Kömür Nedir? Çeşitleri Nelerdir?

Kömür Nedir?

Kömür; bitkisel kökenli organik maddeler ve inorganik bileşenlerden oluşan tortul bir kayaçtır. Bataklıklarda bitki ve ağaç kalıntılarının üst üste yığışarak çökelmesi ve milyonlarca yıllık bir süreç içerisinde kimyasal ve fiziksel etkilerle değişime uğraması sonucu oluşur.

Kömür, tüm dünyada da en çok kullanılan madenlerden bir tanesidir. Yeryüzünün en eski madenlerinden birisi olan kömür güvenilir ve düşük maliyetli bir fosil yakıt kaynağı olduğu için çok fazla rağbet görmektedir.

Detaylı bilgi İçin – Kömür Fiyatları

Kömür, kömürleşme süreci denilen kimyasal olaylar sonucu meydana gelmektedir. Kömürün oluşum sürecini kısaca şu şekilde özetlenebilir:

Jeolojik tarihte iki büyük kömür oluşum çağı vardır. Bunlardan en eski olanı Karborifer ve Permiyen dönemleridir. Karborifer ve Permiyen döneminde önce, Devaniyen döneminde Kuzey Yarım Küre’de büyük dağlar oluşmuştur.

Karborifer döneminde bu sıra dağlar havanın etkisiyle aşınmaya uğradı. Irmak ve yağmur sularınca dağlardan aşağılara taşınan kumlar ile öteki kıyılarında birikti; böylece buralarda delmolozlar, çevredeki sığ denizlerin talar, bataklıklar ve sulak düzlükler oluştu.

Bu bataklıklarda dev ağaçlardan oluşan şık ve gür ormanlar yetişti; bu ağaçlardan günümüze kalanların yegâne akrabası kibrit otu denen atalarına hiç benzemeyen minik bitkilerdir. 

Bu yetişen dev ağaçlar öldüklerinde çürümekte olan bitkisel maddelerden oluşan ıslak bir zeminin içine devriliyordu. Su ağaçların çürümesini yavaşlatıyor bunun sonucunda da orman alanı turbalık haline geliyordu. Arz kabuğundaki tektonik hareketler sonucu bu bataklıklar silt ve diğer sedimenterle birlikte derinle gömülmüştür.  Katman sıkıştıkça basıncın, ısının ve bakterilerin yardımı ile içindeki su ve gazlar dışarı çıkar. 

Turba önce linyite (kahverengi kömür) dönüşür. Linyit daha sonrada taş kömüre dönüşür. 

İdeal fiziksel ve kimyasal değişimlere bağlı olarak aşağıdaki kömürleşme seviyeleri görülmektedir:

Kömürün Fiziksel Özellikleri Nelerdir?

Yoğunluk: içerdikleri inorganik madde ve nem oranına bakarak artmasına rağmen 1,1 ile 2.2 gr/cm3 arasında değişmektedir. Turbaların ise 1.0 olarak kabul edilir.

Gözeneklilik: kömürleşme derecesine göre değişmektedir (% 3’ den % 25’ e kadar)

Gaz emme: Kömürler, oda sıcaklığında su, alkol, benzene, hekzan gibi sıvı buharlarını emerler. Kömürlerin Yansıma Özellikleri: Yansıma değerleri bir havza kömürlerinin gerçek kömürleşme derecelerini bize vermektedir.

Kömürlerin Fluoresans Özellikleri: Kömürlerin flüoresans özellikleri yansıma özellikleri ile tam zıt değerler ortaya koyarlar. Yansıma değerleri düşük olan turba ve kömürlerde flüoresans özellikler tam tersine yüksek değerlerdedir. 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 (kil vs.) rahatça ayırt edilebilmesi bu metot ile çok daha kolay olabilmektedir.

Kömürün Kimyasal Özellikleri Nelerdir?

Koklaşma: Kömürleşme derecesi yüksek olanlar (taşkömürleri) ısı programı altında önce yumuşarlar. Daha sonra şişerek gazlarını çıkartır ve yeniden sertleşirler. Bu olaylar sonucu oluşan oldukça gözenekli ve hafif maddeye “kok kömürü” adı verilir.

Nem içeriği: Kömürlerin nem içeriği farklılıkları kömürleşme mertebeleri ilerledikçe hidrofil karakterdeki fonksiyonel grupların azalarak yok denecek oranlara düşmesiyle açıklanabilir.

