Steenkool is 'n fossielbrandstof wat vir ons moderne leefwyse nuttig is, maar wat ongelukkig ook baie tot lugbesoedeling en aardverhitting bydra. Ten spyte van dié groot nadele kan ons in hierdie stadium nie sonder steenkool klaarkom nie. Ons leer jou waar steenkool vandaan kom en watter gebruike ons daarvoor het.
Ontstaan
Steenkool is 'n afsettingsgesteente wat geskik is as brandstof omdat dit koolstof bevat. Dit het in die aarde se geologiese geskiedenis in die Karboon oftewel steenkooltydperk begin vorm. Hierdie tydperk was 290 tot 360 miljoen jaar gelede.
Top-10-steenkool- produsente in 2018
1 China: 3 550 miljoen ton
2 Indië: 771 miljoen ton
3 Amerika: 685 miljoen ton
4 Indonesië: 549 miljoen ton
5 Australië: 483 miljoen ton
6 Rusland: 420 miljoen ton
7 Suid-Afrika: 259 miljoen ton
8 Duitsland: 169 miljoen ton
9 Pole: 122 miljoen ton
10 Kazakstan: 114 miljoen ton
Steenkool het uit plantoorblyfsels ontstaan. By steenkoolmyne kan jy dikwels die afdrukke van dié oerplante aan die boonste en onderste steenkoollae sien. Ons noem sulke versteende plantreste fossiele.
Op die plekke waar ons nou steenkool ontgin, het plante soos bome en varings in die oertyd welig gegroei.
Vanweë herhaaldelike aardverskuiwings is die plante met sand, modder en rotse asook vlak seë bedek wat dit van lug afgesluit het. As gevolg van die groot drukking deur die boonste lae en hitte vanuit die ondergrond het die plantmassa geleidelik verander. Oor miljoene jare het 'n verkolingsproses plaasgevind.
Het jy geweet?
- Daar is 'n geskatte 1 100 miljard ton bewese steenkoolreserwes wêreldwyd. Dis genoeg om teen die huidige koers van ontginning sowat 150 jaar te hou.
- Suid-Afrika se steenkoolsektor bied werk aan sowat 90 000 mense. Ons land is in 2017 as die sewende grootste steenkoolprodusent beskou en het 3,3% van die wêreld se steenkool gelewer.
Omdat die plantreste nie in kontak met suurstof kon kom nie, het dit baie stadig ontbind en grootliks hul koolstof (die energiebron) behou.
Steenkool kom voor in ondergrondse formasies wat 'n steenkoollaag genoem word. So 'n laag kan tot 30 m dik wees en oor 1 500 km strek. Daar is steenkoollae op elke vasteland, maar die grootste reserwes word in Amerika, Rusland, China, Australië en Indië aangetref.
Omdat steenkool oor miljoene jare vorm en daar dus net 'n beperkte hoeveelheid daarvan is, noem ons dit 'n niehernubare hulpbron.
Ontginning
Steenkoolreserwes word ontdek deur verkenning. Dié proses behels die opstel van 'n geologiese kaart van 'n gebied, waarna geochemiese en geofisiese opnames gedoen word. Daarna volg verkenningsboorwerk. As genoeg steenkool van goeie gehalte gekry word, kan mynboubedrywighede begin.
Steenkool word in bogrondse oopgroefmyne of in ondergrondse myne ontgin. Die keuse van mynboumetode hang grootliks af van die geologie van die steenkoolneerslag. Ondergrondse steenkoolmyne lewer tans 'n groter aandeel van die wêreldproduksie, hoewel oopgroefmyne in party belangrike steenkoolproduserende lande algemener is.
Steenkoolmynbou in Suid-Afrika
Die eerste steenkool in groot hoeveelhede is aan die einde van die 19de eeu nie ver van die Witwatersrand se goudmyne nie uit die Hoëveldse steenkoolveld ontgin. Gedurende die Tweede Wêreldoorlog en daarna het industrialisering versnel en die vraag na steenkool het gegroei.
Kragstasies is opgerig by Witbank en Delmas, en Sasol het by Secunda sintetiese brandstowwe en chemikalieë uit steenkool begin maak.
Tydens die oliekrisis van die 1970's het talle buitelandse oliemaatskappye nuwe steenkoolmyne in Suid-Afrika vir die uitvoermark opgerig. Die Richardsbaaise Steenkoolterminaal het in 1976 tot stand gekom om steenkool per trein uit die binneland na dié hawe te bring. Uitvoerpryse het in die laaste jare skerp gedaal, wat die bedryf erg strem.
