કાર્બન, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન કોલસામાં મુખ્ય કાર્બનિક પદાર્થ છે, જે 95% કરતા વધુ હિસ્સો ધરાવે છે; કોલિફિકેશન જેટલું ઊંડું, કાર્બનનું પ્રમાણ વધારે અને હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઓછું. કાર્બન અને હાઇડ્રોજન એ તત્વો છે જે કોલસાના દહન દરમિયાન ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, અને ઓક્સિજન એ દહન-સહાયક તત્વ છે. જ્યારે કોલસો સળગાવવામાં આવે છે, ત્યારે નાઇટ્રોજન ગરમી ઉત્પન્ન કરતું નથી, પરંતુ ઊંચા તાપમાને નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ અને એમોનિયામાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને મુક્ત સ્થિતિમાં અવક્ષેપિત થાય છે. સલ્ફર, ફોસ્ફરસ, ફ્લોરિન, ક્લોરિન અને આર્સેનિક કોલસામાં હાનિકારક ઘટકો છે, જેમાંથી સલ્ફર સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે. જ્યારે કોલસો સળગાવવામાં આવે છે, ત્યારે મોટા ભાગના સલ્ફરને સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ (SO2) માં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે, જે ફ્લુ ગેસ સાથે વિસર્જિત થાય છે, વાતાવરણને પ્રદૂષિત કરે છે, પ્રાણીઓ અને છોડના વિકાસ અને માનવ સ્વાસ્થ્યને જોખમમાં મૂકે છે અને ધાતુના સાધનોને કાટ કરે છે; જ્યારે મેટલર્જિકલ કોકિંગમાં ઉચ્ચ સલ્ફર સામગ્રીવાળા કોલસાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે કોક અને સ્ટીલની ગુણવત્તાને પણ અસર કરે છે. તેથી, કોલસાની ગુણવત્તાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે "સલ્ફર" ની સામગ્રી મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકોમાંની એક છે.

ચોક્કસ તાપમાન અને પરિસ્થિતિઓમાં કોલસામાં કાર્બનિક પદાર્થોના વિઘટન દ્વારા ઉત્પાદિત જ્વલનશીલ ગેસને "અસ્થિર" કહેવામાં આવે છે, જે વિવિધ હાઇડ્રોકાર્બન, હાઇડ્રોજન, કાર્બન મોનોક્સાઇડ અને અન્ય સંયોજનોથી બનેલો મિશ્ર ગેસ છે. અસ્થિર એ મુખ્ય કોલસાની ગુણવત્તા સૂચકાંક પણ છે, જે કોલસાની પ્રક્રિયા અને ઉપયોગની રીતો અને તકનીકી પરિસ્થિતિઓને નિર્ધારિત કરવામાં મહત્વપૂર્ણ સંદર્ભ ભૂમિકા ભજવે છે. ઓછી સંકલન ડિગ્રી ધરાવતા કોલસામાં વધુ અસ્થિર પદાર્થ હોય છે. જો કમ્બશનની સ્થિતિ યોગ્ય ન હોય તો, ઉચ્ચ અસ્થિર સામગ્રી ધરાવતો કોલસો જ્યારે સળગાવવામાં આવે ત્યારે સહેલાઈથી બિન બળેલા કાર્બન કણો ઉત્પન્ન કરે છે, જેને સામાન્ય રીતે "કાળો ધુમાડો" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે; અને કાર્બન મોનોક્સાઇડ, પોલિસાયક્લિક એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બન અને એલ્ડીહાઇડ્સ જેવા વધુ પ્રદૂષકો ઉત્પન્ન કરે છે અને થર્મલ કાર્યક્ષમતા ઓછી થાય છે. તેથી, કોલસાની અસ્થિર બાબત અનુસાર યોગ્ય કમ્બશન પરિસ્થિતિઓ અને સાધનો પસંદ કરવા જોઈએ.

કોલસામાં થોડા અકાર્બનિક પદાર્થો છે, મુખ્યત્વે પાણી અને ખનિજો, અને તેમના અસ્તિત્વથી કોલસાની ગુણવત્તા અને ઉપયોગ મૂલ્યમાં ઘટાડો થાય છે. ખનિજો કોલસામાં મુખ્ય અશુદ્ધિઓ છે, જેમ કે સલ્ફાઇડ, સલ્ફેટ અને કાર્બોનેટ, જેમાંથી મોટાભાગના હાનિકારક ઘટકો છે.

