Dünyada Kömür

Dünya kömür rezervlerinin toplamı 992.012.000.000 ton olduğu hesaplanmaktadır . Dünya kömür rezervinin %51,36'sı antrasit ve bitümlü kömüre, %48,64'ü linyit ve alt-bitümlü kömüre aittir. 482.542.000.000 tonluk linyit ve alt-bitümlü kömür rezervinin %73,4'ü dört ülkede (Almanya %8,9, eski SSCB %27,5, ABD %28,1, Avustralya %8,9) toplanmıştır. 509.470.000.000 tonluk antrasit ve bitümlü kömür rezervinin ise %87,6'sı altı ülkede (eski SSCB %19,1, Çin %12,2, Hindistan %14,3, ABD %21,9, Güney Afrika Cumhuriyeti %10,9, Avustralya %9,3) toplanmıştır.

:: DÜNYA KÖMÜR REZERVLERİ ::


Dünyada üretilen kömürün yaklaşık %60'ı elektrik enerjisi üretiminde kullanılmaktadır ve bu oranın önümüzdeki 10-15 yıl içinde değişmemesi veya bir miktar artması beklenmektedir. Demir-Çelik sanayiinde kullanılan kömür miktarı toplam üretimin yaklaşık %13'üdür. Çelik üretiminin % 70'i kömüre (metalurjik kok) bağımlı olup, 1 ton çelik üretimi için 630 kg kok kömürü tüketilmektedir. Dünya'da tüketilen 10.568.465x103 TEP birincil enerji kaynağının % 28'i ve Türkiye'de tüketilen 73.257x103 TEP birincil enerji kaynağının % 30'u taşkömürü ve linyitten oluşmaktadır.

:: DÜNAYADA VE TÜRKİYEDE ELEKTRİK ÜRETİMİ ::


1997 yılı dünya kömür tüketimine bakıldığında taşkömürünün %73'lük, kahverengi kömürün ise %27'lik paya sahip oldukları görülmektedir. En büyük kömür tüketicilerinin Çin (%28,2) ABD (%19,4), Hindistan (%7), Almanya (%5,7), Rusya Federasyonu (%4,7) oldukları görülmektedir.

Kömür Tüketiminin Sektörel Dağılımı

Kömür tüketiminin sektörel dağılımına bakıldığında termik santraller, sanayi ile teshin ve diğer sektörlerin payları sırasıyla %63, %30,7 ve %6,1 olarak hesaplanmaktadır

:: ENERJİ SANTRALLERİNİN TOPLAM KURULU GÜCE ORANI ::


Kömür Üretimi Üretim Yöntemi ve Teknolojisi

Üretim yöntemleri genel olarak açık işletme ve yeraltı işletme yöntemleri olarak ikiye ayrılmaktadır. Dünyada enerji talebi artışının kömüre olan talebi büyük miktarda arttırması, açık işletmecilik makine ve ekipman teknolojisinde önemli gelişmeler yaratmıştır. Bu gelişmeler de kömür üretiminde açık işletmecilik yöntemlerinin payını yüksek oranlara çıkarmıştır. Bu oranlar linyit üretiminde %95, taşkömürü üretiminde ise %45 düzeylerindedir.

Üretim yöntemlerinin seçiminde; örtü tabakası kalınlığı, kaya formasyonlarının sertlik, basma dayanımı, kazılabilirlik parametreleri, ilk yatırım sermayesi ve birim üretim maliyetleri belirleyici olmaktadır. Her üretim yöntemi de kendi içinde farklı üretim sistemlerinin uygulanmasını içermektedir.

:: DÜNYADA KÖMÜR ÜRETİMİ ::


Açık İşletme Yöntemi ve Teknolojisi
a) Sürekli Madencilik Sistemi: Bu sistemde hem örtü kazısı hem de kömür kazısı döner kepçeli ekskavatörler ve/veya zincirli kovalı ekskavatörlerle yapılmaktadır. Örtü malzemeleri ve kömür nakliyatı ise bantlı konveyör, demiryolu veya nadiren kamyonlarla yapılmaktadır. Bant konveyör nakliyatında uç noktalarda dökücü makineler kullanılmaktadır. Demiryolu ve kamyon uygulamasında ise,doğrudan döküm yanında, işletme yakınında ara tumbalar oluşturulmakta ve buradan tekrar bant konveyörle nakliyat da yapılmaktadır.