Ná die eerste demokratiese verkiesing in 1994 het voorheen benadeelde Suid-Afrikaners ál meer eienaars van steenkoolmyne geword.
Gebruike
Steenkool is van groot nut vir die mensdom. Die belangrikste gebruike daarvan het te doen met kragopwekking, staal- en sementproduksie en vloeibare brandstof. Dit word ook ingespan in alumina-raffinaderye, papierfabrieke en die chemiese en farmaseutiese bedryf.
Van die neweprodukte van steenkool word verskeie chemiese produkte gemaak. Verfynde steenkoolteer is nodig vir die vervaardiging van chemiese middels soos kreosootolie, naftaleen, fenol en bensien. Ammoniagas wat uit kooksoonde herwin word, kan tot ammoniasoute, salpetersuur en kunsmis vir die landbou verwerk word.
Talle produkte wat jy dalk daagliks gebruik, bevat steenkool of neweprodukte daarvan. Dié produkte sluit in seep, aspirien, oplosmiddels, kleursel, plastiek en vesels soos rayon en nylon.
Steenkool is ook 'n bestanddeel vir die vervaardiging van geaktiveerde koolstof, wat in filters vir die suiwering van water en lug gebruik word. So ook koolstofvesel, 'n uiters sterk maar liggewig-versterkingsmateriaal wat in die boubedryf, vir bergfietse en tennisrakette gebruik word.
Steenkool word oral ter wêreld vir kragopwekking gebruik. Kragstasies wat met steenkool werk, voorsien 38% van die aarde se elektrisiteit.
Staalvervaardiging is baie afhanklik van steenkool. Sowat 70% van die staal wat vervaardig word, gebruik steenkool. Metallurgiese steenkool is 'n broodnodige bestanddeel in die staalvervaardigingsproses. Staal is 'n allooi wat met twee metodes vervaardig kan word - geïntegreerde smelting waarby hoogoond-ystervervaardiging betrokke is, gevolg deur verwerking in die basiese suurstofhoogoond of elektriese hoogoond. In 2018 het die wêreldwye rustaalproduksie 1,8 miljard ton beloop.
Kooks is steenkool wat met 'n proses van hittebehandeling van onsuiwerhede gereinig is om 'n uitstekende brandstof van te maak. Dit word in hoogoonde gebruik vir die vervaardiging van yster en staal.
Ystererts, kooks en klein hoeveelhede minerale word in 'n hoogoond geplaas. Lug wat tot 1 200 °C verhit is, word daardeur geblaas en dit laat die kooks vlam vat. Dit maak dan koolstofmonoksied wat met die ystererts en
hitte reageer om die yster te smelt.
Vloeibare brandstof uit steenkool
Die vervaardiging van vloeibare brandstof uit steenkool is 'n haalbare alternatief vir konvensionele olieprodukte. Dié alternatief voorsien tans in 20% van Suid-Afrika se vervoerbehoeftes, insluitend 7,5% keroseen (vliegtuigbrandstof).
Die omskakeling van steenkool in 'n vloeibare brandstof deur die proses van steenkoolvloeibaarmaking behels twee metodes:
- Direkte vloeibaarmaking gebeur waar steenkool teen 'n hoë temperatuur en onder druk in 'n oplosmiddel opgelos word. Die vloeibare produk moet verder geraffineer (verfyn) word om hoëgraadbrandstofeienskappe te verkry.
- Indirekte vloeibaarmaking is wanneer steenkool in gas verander word om 'n sintesegas ('n mengsel waterstof en koolstofmonoksied) te vorm. Die sintesegas word dan oor 'n katalisator gekondenseer (die Fischer-Tropsch-proses) om ultraskoon produkte van 'n hoë gehalte te lewer.
Ons het steenkool nog nodig vir ons moderne behoeftes, maar hopelik sal hernubare hulpbronne soos son- en windkrag vorentoe ál meer gebruik word om ons planeet teen besoedeling te beskerm.
Steenkool en sement
Die sementbedryf het baie energie nodig om sement te vervaardig. Steenkool speel hier 'n groot rol. Sowat 200 kg steenkool is nodig om 1 ton sement te vervaardig.
Steenkoolverbrandingsprodukte soos stofas dien ook 'n belangrike doel in sementvervaardiging en die boubedryf oor die algemeen. Die vervaardiging van sement wêreldwyd het na raming in 2018 'n allemintige 4,1 gigaton (miljard ton) bereik. China het die grootste aandeel gehad.
