KÖMÜR NEDİR






KÖMÜR NEDİR?

Kömür yanabilen sedimanter organik bir kayadır. Kömür başlıca karbon, hidrojen ve oksijen gibi elementlerin bileşiminden oluşmuş olup, diğer kaya tabakalarının arasında damar haline uzunca bir süre (milyonlarca yıl) ısı, basınç ve mikrobiyolojik etkilerin sonucunda meydana gelmiştir. Kömür Organik olgunluğuna göre tiplere ayrılır;

KÖMÜR NASIL OLUŞUR?

Kömür, nebatların bataklık alanlarda birikmesi sonucu oluşan tabakaların değişime uğraması neticesi meydana gelmiştir. Bu tabakalar üzerine çeşitli çökeltilerin birikmesi ve arz’ın hareketleri sonucu derinliklere gömülmüştür. Gömülmüş olan bu nebatlar; artan ısı ve basınca maruz kaldıklarında bünyelerinde fiziksel ve kimyasal değişikliğe uğrayarak kömüre dönüşürler. Bu proses milyonlarca yıl içinde gerçekleşerek kömürler organik olgunluklarına göre Linyit, Altbitümlü, Kömür, Bitümlü kömür ve Antrasit tiplerine ayrılırlar.

Linyit ve kısmen AltBitümlü kömürler genellikle yumuşak, kırılgan ve mat görünüştedirler. Bu tip kömürlerin ana özelliği göreceli olarak yüksek nem içerirler ve karbon içerikleri düşüktür. Antrasit ve Bitümlü kömürler ise genellikle seert ve parlak görünüştedirler. Göreceli olarak nem içerikleri düşük olup, karbon oranları yüksektir. Jeolojik olarak kömürlerin yaşları 400 milyon yıl ile 15 milyon yıl arasında değişir. Genellikle yaşlı kömürler daha kalitelidir.

TÜM DÜNYADA GÜNLÜK HAYATTA KÖMÜR NEDEN ÖNEMLİDİR?

Kömür Dünyada en yaşlı bir şekilde bulunan, güvenilir aynı zamanda düşük maliyetlerle elde edilebilen temiz bir fosil yakıtıdır.

Yaygın: Kömür Dünya’da 50 den fazla ülkede üretilmektedir. Kömür rezervleri diğer fosil yakıtlar gibi (petrol ve doğalgaz) Dünya’nın belli bir bölümünde değil fakattüm dünyada yaygın bir şekilde bulunmaktadır.

Emniyetli: Kömür kullanımı, depolaması ve nakliyesi açısından en emniyetli fosil yakıttır.

Güvenilir: Endüstriyel ve diğer alanlarda elektrik enerjisinin rekabetçi fiyatlarla ve güvenilir olarak temini açısından, kömürün Dünyada yaygın bir şekilde bulunuşu ve bir çok ülke tarafından üretiliyor oluşu tedarikde güvenirliliği sağlamaktadır.

Temiz: Temiz Kömür Teknolojileri kullanılarak günümüzde kömür tüm dünyada doğayı doğayı kirletmeden kullanılmaktadır.

Ucuz: Elektrik Enerjisi Üretiminde ucuz ve rekabetçi bir yakıt olması nedeniyle Dünya elektrik üretiminin yaklaşık % 40 ‘ ı kömürden karşılanmaktadır.

KÖMÜR NASIL 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.

KÖMÜRLERİ MEYDANA GETİREN BATAKLIKLAKRIN OLUŞTUĞU 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

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.

KÖMÜRLERİN SINIFLANDIRILLMASI

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 ıçeriklerinin (Arsenik, Kadmiyum gibi) bilinmesi de önemlidir.

FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

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

  • Poroziteleri, kömürleşme derecelerine bağlı olarak % 3 (antrasit) ile % 25 arasında değişmektedir.
  • Sertlikleri (Vickers), 30 (linyit) – 120 (antrasit) kg/mm2 arasında değişmektedir.

FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

Kömürlerin fiziksel özelliklerine kabaca bakılırsa; Yoğunlukları, içerdiklen inorganik madde ve nem oranına bakarak artmasına rağmen 1,1 ile 2.2 gr/cm3 arasında değişmektedir.

KÖMÜRLERİN YANSIMA ÖZELLİKLERİ

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.

Kömürleşme Derecesi RmaxfOo1
Linyit < 0.380
Alt bitüm lü Kömür 0,38-0,47
Yüksek Uçucu Maddeli Taşkömürü C 0.47-0.57
Yüksek Uçucu Maddeli Taşkömürü B 0.57-0.71
Yüksek Uçucu Maddeli Taşkömürü A 0,71 -1.10
Orta Uçucu Maddeli Taşkömürü 1.10-1.50
Az  Uçucu Maddeli Taşkömürü 1,50-2.05
Semi antrasit 2,05-3,0
Antrasit >3,0

 

Rmax,(%) Paleo Sıcaklık Değeri (°C) Karşılık Geldiği Kömürleşme Derecesi(Rank)
<0.48 <100 Alt bitümlü Kömür
0,59 125 Alt bitümlü Kömür
0,72 145 Yüksek Uçucu Maddeli Taşkömürü
0,86 165 Yüksek Uçucu Maddeli Taşkömürü
1,00 180 Yüksek Uçucu Maddeli Taşkömürü
1,16 195 Orta Uçucu Maddeli Taşkömürü
1,42 210 Orta Uçucu Maddeli Taşkömürü
1,52 220 Az Uçucu Maddeli Taşkömürü
1,70 230 Az Uçucu Maddeli Taşkömürü
1,92 235 Az Uçucu Maddeli Taşkömürü
2,14 240 Semi Antrasit

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.

FLOURESANS ÖZELLİKLERİ

Kömürler organik malzemeler oldukları ve bazı organik maddelerin de flüoresans özelliği göstermesinden dolayı flüoresans özellikleri vardır. Kömürlerin flüoresans özellikleri yansıma özellikleri ile tam zıt değerler ortaya koyarlar. Yansıma değerleri düşük olan turba ve kömürlerde flüoresans özellikler tam tersine yüksek değerlerdedir. Kömürleşme derecelen arttıkça, liptinit ve vitrinit’in göstermiş olduğu flüoresans özellikleri de buna paralel şekilde azalmakta ve yüksek kömürleşme seviyelerinde yok olmaktadır.

Liptinitler, daha önce de bahis edildiği gibi, kömürleşme olayına en geç katılan maseraller olduğu için en yüksek flüoresans özellik gösteren maserallerdirler. Bazı semifüzinit’ler haricinde inertinit grubu maseralleri genelde hiç flüoresans özellik göstermezler. Flüoresans ışığın kendisi de parlatılmış örnek üzerine düşürülerek örnek incelenir ve ölçümleri böylece yapılır. Flüoresans değerleri yüksek maddeler daha açık renklerde (açık yeşil vb.), flüoresans değerleri düşük olan maddeler ise daha koyu renklerde (kırmızı, koyu kahverengi gibi) görünürler. Liptinitlerin detay özellikleri ve inorganik maddelerden (kıl vs.) rahatça ayırt edilebilmesi bu metot ile çok daha kolay olabilmektedir. Kömürlerin buna benzer sergiledikleri bir çok benzer fiziksel özellikleri vardır.

KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

Kömürlerin kalitesi ve özelliklerini ortaya koyan kalori (ısısal), kısa ve elementel analizleridir. Bunun yanında kömürlerde iz element analizleri de yapılabilmektedir.

KÖMÜRLERİN KISA ANALİZİ

Nem,Uçucu Madde, Kül ve Sabit (“Fıxed”) Karbon analizleridir. Bu analizler bir kömürün petrografik analizler ile birlikte niteliklerini ortaya koyabilmektedir.

KÖMÜRLERİN ELEMENT ANALİZLERİ

Kömürler içerisinde bulunan “C”, “S”, “O”, “N”, “H” elementlerinin tesbit analizleridir. Çok özel ve detay araş- tırmalar için yapılabilmektedir.