• Bünye nemi, Kaba nem ve Molekül suyu olarak adlandırılan nem içeriklerine sahiptir.

Kömürün ısıtılmadan önceki ağırlığı ile özel fırınlarda 105-110 0C’ ye kadar ısıtıldıktan sonraki ağırlığı arasındaki fark alınarak hesaplanır.

Uçucu Madde İçeriği: Kömür oksijensiz ortamda ısıtıldığında kimyasal olarak değişikliğe uğrar ve karbondioksit ile su buharı gibi yanmayan gazları ve katran buharlarını da içeren uçucu madde çıkışı olur.

• Isıtmaya bağlı çıkan bu gaz ve sıvı maddelere, kömürün uçucu maddesi ve bunun toplam kömür ağırlığına olan oranına da, kömür uçucu madde oranı denilmektedir.

• Kömürün ısıtılmadan önceki ağırlığı ile 950±25 0C derecede (USA, ASTM standardı) ısıtıldıktan sonraki arasındaki fark bulunarak hesaplanır.

Kül İçeriği:

• Kömür yandığı zaman içerdiği mineral maddeler temel bazı değişikliklere uğrarlar ve sonucunda da arta kalan inorganik atık kül oluşur.

• Kül %’ si, kömürün kalitesini belirler. Kül oranı arttıkça kalite düşer. Kuru örneklerdeki kül yüzdelerine göre yapılan sınıflama şu şekildedir:

• < % 5 çok düşük,
• % 5-10 düşük,
• % 10-20 orta,
• % 20-30 oldukça yüksek,
• % 30-50 yüksek

Sabit Karbon İçeriği:

• Sabit karbon içeriği doğrudan analiz edilememektedir, nem, kül ve uçucu madde yüzde değerleri toplamının yüzden çıkarılması ile tespit edilmektedir:

%su + %mineral madde + %uçucu madde + %sabit karbon (C) = %100

Kömürün Isıl Değeri:

• Bir yakıtın ısıl değeri; birim kütlesindeki yakıtın tamamen yanması sonucunda açığa çıkan ısı miktarıdır.

Karbon ve Hidrojen İçeriği:

• Kömüre ait organik madde içinde;

• C ağırlık %’ si olarak % 70 – 95, H ise % 2-6 oranındadır .

Kükürt İçeriği:

• Kömürün kalitesini belirleyen bileşenlerdendir.

• Kömürün içerdiği kükürt türleri organik kükürt ve anorganik (sülfit ve sülfat) kükürttür.

• Organik kükürt oranı ağırlık yüzdesi olarak: <%3

Sülfatlara ait “S” oranı genelde % 0.1’ den küçüktür.

• Kömür 1350 C derecede yakılmakta, kömür içindeki S, SO2’ e, SO2 de sülfürik asit’ e dönüştürülmekte ve elde edilen sülfürik asitten toplam S miktarı hesaplanmaktadır.

Azot içeriği:

 • Kömürdeki azot, genellikle protein kaynaklı olup, azot ihtivası zengin olan bitkilerden kaynaklanmaktadır. Azot içeriği kömürün yaşıyla orantılı olarak değişmemektedir. Yanma sonucunda oluşan azot oksitler kükürt oksitlerden sonra önemli bir hava kirleticidir.

• Kjeldahl yöntemi ile belirlenir. Sülfürik asit kullanılarak azot, amonyum sülfata dönüştürülmekte, oluşan amonyum sülfat miktarından hesaplanmaktadır. Oksijen İçeriği

• Kömürdeki, organik bileşenlerde, suda, kil ve karbonat minerallerinde bulunur.

• Organik O miktarı, kömürleşme derecesini belirleyicidir. Linyit ağırlık %’ si olarak ort. % 25, taşkömürü % 10 ve antrasit % 3 O bulundurur.

Kömür Nasıl Oluşur?

Kömür homojen olmayan, kompakt, çoğunlukla lignoselülozik bitki parçalarından meydana gelen, tabakalaşma gösteren, içerisinde 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.

Kömürleri meydana getiren bataklıkların geliştiği 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).

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 sert ve parlak görünüştedir. 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.

Kömürün oluşumu ile ilgili video aşağıda izleyebilirsiniz:

Kömür Oluşumu

Kömürleşme (Coalification) Nedir?

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 santigrad derece 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.

Kömür Çeşitleri Nelerdir?