Döner kepçeli ekskavatörlerde ulaşılan kapasite 240.000 m3(yerinde)/gün olmuştur (Almanya). Bantlı konveyörlerde ise bant genişliği 2,8 metreye, taşıma kapasitesi 37.500 ton/saat değerine ulaşmıştır. Döner kepçeli ekskavatörlerin bir bant köprüsü ile veya Cross-pit aktarıcıyla döküm sahasına doğrudan döküm yapma uygulamaları giderek yaygınlaşmaktadır.

Bu sistemde bantlı konveyör ünitelerinin enerji tüketiminde, montaj-tamir-bakım işçiliğinde büyük tasarruf sağlanmaktadır. Döner kepçeli ekskavatörler genellikle yumuşak formasyonlarda tercih edilmektedir. Kepçesinde özel kesici uçlarla orta sert formasyonlarda da kullanılmaktadır. Döner kepçeli ekskavatör - bant konveyör sistemi, yumuşak ve yapışkan olmayan formasyonlarda yüksek kazı verimliliği sağlamaktadır.

Formasyonların yapısına göre riperleme veya patlatmayla gevşetme işlemleri de randımanı artıran uygulamalardır. Gerekli önlemlerin alınmasıyla, çok zor işletme şartlarında (-40oC'de -Rusya-; 2.040 mm'lik yağış ve oluşan çamurda -İspanya-; yaklaşık 500 m ocak derinliğinde -Almanya-) başarıyla uygulanmaktadır. Özellikle Almanya'da geliştirilen Döner kepçeli ekskavatör - bant konveyör sistemi giderek yaygınlaşmış olup bugün ABD, Kanada, Rusya, Endonezya, İspanya, Yunanistan, Türkiye ve Hindistan'da kullanılmaktadır.

Bu sistemin ilk yatırım tutarı diğer açık işletme sistemlerinden (dragline, ekskavatör, kamyon) daha yüksektir.

b) Süreksiz İşletme Sistemi:
Sistemin ana makineleri dragline, elektrikli ve hidrolik ekskavatör, yükleyici ve kamyonlardır. Dragline uygulaması daha çok örtü kalınlığı ince olan açık işletmelerde yaygın olup bu amaçla geliştirilmiştir. ABD, Avustralya ve Güney Afrika'daki uygulamalar bu türdendir. Dragline kepçe kapasitesi ve bum uzunluğu işletme şartlarına göre değişiklik göstermektedir. 220 yd3 kepçe kapasiteli dragline ekskavatörler geliştirilmiş bulunmaktadır. Dragline ile hem kazı hem taşıma - dökme işlemi birlikte yapılabildiğinden ekskavatör/kamyon sistemine göre kazı maliyeti daha düşüktür. Ekskavatör ile kazılan örtü malzemesi kamyonlarla taşınarak döküm yapılmaktadır. Gerektiğinde kazı aynasında patlatmayla gevşetme yapılmakta ve yardımcı yükleyici kullanılmaktadır. Hidrolik ekskavatörlerin elektriklilere göre hareket kabiliyeti ve koparma gücü daha yüksektir. Hidrolik ekskavatörde kepçe kapasitesi 50 m3'e, şovelde 61 m3'e, kamyonlarda taşıma kapasitesi ise 350 ston'a ulaşmıştır. İşletme koşullarına göre kamyonlar, mekanik ve elektrik tahrikli olarak seçilmektedir.

Süreksiz açık işletme yönteminde dragline - şovel ekskavatör - kamyon ve yükleyici - kamyon sistemleri kombine olarak da kullanılmaktadır. Açık işletmecilik faaliyetlerinde sistem ve uygun makine - ekipman seçiminde; yıllık kazı ve kömür üretim miktarları, topografya, kömür damarının eğimi, yapısı ve kalınlığı, örtü tabakası ve ara-kesme tabakalarının kalınlığı ve mekanik özellikleri, iklim (yağış ve sıcaklık) ve drenaj durumu belirleyicidir. Kazı planına uygun basamak boyutları, şev açıları, döküm sahası yeri seçimi ve kapasitesi, yollar ve rekültivasyon çalışmalarının maden planlaması aşamasında mutlaka dikkate alınması gerekmektedir.

Açık işletmecilikte verimlilik gün geçtikçe artmaktadır. Verimlilikteki bu artış, yüksek kapasiteli makine ve ekipmanların geliştirilmesi ve işletme faaliyetlerine bilgisayarlı ölçme - izleme - kontrol sistemlerinin uygulanmasıyla gerçekleşmiştir. Bu uygulamalarda ekskavatörlerin ve kamyonların kazı - yükleme ve taşıma -boşaltma süreleri optimum şekilde düzenlenmekte, çalışan makinelerden yağ numuneleri alınarak analizler yapılmakta ve makinelerin bakım - onarım süreleri ile yağ tüketiminde önemli tasarruflar sağlanmaktadır.

