Than đá được dùng ở đâu: các lĩnh vực ứng dụng chính

Trong thời gian dài, than đá là một trong những nguồn nhiệt và năng lượng chính. Ngày nay, vai trò của nó phụ thuộc vào từng khu vực và ngành: việc dùng than trong năng lượng đang dần bị hạn chế do yêu cầu môi trường, nhưng than cùng các sản phẩm chế biến vẫn cần thiết trong luyện kim, công nghiệp hóa chất và một số quy trình công nghệ.

Than đá là gì và được khai thác như thế nào?

Than đá là khoáng sản rắn dễ cháy có màu đen hoặc nâu sẫm. Nó hình thành từ tàn tích thực vật hữu cơ, trải qua hàng triệu năm dưới tác động của áp suất, nhiệt độ và các quá trình địa chất để biến thành đá than. Quá trình này được gọi là than hóa. Thành phần chính của than là cacbon, nhưng thành phần chính xác phụ thuộc vào mác, hàm lượng tro, độ ẩm và hàm lượng lưu huỳnh, hydro, oxy cùng nitơ. Với than luyện kim, khả năng tạo cốc và thiêu kết đặc biệt quan trọng.

Công nghiệp than giữ vị trí quan trọng trong các ngành khai khoáng. Phương pháp khai thác phụ thuộc vào độ sâu vỉa, chiều dày lớp than, địa chất và hiệu quả kinh tế. Khi vỉa nằm nông, người ta khai thác lộ thiên tại mỏ; với vỉa sâu, áp dụng khai thác hầm lò. Các quốc gia khác nhau sử dụng phương pháp khai thác lò chợ dài, buồng–trụ, khoan nổ mìn và cơ giới hóa.

Các loại và mác than đá

Than đá được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí như màu sắc, kích thước, thành phần cấu trúc và nguồn gốc, công nghệ xử lý, v.v.

Có hệ thống ký hiệu chung cho các loại than khai thác và sử dụng trong sản xuất, bao gồm cả than đá. Theo đó, than đá có thể là than ngọn lửa dài (D), than khí (G), than béo (Zh), than luyện cốc (K), than gầy (T), v.v. Một số loại than khai thác còn được ký hiệu là loại trung gian, chẳng hạn than khí béo. Ngoài ra, một số quốc gia như Hoa Kỳ và Nhật Bản sử dụng hệ thống ký hiệu riêng.

Than đá được ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

Than đá được dùng làm nhiên liệu, nguyên liệu công nghệ và nguồn cung các sản phẩm chế biến. Quá trình luyện cốc đặc biệt quan trọng đối với luyện kim và công nghiệp hóa chất, nhưng không phải mọi ứng dụng than đều gắn với luyện cốc. Các hướng chính gồm:

1. Năng lượng và nhiên liệu. Than được dùng tại nhà máy nhiệt điện, lò hơi và một số lò công nghiệp. Ngoài ra còn có công nghệ sản xuất nhiên liệu lỏng từ than bằng phương pháp hóa lỏng trực tiếp hoặc gián tiếp, nhưng phạm vi áp dụng còn hạn chế và phụ thuộc vào kinh tế, nguồn dầu cùng yêu cầu môi trường.
2. Luyện kim. Sau quá trình luyện cốc, than luyện cốc biến thành than cốc luyện kim. Vật liệu này vừa là nhiên liệu vừa là chất hoàn nguyên trong sản xuất gang bằng lò cao, đồng thời được dùng trong một số quy trình đúc và sản xuất ferroalloy.
3. Công nghiệp hóa chất. Quá trình luyện cốc tạo ra khí lò cốc, nhựa than đá, sản phẩm amoniac và các chất phụ khác. Từ nhựa than đá, người ta tách hắc ín, naphthalene, hợp chất phenol và các phân đoạn thơm dùng trong công nghiệp hóa chất, sản xuất vật liệu, điện cực, lớp phủ bảo vệ và một số loại plastic.
4. Nông nghiệp và vật liệu đất. Bản thân than đá không phải phân bón thông thường. Một số sản phẩm chế biến than, hợp chất amoni, vật liệu humic hoặc phụ gia carbon có thể được dùng trong nông nghiệp, nhưng cách sử dụng phụ thuộc vào thành phần và công nghệ sản xuất.
5. Giao thông và xây dựng. Trong lịch sử, than từng được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu cho đường sắt. Ngày nay vai trò trong giao thông nhỏ hơn, nhưng các sản phẩm chế biến than, than cốc, nhựa than, hắc ín và vật liệu tro xỉ có thể được dùng trong xây dựng đường, lớp phủ công nghiệp cùng một số công trình hạ tầng.

Có thể thấy, than đá không chỉ là nhiên liệu mà còn là nguyên liệu cho luyện kim và công nghiệp hóa chất. Tuy nhiên, việc sử dụng ngày càng được đánh giá dựa trên lượng khí thải, tiêu chuẩn môi trường và quá trình chuyển đổi sang công nghệ sạch hơn. Vì vậy, vai trò của than tại từng quốc gia và ngành sẽ tiếp tục thay đổi, dù hiện tại nó vẫn là nguyên liệu quan trọng đối với một số quy trình công nghiệp.