KÖMÜR VE KÖMÜR ANALIZLERI

Aycan IRICAN

9919366

Hacettepe Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi

Jeoloji Mühendisligi Bölümü

staj çalısması raporu

olarak hazırlanmıstır.

Ekim, 2005

KÖMÜR VE KÖMÜR ANALIZLERI

Aycan IRICANHacettepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,

Jeoloji Mühendisligi Bölümü, 06532, Beytepe, Ankara

Öz

Bu çalısma, Hacettepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisligi Bö-

lümü lisans egitimi kapsamında ögrenim gören yazarın egitim süresi boyunca elde

ettigi teorik bilgileri uygulamasını, mesleki tecrübe kazanıp, mühendislik derecesine

hak kazanmasını amaçlayan staj çalısmasının raporu olarak hazırlanmıstır. Hacet-

tepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü, Kömür Labo-

ratuvarı’nda gerçeklestirilen staj çalısmasında, kömür ve kömür analizleri hakkında

bilgi sahibi olunmus ve bu bilgiler uygulamaya geçirilerek mesleki tecrübe kazanılmıs-

tır. Staj süresi boyunca kömür ve kömür analizleri hakkında teorik bilgiler edinilmis,

laboratuvarda kullanılan cihazların kullanımı ögrenilmis ve staj amacı dogrultusunda

deneyler yapılmıstır.

Anahtar Kelimeler: kömür, kömür analizi, mineraloji, petrografi, uçucu kül, taban

külü

Tesekkür

Stajyer ögrenci, kendisini stajyer olarak kabul eden, bilimsel ve laboratuvar destekle-

rinden dolayı laboratuvar sorumlusu Prof. Dr. Ali Ihsan Karayigit’e, staj ve laboratuvar

çalısmalarında emegi geçen Aras. Gör. Yılmaz Bulut’a ve stajda yapılan bazı çalıs-

malardaki yardımlarından dolayı Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü

laboratuvar elemanlarına tesekkür eder.

Içindekiler

1 GIRIS 11.1 Stajın Konusu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Stajın Amacı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 STAJ YAPILAN KURULUS HAKKINDA BILGILER 12.1 Kurulusun Adı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2.2 Kurulusun Yeri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2.3 Kurulusun Organizasyon Seması . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2.4 Kurulusun Esas Çalısma Konusu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.5 Kurulusun Tarihçesi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

3 KÖMÜR OLUSUMU VE ÖZELLIKLERI 23.1 Turba Bataklıklarının Kökeni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

3.1.1 Bitki Örtüsü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

3.1.2 Iklim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.1.3 Paleocografya ve Tektonik Konum . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2 Kömür Damarlarının Bazı Özelliklerinin Gelismesinde Önemli Rol Oy-

nayan Faktörler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2.1 Olusum Türü (Otokton, Allokton) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.2.2 Turba Olusturan Bitki Toplulukları . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.2.3 Çevre Kosulları (Telmatik, Limnik, Acı-Deniz, Kalsiyumca Zengin) 6

3.2.4 Beslenme Girdisi (Ötrofik, Oligotrofik) . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.2.5 pH Degeri, Bakteri Etkinligi ve Kükürt . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.2.6 Turba Sıcaklıgı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.2.7 Redoks Potansiyeli (Aerobik, Anaerobik) . . . . . . . . . . . . . . 7

3.3 Turba Olusumu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.3.1 Bitkilerin Kimyasal Bilesimi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.3.2 Turba Olusumu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.4 Kömürlesme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.4.1 Odun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.4.2 Turba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.4.3 Kahverengi Kömür . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

0

3.4.4 Taskömürü ve Antrasit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.4.5 Kömürlesmede Basıncın, Sıcaklıgın ve Zamanın Önemi . . . . . 14