Yeraltı İşletme Yöntemi ve Teknolojisi

Yeraltı işletme yöntemleri de, açık işletmecilikte olduğu gibi, kömür damarının yapısı (kalınlık, eğim, sertlik, uzunluk vb.), yan kayaçların yapısı, tektonizma, hava sıcaklığı, metan gazı içeriği, günlük üretim, drenaj vb. kriterler yönünden çeşitlilik gösterir. En yaygın olarak kullanılan yeraltı işletme yöntemlerini şöyle sıralayabiliriz:

a. Uzun kazı arınlı üretim yöntemi,
b. Kısa kazı arınlı üretim yöntemi,
c. Topuklu üretim yöntemi,
d. Oda üretim yöntemi.

Bu yöntemler de kendi aralarında alt gruplara ayrılmakta veya bunların kombinasyonları olarak uygulanabilmektedir. Dünya yeraltı madenciliğinde en yaygın olarak uzun kazı arınlı üretim yöntemleri uygulanmaktadır. Yeraltında kömür kazısı, şartlara göre konvansiyonel kazı (kazma, delme - patlama ve martopikör) ve mekanize kazı (hidrolik burgu, pnömatik kazma, saban ve tamburlu kesici - yükleyici) şeklinde yapılmaktadır. Nakliye ise, ayak içinde zincirli konveyörlerle, taban ve anayollarda bant konveyörlerle ve duruma göre vagonlarla yapılmaktadır. Diğer yaygın yeraltı işletme yöntemi oda yöntemi olup, A.B.D' de çok yaygındır.

Yeraltı işletmelerinde verimlilik ve günlük üretim kapasiteleri kazı - nakliyat - tahkimat ünitelerindeki mekanizasyon ve otomasyona bağlı olarak artmıştır. Taban yollarının hazırlanmasında galeri açma makineleri, kömür kazı ve yüklemede çift tamburlu kesici - yükleyiciler, ayak içi tahkimatında kalkan tipi yürüyen tahkimatlar, ayak içi kömür nakliyatında panzer tip zincirli konveyörlerin yaygınlaşması, daha geniş ayak boylarında (180-300 m), daha uzun panolar (1.800-2.200 m) hazırlanarak üretim yapılmasını sağlamıştır.

Kömür Hazırlama Teknolojileri

Günümüzde hala önemini koruyan kömür, sanayi devriminin gerçekleşmesinde ana faktör olmuştur. Kömür kaynaklarını yeterince değerlendiren ülkeler, bugünün gelişmiş ülkeleri konumuna gelmişlerdir.

Gelişmiş ülkelerde bugün, kömür üretildikten sonra doğrudan kullanılmamaktadır. Kömürlerin nitelikleri uygulanan fiziksel, kimyasal ve ısıl işlemlerle değiştirilmekte, sanayi ve ısınma amaçlı kullanıma en uygun, havayı en az kirleten, külü, kükürtü ve rutubeti azaltılmış ve kalorisi yükseltilmiş olarak kullanıma sunulmaktadır. Kömürlerin iyileştirilmesine yönelik fiziksel, kimyasal ve ısıl işlem yöntemleriyle, yıkanmış kömür, kok, gaz, semikok, biriket, pulverize kömür ve sıvı yakıt gibi ürünler elde edilmektedir.

a. Fiziksel Yöntemlerle Zenginleştirme (Lavvarlar)
Fiziksel yöntemlerle zenginleştirme, yıkama tesislerinde (lavvar), düşük mineral madde ihtiva eden kömür parçacıklarının, yüksek mineral madde ihtiva eden parçacıklardan, yoğunluk farkına dayanarak ayrılması işlemidir. Kömür zenginleştirme tesislerinin, kömür madenciliğinin hizmetine girmesinden bu yana 170 yılı aşan bir süre geçmiştir. 1830'da çalışan ilk kömür zenginleştirme tesisinde pistonlu jigler kullanılmıştır. 1860'larda sabit ağır ortam sistemleri, 1890'larda havalı Baumjig ve sarsıntılı masa, 1915'lerden itibaren flotasyon, 1927'lerde pnömatik jig ve masalar, 1935'ten itibaren ağır ortam tamburları, 1960'lı yıllardan sonra ağır ortam siklonları ve 1970'den sonra da büyük kapasiteli havalı jigler, 1980 sonrasında Reichert konileri kömür zenginleştirme tesislerinde ayırıcı makinalar olarak kullanılmıştır. Bu değişik teknikler içinde, havalı jigler, iri boyutlarda kullanılan ağır ortam sistemleri (tambur ve tekne) ve ince boyutlarda kullanılan flotasyon sistemleri geniş ölçüde uygulama alanı bulmuştur.