કોલસાની પ્રક્રિયા અને ઉપયોગ પર "ભેજ"નો મોટો પ્રભાવ છે. જ્યારે દહન દરમિયાન પાણી વરાળમાં બદલાય છે, ત્યારે તે ગરમીને શોષી લે છે, આમ કોલસાનું કેલરીફિક મૂલ્ય ઘટાડે છે. કોલસામાં રહેલા ભેજને બાહ્ય ભેજ અને આંતરિક ભેજમાં વિભાજિત કરી શકાય છે અને કોલસાની ગુણવત્તાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે આંતરિક ભેજનો સામાન્ય રીતે ઇન્ડેક્સ તરીકે ઉપયોગ થાય છે. કોલસાની માત્રા જેટલી ઓછી હશે, કોલસાની આંતરિક સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધારે છે અને ભેજનું પ્રમાણ વધારે છે.

"એશ" એ કોલસો સંપૂર્ણપણે બળી ગયા પછી બાકી રહેલ નક્કર અવશેષો છે, અને તે કોલસાની ગુણવત્તાનો મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે. એશ મુખ્યત્વે કોલસામાં અગ્નિકૃત ખનિજોમાંથી આવે છે. જ્યારે ખનિજને ભસ્મીભૂત કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ગરમીને શોષી લેવું જોઈએ, અને મોટી માત્રામાં સ્લેગ ગરમીને દૂર કરશે, તેથી રાખ જેટલી ઊંચી હશે, કોલસાના દહનની થર્મલ કાર્યક્ષમતા ઓછી થશે; જેટલી વધુ રાખ, કોલસાના દહન દ્વારા ઉત્પાદિત વધુ રાખ, અને વધુ ફ્લાય એશ છોડવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા કોલસા અને સ્વચ્છ કોલસામાં રાખનું પ્રમાણ પ્રમાણમાં ઓછું હોય છે [1].

કોલસાનું વિતરણ તમામ ખંડો અને મહાસાગર ટાપુઓમાં થાય છે, પરંતુ વિશ્વમાં કોલસાનું વિતરણ ખૂબ જ અસમાન છે, અને વિવિધ દેશોમાં કોલસાના ભંડાર પણ ખૂબ જ અલગ છે. ચીન, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ, રશિયા અને જર્મની કોલસાના ભંડારમાં સમૃદ્ધ છે, અને તેઓ વિશ્વના મુખ્ય કોલસા ઉત્પાદક દેશો પણ છે, જેમાંથી ચીન વિશ્વમાં સૌથી વધુ કોલસાનું ઉત્પાદન ધરાવતો દેશ છે. ચીનના કોલસાના સંસાધનો વિશ્વમાં મોખરે છે, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ, રશિયન અને ઓસ્ટ્રેલિયન [9] પછી બીજા ક્રમે છે.

જો કે કોલસાની મહત્વપૂર્ણ સ્થિતિ તેલ દ્વારા બદલવામાં આવી છે, લાંબા સમય સુધી, તેલના ધીમે ધીમે ઘટાડાને કારણે તે અનિવાર્યપણે ઘટશે. કોલસાના વિશાળ ભંડાર અને વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના ઝડપી વિકાસને કારણે કોલ ગેસિફિકેશન જેવી નવી ટેકનોલોજી પરિપક્વ બની છે અને તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

કોલસાની રચનાની વિવિધ મૂળ સામગ્રી અને શરતો અનુસાર, પ્રકૃતિમાં રહેલા કોલસાને ત્રણ કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, એટલે કે હ્યુમસ કોલસો, શેષ હ્યુમસ કોલસો અને સેપ્રોપેલિક કોલસો.

ચીન વિશ્વમાં કોલસાનો ઉપયોગ કરનાર પ્રથમ દેશ છે. લિયાઓનિંગ પ્રાંતમાં ઝીન્લે પ્રાચીન સાંસ્કૃતિક સ્થળમાં કોલસાની હસ્તકલા મળી આવી હતી અને હેનાન પ્રાંતના ગોંગી શહેરમાં પણ કોલસાની કેક મળી આવી હતી.

શાન હૈ જિંગમાં કોલસાને સ્ટોન ની કહેવામાં આવે છે, જ્યારે વેઇ અને જિન રાજવંશમાં કોલસાને ગ્રેફાઇટ અથવા કાર્બોનિફેરસ કહેવામાં આવે છે. કોલસા નામનો સૌપ્રથમ ઉપયોગ મિંગ રાજવંશમાં લી શિઝેન દ્વારા કમ્પેન્ડિયમ ઓફ મટેરિયા મેડિકામાં કરવામાં આવ્યો હતો.

ગ્રીસ અને પ્રાચીન રોમ પણ અગાઉ કોલસાનો ઉપયોગ કરતા દેશો હતા. ગ્રીક વિદ્વાન થિયોફ્રાસ્ટોસે આશરે 300 બીસીમાં પથ્થરનો ઇતિહાસ લખ્યો, જેમાં કોલસાની પ્રકૃતિ અને મૂળ નોંધવામાં આવી હતી. પ્રાચીન રોમે લગભગ 2000 વર્ષ પહેલા કોલસાને ગરમ કરવા માટે ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું હતું.