3.5 Kömürlesme Sırasında Olusan Gaz Ürünler . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.6 Kömürlesme ve Kayaçların Diyajenezi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.7 Kömür Türleri ve Sınıflamaları . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.8 Kömürlerin Fiziksel Özellikleri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.8.1 Gözeneklilik (Porozite) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.8.2 Gaz Emme (Absorpsiyon) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.8.3 Özgül Agırlık . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.8.4 Mikro Sertlik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.8.5 Yansıtma (Refleksiyon) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.9 Kömürlerin Kimyasal Özellikleri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.9.1 Oksidasyon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.9.2 Çözücülerde Erime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.9.3 Hidrojenasyon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.9.4 Koklasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4 KÖMÜR PETROGRAFISI 214.1 Maserallerin Tanımı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.2 Maseral Grupları . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.2.1 Inertinit Grubu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.3 Mikrolitotipler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.4 Litotipler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.4.1 Vitren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.4.2 Klaren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.4.3 Düren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.4.4 Füsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.5 Mineraller ve Eser Elementler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5 KÖMÜR ANALIZLERI 265.1 Toplam Nem Analizi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5.2 Tane Boyu Analizi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.3 Toplam Kükürt Analizi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.4 Nem, Kül, Uçucu Madde ve Baglı Karbon Analizleri . . . . . . . . . . . . 30

1

5.5 Isıl Deger Analiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

6 STAJDA YAPILAN ÇALISMALAR 316.1 Laboratuvar Çalısmaları . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

6.1.1 Örneklerin Laboratuvara Ulasması . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

6.1.2 Kaba Kimyasal Analizler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

6.1.3 Optik Mikroskop Çalısmaları . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

7 SONUÇLAR 37

2

Sekiller Dizini

Sayfa

Sekil 1 Analiz için hazırlanan örnekler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Sekil 2 Kurutma ve agırlık ölçmede kullanılan cihazlar . . . . . . . . . . . . 28

Sekil 3 Tane boyu analizi için kullanılan eleklerden birisinin görünümü . . . 29

Sekil 4 Kükürt analizi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Sekil 5 LECO TGA Analiz Cihazı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Sekil 6 IKA C-4000 kalorimetre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Sekil 7 Yansıtma Mikroskobu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Sekil 8 Eülminit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Sekil 9 Hüminit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Sekil 10 Korpohüminit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

0

Çizelgeler Dizini

Sayfa

Çizelge 1 Turba - Kahverengi Kömür Ayırımı . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Çizelge 2 Kahverengi kömür-taskömürü ayırımında kullanılan parametreler . 13

Çizelge 3 Kömürlerin ASTM sınıflaması . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Çizelge 4 Taskömürlerin maseral grupları ve maseralleri . . . . . . . . . . . . 23

Çizelge 5 Taskömürlerin vitrinitleri ve kahverengi kömürlerin hüminitleri ara-

sındaki iliski. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Çizelge 6 Kömürde bulunan minerallerin sınıflaması . . . . . . . . . . . . . . 26

Çizelge 7 Toplam nem analizi degerleri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

0

1 GIRIS

1.1 Stajın Konusu

Stajın konusunu, Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü, Kömür Labora-

tuvarında yapılan teorik ve pratik çalısmalara katılarak kömür ve kömür ile ilgili diger

konuları ögrenmek olusturmaktadır. Bu dogrultuda, laboratuvarda edinilen teorik bilgi-

lere ek olarak kaba kimyasal kömür analizleri, kömür petrografisi çalısmaları, termik

santrallarda yanan kömürlerde ve yanma sonucunda olusan uçucu ve taban küllerinde

mineralojik ve petrografik analizler yapılmıstır.

1.2 Stajın Amacı

Yaz dönemi stajının amacını ögrencinin dönem içinde okulda ögrendigi teorik bilgilerin

staj yapılan kurulusta bizzat uygulanması, ögrencinin is hayatını ve çalısmaların nasıl

yürütüldügünü ögrenmesi olusturmaktadır.

2 STAJ YAPILAN KURULUS HAKKINDA BILGILER

2.1 Kurulusun Adı

Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü, Kömür Laboratuvarı.

2.2 Kurulusun Yeri

Hacettepe Üniversitesi, Beytepe, Ankara

2.3 Kurulusun Organizasyon Seması

Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü’nde, Genel Jeoloji, Maden Yatak-

ları - Jeokimya, Mineraloji - Petrografi, Uygulamalı Jeoloji ve Hidrojeoloji Anabilim dal-

ları bulunmaktadır.

