàu biển,… là có thể mang đi mọi nơi.
• Linh hoạt: Than đá là nguồn năng lượng linh hoạt nhất. Nó không chỉ dùng để tạo ra điện mà còn là một trong những thành phần cơ bản để nấu chảy sắt thép, điện phân nhôm, sản xuất giấy và các sản phẩm hóa chất.
• Dễ sử dụng: Sau khi khai thác, chúng ta có thể sử dụng ngay than đá mà không cần xử lý, trong khi nhiều loại nhiên liệu hóa thạch khác đòi hỏi quá trình xử lý lâu dài và tốn kém hoặc bị phụ thuộc vào yếu tố thời tiết.
• Giá rẻ: Trữ lượng than đá lớn, dễ sử dụng, dễ vận chuyển và bảo quản nên giá thành của nó khá rẻ./.

Trên đây là tổng hợp những thông tin về Than đá là gì? Tính chất và Vai trò của than đá trong cuộc sống và trong các ngành công nghiệp. Viettech Boiler xin chia sẻ đến quý khách hàng.

Nếu Quý khách đang tìm một nhà cung cấp nguồn than đá linh động, ổn định và hiệu quả, hãy liên hệ ngay với Công ty TNHH Viettech Boiler để được hỗ trợ tư vấn và báo giá tốt nhất!