Günümüzde modern kömür zenginleştirme tesislerinde, 150 - 0,5 mm boyut aralığında kömürler büyük kapasiteli havalı jiglerde ve ağır ortam yıkayıcılarında, 0,5 mm altı kömürler ise flotasyon ve spiral sistemlerinde zenginleştirilmektedir. Otomasyon uygulamasıyla günümüz zenginleştirme tesislerinde işçi sayısı minimuma indirilmiş, tesis performansları maksimuma çıkarılmıştır.

Son yirmibeş yıl içinde, Batı Avrupa'da ve özellikle Almanya'da, düşük kapasiteli çok sayıdaki eski kömür zenginleştirme tesisinin yerine, büyük cihazlar içeren, otomatik kontrol sistemleriyle teçhiz edilmiş yıkama tesisleri inşa edilmiştir. Kömür hazırlama, kırma, iri kömürün temizlenmesi, ince kömürün temizlenmesi, şlamın temizlenmesi ve mikslerin kırılarak temizlenmesi olmak üzere beş seviyede yapılmaktadır. Özellikle son yıllarda iri kömür yıkama sistemlerinde 900 t/h kapasiteli jig, tekne ve tambur tipte gelişmiş ayırıcılar kullanılmaya başlamıştır. Ayrıca,100 mm boyutlu kömürü temizleyebilen ve 100 ton/h kapasiteli ağır ortam siklonları geliştirilmiş olup, endüstride de kullanılmaktadır. Son yıllarda ince kömürlerin zenginleştirilmesinde, 10 - 12 dönümlü, 8 - 16 adetlik bataryalar halinde, geliştirilmiş spiraller kullanılmaya başlanmıştır. Zenginleştirme tesislerinde yoğunluk, seviye, parça boyutu, ağırlık, tesise beslenen ve elde edilen kömürlerin özellikleri, bugün tamamen bilgisayar sistemleriyle tespit edilip değerlendirilmektedir. Kömür teknolojisindeki bu gelişmeler, maliyetleri büyük ölçüde düşürmüş ve zenginleştirme tesislerini kullanım yönünden basitleştirmiştir. 1980 yılında Güney Afrika'da 2.500 t/h, 1991 yılında Çin'de 2.000 t/h jig ayırma sistemli; Belçika ve Amerika'da 1.400 ton/h kapasiteli kömür yıkama tesisleri en son teknolojiye göre tesis edilmiştir.

b. Briketleme

Katkı maddeli ilk briket tesisi 1842 yılında Fransa'da kurulmuştur. Briket yapımı sonucu, linyit kömürünün ev yakıtı olarak kullanımı hızla artmıştır. 1955 yılında yalnızca Almanya'da 50 milyon ton briket üretilmiştir. İkinci Dünya Savaşına kadar briket üretimi önemini korumuş, daha sonra ise katkı maddesi olarak kullanılan katranın hava kirliliğine yol açarak insan sağlığını olumsuz etkilemesi, petrol ve doğalgazın gittikçe yaygın olarak kullanılmaya başlanması nedenleriyle briket üretimi azalmış ve briket üretim teknolojisindeki gelişme durmuştur.

1965'lerde dünyanın en büyük briket üretici ülkesi, yıllık 68 milyon ton ile Almanya olmuştur. Halen Almanya, Ukrayna, Polonya, Bulgaristan, Fransa, Moğolistan, Çek Cumhuriyeti, Çin, Güney Kore, Avustrralya ve Hindistan gibi ülkelerde briket üretimi sürmektedir.

Briketler, organik ve inorganik bağlayıcılarla ve bağlayıcısız olarak üretilebilmektedir. Kömür katranı ve zifti, petrol bitümü ve asfaltı, odun katranı, sentetik ve doğal reçine, nişasta, sülfit likörü, şekerler, melaslar, selüloz bileşikleri ve zamk gibi katkı maddeleri kömür briketlemede bağlayıcı olarak yaygın kullanım alanı bulmuşlardır. Organik bağlayıcılara karşın daha ekonomik olan inorganik bağlayıcılar arasında çimento, kil, kireç, magnezyum oksit, jips, sodyum ve diğer alkali silikatlar bulunmakta olup kömür briketlemede yaygın kullanım alanları bulunmamaktadır. Ayrıca organik ve inorganik bağlayıcıların günümüzde müştereken kullanıldığı görülmektedir.