1

2.4 Kurulusun Esas Çalısma Konusu

Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü’nde lisans düzeyinde Jeoloji ve

Hidrojeoloji Mühendisligi seklinde iki ayrı egitim programı yürütülmektedir. Jeoloji Mü-

hendisligi egitim programının amacı Genel Jeoloji, Ekonomik Jeoloji, Maden Yatakları

ve Degerlendirilmesi ile Mühendislik Jeolojisi (Jeoteknik) konularında; Hidrojeoloji Mü-

hendisligi egitim programının amacı ise yeraltı ve yüzey su kaynaklarının degerlendiril-

mesine yönelik elemanlar yetistirmektir. Bölüm’ün, Genel Jeoloji, Hidrojeoloji, Maden

Yatakları - Jeokimya, Mineraloji - Petrografi, Uygulamalı Jeoloji Anabilim Dalları bulun-

maktadır.

2.5 Kurulusun Tarihçesi

Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü 1968 yılında kurulmustur (Pros-

pectus of Engineering Faculty, 1994–1995).

3 KÖMÜR OLUSUMU VE ÖZELLIKLERI

3.1 Turba Bataklıklarının Kökeni

Bu bölümde anlatılan teorik bilgiler (Köksoy, 1985)’dan derlenmistir.

Kömür damarları genellikle bataklıklarda biriken turbalardan olusur. Bir turba ba-

taklıgının olusumunda asagıdaki faktörler çok önemlidir (Stach et al., 1982).

• Bitki Örtüsü

• Iklim

• Paleocografya ve Tektonik Konum

3.1.1 Bitki Örtüsü

Kömür damarlarının olusabilmesi için öncelikle yogun bitki toplulugunun bulunması ge-

reklidir. Asagıdaki paragraflarda kömür olusumuna katılmıs bitkilerin jeolojik zamanlar

boyunca gösterdikleri degisimler ana hatlarıyla belirtilmistir.

2

Bilinen en yaslı kömürler, Michigan’daki antrasitlerdir1. Bu kömürler yeryüzeyinde

çok az olarak bulunurlar. Mikroskopik çalısmalar sonucunda bu kömürlerin alg ve man-

tarlardan olustugu saptanmıstır.

Siluriyen’de otsu bitkiler (Psilophyta) sadece deniz sahilleri boyunca gelismislerdir.

Karasal bitkiler çamurlar içinde yasamıslardır. Lagün ve karasal litolojik birimler ara-

sında çok ince kömür damarları bulunmustur.

Alt ve Orta Devoniyen karasal bitkileri otsu, çalılık ve basit sporlu bitkilerden (sp-

henopsida ve Pteridopsida) olusmustur. Bu bitkilerden ince kömür damarları mey-

dana gelmistir. Üst Devoniyen sırasında Cyclostigma yosunları ve Archaeopteris’in

agaca benzeyen bitkileri yaygınlasmıstır. Üst Devoniyen sırasında karasal bitkilerin ye-

terince gelisememesi nedeniyle kömür damarları olusamamıstır. Diger taraftan, ekono-

mik öneme sahip olmayan Devoniyen kömür damarlarını olusturan bitkiler Karbonifer

kömürlerini olusturan bitkilere (Peridophyta, Equisetophyta) benzerlik gösterirler.

Alt Karbonifer’de yosunlar, özellikle Lepidendron, at kuyrukları ve Aspidium türleri

yaygınlasmıstır. Üst Karbonifer, “bitümlü kömür/taskömürü periyodu”dur. Bu zamanda

Lepidendron ve Sigillaria’lı orman bataklıkları çok yaygınlasmıs ve Sigillarialar ara-

sında Calamitean sazlıklar gelismistir. Ancak, Karbonifer’de turba olusturan bitkiler

genç jeolojik zamanlara kadar devam edememislerdir.

Sovyetler Birligi’nin önemli Permiyen kömür damarları Gymnosperm Cordaites’lerden

olusmustur. Bu bitkiler, Üst Karbonifer’in daha üst kısımlarından itibaren gittikçe arta-

cak sekilde çogalmıslardır.