Kömür; oluşum sırasında içeriğinde bulunan bitkisel organik atık miktar ve çeşitlerine göre, maruz kaldığı ısı, basınç ve mikrobiyolojik faaliyetlerin durumuna göre farklı şekillerde görülmektedir. Kömür çeşitlerini organik olgunluklarına göre Turba, Linyit, Taş Kömürü, Antrasit ve Grafit olarak sıralayabiliriz:

Turba: Bataklık alanlarda toplanan bitki kalıntılarının toprak altında uzun yıllar boyunca birikmesiyle oluşur. Turba kömürleşmenin ilk aşamasıdır. Tam kömür özelliklerini göstermez.

İçindeki su miktarı yüksektir. Karbon yüzdesi ise 60’ı geçmez. Turbada karbon oranı %25-60 aralığında oynamaktadır. Diğer istatistiklerine bakacak olursak %20-55 oksijen, %5-8 hidrojen ve %0,5-3,5 azot elementleri de bulunur. Karbon oranı %25-60’dır yani karbon oranı düşüktür.

Turba, henüz karbonlaşma safhasını tamamlamamış genç kömürlerdendir. 3000 kalori ve daha altında kalori verir.

Linyit: Linyit, kahverengi kömür olarak da adlandırılmaktadır. En düşük kaliteli kömür sınıfındadır. Linyitin farklı türleri de vardır bunlar; sarı linyit, kahverengi linyit.

Daha oluşumunu tamamlamamış kömürlerdendir. Karbon yüzdesi 70-80 kadardır. 3000-6000 kalori arasında ısı verir.

Yer kabuğunda bolca bulunur. Evlerde ve pek çok termik enerji santralinde genelde linyit kullanılmaktadır. Bunun sebebi, diğer kömür türlerinin keşfedilen rezerv miktarlarının az olması ve gerekli olan enerji ihtiyacını karşılayamamasıdır.

Taş Kömürü: Kalorifik değeri en kaliteli kömürlerden biridir.  Taş kömürde kömürleşme daha ileri safhadadır. Yüksek kalorili bir kömürdür. Bu nedenle taş kömüründe elde edilen enerji linyitten elde edilen enerjiden daha fazladır. Daha pahalı olduğu için evlerde çok fazla kullanılmak için tercih edilmez.

Türkiye’de Zonguldak bölgesinde çıkarılmaktadır. Taşkömürü kömürleşme derecesi bakımından antrasit ile linyit arasında yer alan bir kömür türüdür. Maden kömürü olarak da bilinir. Karbon ve uçucu maddeler bakımından zengindir. Karbon yüzdesi 75 – 90’ı bulur.

Taşkömürü 6000-9000 kalori arasında yüksek ısı verir ve bu sayede demir, çelik sanayisi için büyük önem taşır. Çeliğin eritilmesi ve şekil verilebilmesi için ihtiyaç duyulan yüksek ve dengeli enerji miktarı ancak taş kömürü gibi yüksek kalorifik değerli kömür kaynaklarından karılanabilmektedir.

Antrasit: Antrasit kömürü katı fosil yakıtların en kaliteli olanıdır.
%95′ i karbondan oluşur ve su oranı düşüktür. En sert kömür türü olup yandığında diğerlerinden daha fazla ısı verir.

Doğada çok az miktarda bulunur ve bu yüzden bulunması zordur. Parlak renklidir ve tutuşturulması zordur.

Grafit: Grafit, tabiatta bulunan saf karbondur. Grafitin elmastan asıl farkı amorf yapıda olmasıdır. Grafit, ark lambası kömürlerinin yapımında ve yağlama maddelerinde kullanılır. Kil ile belirli bir oranda karıştırılırsa, kalem ucu yapımına yarayan bir madde elde edilir.

Piyasada satılan kömürler (genel özellikleri: %6 nem, %6 kül ve %6 uçucu madde oranı 20-22 ve kükürt oranı %30 ve 7200-8400 kcal kalorifik değeri) boyutlarına göre ise şu şekilde sıralanır:

Karpuz Kömür: 110-200 mm boyutlarında,
Portakal Kömür: 65-100 mm boyutlarında,
Ceviz Kömür: 25-65 mm boyutlarında,
Fındık Kömür: 13-25 mm boyutlarında
Pirinç Kömür: 5-10 mm boyutlarında ve
Toz Kömür: 0-13 mm boyutlarındadır.