કોલસો એ લાખો વર્ષોથી છોડની ડાળીઓ અને મૂળો દ્વારા જમીન પર સંચિત કાળા હ્યુમસનું અત્યંત જાડું પડ છે. પૃથ્વીના પોપડાના પરિવર્તનને કારણે, તે સતત ભૂગર્ભમાં દટાયેલું રહે છે અને લાંબા સમય સુધી હવાથી અલગ રહે છે, અને ઉચ્ચ તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણ હેઠળ જટિલ ભૌતિક અને રાસાયણિક ફેરફારોની શ્રેણી પછી, તે કાળા જ્વલનશીલ કાંપવાળી ખડક બનાવે છે, જે કોલસાની રચનાની પ્રક્રિયા છે.

કોલસાની ખાણમાં કોલસાની સીમની જાડાઈ ક્રસ્ટલના ઘટાડા અને આ વિસ્તારમાં છોડના સંચયની ગતિ સાથે સંબંધિત છે. પૃથ્વીનો પોપડો ઝડપથી ઘટી રહ્યો છે, અને છોડના અવશેષો જાડા છે, તેથી આ કોલસાની ખાણમાં કોલસાની સીમ જાડી છે. તેનાથી વિપરીત, પૃથ્વીનો પોપડો ધીમે ધીમે ઘટી રહ્યો છે, અને છોડના અવશેષો પાતળા છે, તેથી આ કોલસાની ખાણમાં કોલસાની સીમ પાતળી છે. પૃથ્વીના પોપડાની ટેક્ટોનિક હિલચાલને કારણે, મૂળ આડી કોલસાની સીમ ફોલ્ડ અને ફ્રેક્ચર થાય છે. કેટલાક કોલસાના સીમને ભૂગર્ભમાં ઊંડે સુધી દફનાવવામાં આવે છે, અન્યને સપાટી પર ધકેલી દેવામાં આવે છે અથવા તો જમીનના સંપર્કમાં આવે છે, જે લોકોને સરળતાથી મળી શકે છે. ત્યાં કેટલાક કોલસાના સીમ પણ છે જે પ્રમાણમાં પાતળા અને ક્ષેત્રફળમાં નાના છે, તેથી ત્યાં કોઈ ખાણકામ મૂલ્ય નથી, અને કોલસાની રચના વિશે કોઈ અપડેટ નિવેદન નથી.

શું આ રીતે કોલસો બને છે? શું કેટલાક પ્રદર્શનોનો વધુ અભ્યાસ અને ચર્ચા થવી જોઈએ. કોલસાની મોટી ખાણમાં જાડા કોલસાની સીમ અને ઉત્તમ કોલસાની ગુણવત્તા હોય છે, પરંતુ તેનો વિસ્તાર સામાન્ય રીતે બહુ મોટો હોતો નથી. જો તે લાખો વર્ષોથી છોડના પાંદડા અને મૂળનો કુદરતી સંચય છે, તો તેનો વિસ્તાર ઘણો મોટો હોવો જોઈએ. કારણ કે પ્રાચીન સમયમાં પૃથ્વી પર દરેક જગ્યાએ જંગલો અને ઘાસના મેદાનો હતા, ભૂગર્ભમાં દરેક જગ્યાએ કોલસાના સંગ્રહના નિશાન હોવા જોઈએ; કોલસાની સીમ ખૂબ જાડી હોવી જરૂરી નથી, કારણ કે છોડના પાંદડા અને મૂળ હ્યુમસમાં સડી જાય છે, જે છોડ દ્વારા શોષી લેવામાં આવશે. જો તે પુનરાવર્તિત થાય છે, તો તે જ્યારે અંતમાં ભૂગર્ભમાં દફનાવવામાં આવે ત્યારે તે એટલું કેન્દ્રિત રહેશે નહીં, અને માટીના સ્તર અને કોલસાની સીમ વચ્ચેની સીમા એટલી સ્પષ્ટ રહેશે નહીં.

જો કે, એ હકીકત અને આધારને નકારી શકાય તેમ નથી કે કોલસો ખરેખર છોડના કાટમાળના વ્યવસ્થિત ઉત્ક્રાંતિ દ્વારા રચાય છે, જે એક અકાટ્ય સત્ય છે. જ્યાં સુધી તમે કોલસાના બ્લોકનું ધ્યાનપૂર્વક અવલોકન કરો છો, ત્યાં સુધી તમે છોડના પાંદડા અને મૂળના નિશાન જોઈ શકો છો; જો તમે કોલસાના ટુકડા કરો છો અને તેને માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ અવલોકન કરો છો, તો તમે ખૂબ જ સ્પષ્ટ છોડના પેશીઓ અને બંધારણો શોધી શકો છો, અને કેટલીકવાર થડ જેવી વસ્તુઓ કોલસાના સીમમાં સાચવવામાં આવે છે, અને કેટલાક કોલસાના સીમ હજુ પણ સંપૂર્ણ જંતુના અવશેષોથી આવરિત હોય છે.