Kömür analizleri MTA Genel Müdürlüğü Maden Analizleri ve Teknolojisi Dairesinde, TÜBİTAK, demir çelik fabrikaları, bazı kömür işletmeleri (TTK ve bazı TKİ bölge müdürlükleri), Hacettepe ve ODTÜ” gibi bazı özel üni- versitelerimizde ve kuruluşlarımızda yapılabilmektedir.

KÖMÜR BİLEŞENLERİ

Bir kömür parçasını elimize aldığımızda onların değişik yüzeylere ve görünümlere sahip olduğunu görürüz. Bazı kömürler kübik bölünmeler (taşkömürlerı) şeklinde ufalanırken, uğrarlar. Turbalarda bitki parçalan (fiteraller) görünürken, bazı kömürlerde kalın, ince parlak ve mat bantlaşmalar görülmektedir.

Bir kömür parçasında üst kısımda bir tabakalaşma düzlemi mevcuttur ve daima, eğer bir kıvrılma, kırılmaya uğramamış veya yer değiştirmeye uğramamışlar ise, yer yüzeyine paralel olacak şekilde, yanı yatay konumda olurlar.

Kömürlerde tabakalaşma düzlemlerine dik olarak ve birbirlerine dik olacak şekilde, yan taraflarda “Klit” (“Cleat”) denilen düzlemler bulunmaktadır. Bunlardan ön veya yüz (“face”) kliti pürüzsüz iken, yan (“butt”) kliti daha pürüzlü durumdadır. Yan klitler ortamın kayaçlarının kıvrım ekselerine paralel olurlar. Klitler ortamın dağ oluşumunu sağlayan faktörlerin etkisinde kalarak oluşurlar yani orojenik kökenlidirler. Klit açıları taşkömürü seviyesinde 90° cıvannda olup, daha düşük kömürleşme seviyelerinde (alt bitümlü kömür ve linyitlerde) bu açı daha küçük veya farklıdır. Antrasitlerde klitlerin sayısı ikiden daha fazla (üç) olup, bunlar bırleşerek konkoidal bölünmeyi sağlamaktadırlar.

Özellikle taşkömürü seviyesinde kömürler bantlı görünümler ortaya koyarlar. Kömürlerin el ile incelendiğinde onlann bantlı, mat, elde is bırakan nitelikte olan bileşenleri onlann “Litotip” olarak adlandırılan birimleridir. Litotipler sonlanna “ain” takısı alırlar. Birbirinden farklı dört litotip mevcuttur. Bunlar Vitren (“Vitrin”), Klaren (“Clarain”), Düren (“Durain”) ve Füzen (“Fusain”) dir. Litotiplerin özellikleri detaylı olarak Çizelge 4’te gösterilmiştir. Çizelge 4’te aynca kil ve kömürün birbirleri ile ilişkili olarak kömürlü kil ve killi kömürler ile ilgili özellikler de mevcuttur.

AYIRTMAN ÖZELLİKLER
KABA YAPI LİTÖTİFLER TABAKALANMA YARILABİLME KIRILMA ŞEKLİ PARLAKLIK DİĞER ÖZELLİKLER
KÖMÜR Vitren Zayıf İyi Küp şeklinde, Kısmen konkoidal Çok parlak, Parlak Tabakalanma yönü ne dik çok Sayıda çatlakları bulunur.
Duren Zayıf Kötü Düzensiz Mat Bantların yüzeyleri pürüzlü olup, genellikle gri ve siyah görünüstedir.
Fuzen Bantsız Yok Düzensiz Siyah İpeksi, lifsi dokuya sahip olup, yüksek oranda mineral icerebilmekte, ele değince siyaha boyamaktadır
Klaren İyi Orta Viben ve Dürenin Karakteris tikleri Arasında değişir. Vitren ve Dürenin Karakteristikleri arasında değişir. Vitren, düren ve / veya füzen’in ince bantlarının Arddalaş masından oluşur. Bantların kalınlığı 1 cm den düşüktür.