Bunlar dışında odun kömürü ve kok kömürü olarak adlandırılan yakıtlar da bulunmaktadır:

Odun Kömürü: Ağacın havasız ortamda yavaş yavaş kısmen yakılmasıyla elde edilen ve siyah barut üretiminde ve metallerin sert yüzeylerinin kaplanmasında kullanılan “odun kömürü” denir. Hammaddesi daha çok meşe odunundan sağlanır.

Odun kömürü çeşitleri olarak şunları sıralayabiliriz: Çuvallı Mangal Kömürü, Kolilik Odun Kömürü, Mangal Kömürü, Nargile Kömürü, Paketli Mangal Kömürü, Pınar ve Meşe Kömürü, Pres Kömürü gibi.

Kok Kömürü: Taş kömürünün havasız ortamda, bütün uçucu bileşenlerinin giderildiği yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılmasıyla elde edilen özellikle bazı önemli ya da önemsiz işlemlerinde kullanılan malzemeye ise kok kömürü denir.

Kok; gerçek anlamda bir kömür değildir. Tabiatta serbest halde bulunmaz, fabrikalarda taş kömürünün içindeki gazların çıkartılmasından sonra elde edilen kömürdür.

Hava Gazı:

Kömürün toz halinde üretildikten sonra yüksek sıcaklıklarda hava ve buharlaştırılması sonucu oluşmaktadır.

Havagazı ilk kez 18. yüzyılın sonlarında ayrımsal damıtma yoluyla İngiltere’de üretildi. Hava gazı elektriğin dünyada yaygınlaşmasından önce sokakların aydınlatılmasında, merkezi ısıtmada ve konutların ısıtılmasında yaygın olarak kullanıldı.

Havagazının yerini zamanla doğal gaz almış olmasına rağmen doğal gazın giderek pahalılaşması üzerine kömürden gaz elde etmek için değişik yöntemler aranmaya başlandı.

Kömür Nasıl Keşfedilir?

Kömür homojen değildir ve kompakt olmasının yanı sıra genellikle lignoselülozik bitkilerin birleşimiyle oluşmuştur. Kömür tabakalaşma gösterebilen ve bataklıklarda bulunan, kahverengi ya da siyah renklerdeki organik kütlelerdir.

Kömür Nerelerde Bulunur?

Kömür en çok nemli,sıcak iklime sahip olan ve organik maddelerin yoğun olduğu bataklık gibi yerlerde, bataklık bulunan suyun PH değerinin 4 ya da 5 civarında olması durumunda oluşmaya başlamaktadır.

Kömür bugün dünyada yaklaşık 50 üzeri ülkede yaygın olarak üretilmektedir. Kömürün dünya genelinde çıkarıldığı yerlere baktığımızda en fazla üretim; Çin, ABD, Hindistan, Avustralya, Güney Afrika, Almanya, Rusya şeklindedir.

Güney yarım küre kömür bakımından oldukça yoksundur. Bunun nedeni Devoniyen dönem ve daha önceki dönemlerin alçak ovalarında kömür yataklarını oluşturacak ölçüde kalın bitki depolarının birikmesine elverişli bitkisel yaşamın olmayışıdır. Dünya sıralamasında, en büyük kömür tüketici ilk iki ülke Çin ve Hindistan’dır.

Türkiye’ye bakıldığında ise önemli miktarlarda kömür yataklarına sahip olduğu görülmektedir. Türkiye’de taş kömürü çıkarılan yerler; Zonguldak’ta Ereğli, Kastamonu’da İnebolu’dur. 

Kömür yatakları bol olmasına rağmen jeolojik oluşumdan dolayı Türkiye’de antrasit içeren kömür yatakları bulunmamaktadır. Bununla birlikte, önemli miktarda linyit yatakları mevcuttur. Türkiye’nin linyit yataklarını şu şekilde sıralayabiliriz: Afşin Elbistan (Kahramanmaraş, Karaisalı (Adana), Merzifon (Amasya), Kükürtlü (Erzurum), Eynez ve Soma (Manisa), Uluçayır ve Divriği (Sivas), Zonguldak, Tavşanlı ve Tunçbilek (Kütahya).

Kömür Nerelerde Kullanılır?

Kömür, demir – çelik fabrikaları ile kimya endüstrisinde sıklıkla kullanılan enerji kaynaklarından birisidir. Kömür ısıtılarak kok kömürü olarak da tüketilmektedir. Kömür ayrıca yakıt ve yağlama yağlarının üretiminde de faydalanılan fosil kaynaklardandır. Kömür sayesinde endüstriyel proseslerde gerekli olan buhar üretimi de gerçekleştirilebilmektedir.