સપાટીના સામાન્ય તાપમાન અને દબાણ હેઠળ, છોડ સ્થિર પાણીમાં સંચિત રહે છે તે પીટ અથવા સેપ્રોપેલિક દ્વારા પીટ અથવા સેપ્રોપેલિકમાં રૂપાંતરિત થાય છે; દફનાવવામાં આવ્યા પછી, પીટ અથવા સેપ્રોપેલિક કાદવ બેઝિન બેઝમેન્ટના ઘટાડાને કારણે ઊંડા ભૂગર્ભમાં ડૂબી જાય છે અને ડાયજેનેસિસ દ્વારા લિગ્નાઈટમાં રૂપાંતરિત થાય છે; જ્યારે તાપમાન અને દબાણ ધીમે ધીમે વધે છે, ત્યારે તે મેટામોર્ફિઝમ દ્વારા બિટ્યુમિનસ કોલસાથી એન્થ્રાસાઇટમાં રૂપાંતરિત થાય છે. પીટાઇઝેશન એ પ્રક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે કે ઉચ્ચ છોડના અવશેષો સ્વેમ્પ્સમાં એકઠા થાય છે અને બાયોકેમિકલ ફેરફારો દ્વારા પીટમાં રૂપાંતરિત થાય છે. સેપ્રોપાર્ગાઇઝેશન એ પ્રક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે કે જે સ્વેમ્પ્સમાં બાયોકેમિકલ ફેરફારો દ્વારા નીચલા જીવોના અવશેષો સેપ્રોપેલિક કાદવમાં પરિવર્તિત થાય છે. Sapropargite એ પાણી અને ડામરથી ભરપૂર એક પ્રકારનો કાદવવાળો પદાર્થ છે. ગ્લેશિયર પ્રક્રિયા કોલસા બનાવતા પ્લાન્ટના અવશેષોના સંગ્રહ અને જાળવણીમાં ફાળો આપી શકે છે [2].

કોલસાની રચનાની ઉંમર

સમગ્ર ભૌગોલિક યુગમાં, વિશ્વમાં કોલસાના નિર્માણના ત્રણ મુખ્ય સમયગાળા છે:

પેલેઓઝોઇક કાર્બોનિફેરસ અને પર્મિયનમાં, કોલસો બનાવતા છોડ મુખ્યત્વે બીજકણ છોડ હતા. કોલસાના મુખ્ય પ્રકારો બિટ્યુમિનસ કોલસો અને એન્થ્રાસાઇટ છે.

મેસોઝોઇકના જુરાસિક અને ક્રેટાસિયસમાં, કોલસા બનાવતા છોડ મુખ્યત્વે જીમ્નોસ્પર્મ હતા. કોલસાના મુખ્ય પ્રકાર લિગ્નાઈટ અને બિટ્યુમિનસ કોલસો છે.

સેનોઝોઇકના ત્રીજા ભાગમાં, કોલસો બનાવતા છોડ મુખ્યત્વે એન્જીયોસ્પર્મ્સ હતા. મુખ્ય કોલસો લિગ્નાઈટ છે, ત્યારબાદ પીટ અને કેટલાક યુવાન બિટ્યુમિનસ કોલસો છે.

કોલસો એ વિશ્વમાં સૌથી વધુ વિતરિત અશ્મિભૂત ઊર્જા સંસાધન છે, જે મુખ્યત્વે ચાર શ્રેણીઓમાં વહેંચાયેલું છે: બિટ્યુમિનસ કોલસો અને એન્થ્રાસાઇટ, સબ-બિટ્યુમિનસ કોલસો અને લિગ્નાઈટ. વિશ્વના પુનઃપ્રાપ્ત કોલસાના ભંડારમાંથી 60% યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ (25%), સોવિયેત પ્રજાસત્તાક (23%) અને ચીન (12%) માં કેન્દ્રિત છે. આ ઉપરાંત, ઓસ્ટ્રેલિયા, ભારત, જર્મની અને દક્ષિણ આફ્રિકા વિશ્વના કુલ કોલસાના ઉત્પાદનમાં 29% હિસ્સો ધરાવે છે અને સાબિત થયેલ કોલસાના ભંડાર તેલના ભંડાર કરતા 63 ગણા વધુ છે. વિશ્વમાં કોલસાનો સમૃદ્ધ ભંડાર ધરાવતા દેશોમાં પણ કોલસો છે.