Briketleme, uygulanan sıcaklığa göre sıcak veya soğuk, kullanım amacına göre sanayi ve ev yakıtı, uygulanan yönteme göre katkılı veya katkısız olarak yapılmaktadır.

c. Koklaştırma, Gazlaştırma ve Sıvılaştırma

Demir - Çelik endüstrisinde yüksek fırınlarda kullanılan kok, taşkömürünün havasız bir ortamda ısıtılarak uçucu maddelerinin ayrılarak sert ve gözenekli yapıda, karbon oranı yüksek ürünler haline getirilmesiyle elde edilmektedir.

Koklaştırma, 550oC - 900oC arasında yüksek ısıl işlem uygulamasıyla gerçekleştirilmektedir. Koklaştırma işleminde ana ürün kok, yan ürünler ise kok gazı, amonyak, katran ve hafif yağlardır. Gazlaştırma teknolojileri ile kömür, buhar, hava, oksijen ve hidrojen ile tepkimeye sokularak gaz ürünler elde edilmektedir. Üretilen gazların bileşim ve miktarı, kömürün cinsi ve aktivitesine, kullanılan gazların türüne ve uygulanan gazlaştırma işlemine (basınç, sıcaklık, v.b) bağlıdır. Gazlaştırma işleminde gazlaştırma süreçlerine göre çok çeşitli metotlara dayalı tesisler geliştirilmiş bulunmaktadır.

Sıvılaştırma işlemi, kömürün gerek sıvı yakıt, gerekse kimyasal hammadde gereksinimlerini karşılamak üzere, yüksek enerji yoğunluğu olan, kolayca depolanıp taşınabilecek ve çevre kirliliği yaratmayacak sıvılara dönüştürülmesidir.

Sıvılaştırma işleminde uygulanan prosesler aşağıda sıralanmıştır:

a. Dolaylı sıvılaştırma,
b. Doğrudan sıvılaştırma,
c. Çözücü ekstraksiyonu,
d. Piroliz.

Kömürün sıvılaştırılmasıyla çeşitli petrol ürünleri ve endüstriyel kimyasalların elde edilmesine yönelik bilimsel araştırma ve çalışmalar yaygın olarak sürdürülmektedir.

Kömür Standartları

Kömürlerin kullanımında genel olarak tane boyutu önemli bir faktördür. Kömürler, eleme sistemindeki üst ve alt elek açıklıkları ile belirtilen boyut gruplarına ayrılır. Çeşitli boyut grubundaki kömürler değişik tüketim yerlerinde kullanılırlar. Piyasaya arz edilen ürünler, tane boyutunun yanı sıra kül, kükürt ve nem içerikleri, mineral madde içerikleri, kalorifik değerler ile yıkanabilirlik, kurutulabilirlik, briketlenebilirlik ve koklaşabilirlik parametreleri bazında sınıflandırılırlar.

Kömürler, maden işletmelerinde üretildiği şekilde (tüvenen) çeşitli kullanım yerlerinde tüketilebildikleri gibi krible kömür, kurutulmuş kömür, yıkanmış kömür, briket kömür ve kok kömürü olarak zenginleştirme işlemine tabi tutulmuş ürünler şeklinde de piyasaya arz edilmektedir. Ürün boyutları, kullanım yerlerine ve yakma sistemine göre tercih edilirler. Isınmada, kalorifer ve ızgaralı sobalarda +18/-50 mm boyutları, termik santrallar ve sanayi tesislerinde pulverize yakıt olarak 0 - 18 mm boyutları tercih edilir. Kömürlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin çok değişkenlik göstermesi nedeniyle ürünler için bir standart geliştirilememiştir.

Kömür ticaretinde, kullanım amaçlarına göre istenen kalite için limitler düzenlenmektedir. Metalurji, cam ve porselen endüstrisinde, yüksek fırınlarda kullanılan kömürlerde, kaba analizle kuru, mineral maddesiz bazda tespit edilen uçucu madde, sabit karbon, nem ve kül miktarları; detay analizle kuru bazda veya nem ve külsüz bazda hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen ve kükürt miktarlarına dair limit değerler önemlidir. Ayrıca kül mineral analizlerinde SiO2, Al203, Fe203, TiO2, CaO, MgO, Na2O, K2O, SO3, ve P2O5 gibi mineral oksitlerin miktarları belirlenmektedir. Ticari anlaşmalarda, kömür külündeki mineral oksitlerinin limit değerleri, özel spesifikasyonlar olarak kontratlara konulmaktadır.