Alt ve Üst Kretase arasında çok hızlı bitki örtüsü gelisimi olmus ve Kuzey Amerika,

Avrupa, Japonya ile Avustralya’daki Üst Kretase ve Tersiyer bataklıkları Angiosperm

bitki örtüleriyle doldurulmustur.

Mesozoyik ve özellikle Tersiyer bataklık bitkileri, Karbonifer bitki örtüsü ile karsı-

lastırılırsa ondan daha çesitli ve daha belirgin oldugu gözükmektedir. Diger taraftan,

Üst Paleozoyik bitki örtüleri kalın kabuklu, ince odunludurlar. Mesozoyik bitki örtüleri

olan Gymnosperm’ler kalın odunlu, ince kabuklu ve reçinece zengindirler. Tersiyer igne

yapraklıları ise daha yüksek reçineli agaçlardan olusmuslardır.1%98’den fazla karbon içeren Shungite

3

3.1.2 Iklim

Nemli ve sıcak iklimlerde bitki örtüsü çok bol ve orman bataklıktarı saz ve yosun ba-

taklıklarına göre daha fazladır. Bir tropikal bataklık 7 - 9 yılda kendisini yenileyebilir ve

bu sırada agaçların yükseklikleri 30 metreye ulasabilir. Buna karsın, aynı zaman içinde

ılıman zonun Alnus bataklık ormanlarındaki agaçların boylan 5 - 6 m’dir.

Jeolojik zamanlarda önemli turba olusumlan nemli sıcak iklimlerde gelismistir. Ku-

zey Amerika’da olusan Üst Karbonifer, Üst Kretase ve Alt Tersiyer yaslı zengin kömür

yatakları buna iyi bir örnektir. Ancak, güney yarım kürede ve Sibirya’da nemli ve soguk

iklimlerden olusmus zengin kömür yatakları da vardır.

3.1.3 Paleocografya ve Tektonik Konum

Kalın turba yataklarının ve bunlardan da kömür damarlarının olusabilmesi için önce-

likle:

• Olusan turbanın korunabilmesi için yeraltı su tablasının yavas ve devamlı yüksel-

mesi, yani çökme,

• Denizin ve nehirlerin tasıyıcı etkisinden turba bataklıklarının korunması

gerekmektedir.

Yeraltı su tablası çok hızlı yükselirse bataklıklar, gölsel veya denizel çökellerin (kil,

marn ve kireçtası) etkisinde kalır ve turba yerine bu çökeller depolanır. Çökme çok

yavas olursa bitkilerin çürüyerek olusturdukları turbalar, oksitlenerek yok olur. Böylece

bir bölgede ekonomik kömür damarlarının olusması tektonik ve paleocografik iliskilere

de baglıdır.

3.2 Kömür Damarlarının Bazı Özelliklerinin Gelismesinde Önemli

Rol Oynayan Faktörler

Asagıdaki faktörler kömür damarlarının bazı özelliklerinin gelismesinde önemli rol oy-

nar (Stach et al., 1982).

• Olusum türü

• Turba olusturan bitki toplulukları

4

• Çevre kosulları

• Beslenme girdisi

• pH degeri, bakteri etkinligi ve kükürt

• Turba sıcaklıgı

• Redoks potansiyeli

3.2.1 Olusum Türü (Otokton, Allokton)

Otokton kömürler bitkilerin oldukları yerde, allokton kömürler orijinal yerlerinden baska

yerlere tasınmıs bitki kalıntılarının olusturdugu turbalardan meydana gelir. Isletilebi-

lir kömür damarlarının çogu otoktondur. Bu tür olusumlarda kömür damarlarının kö-

mürlesmis agaç gövdeleri damar düzlemine diktir. Allokton kömürler genellikle mineral

maddelerce zengindirler.

3.2.2 Turba Olusturan Bitki Toplulukları

Bitki toplulukları esas alınarak 4 tip bataklık türü ayrılabilir:

• Su bitkileri içeren açık su alanları

• Açık saz bataklıkları

• Orman bataklıkları

• Yosun bataklıkları

Nemli iklimlerde turbalasma göllerde olusmaktadır. Karadan gölün merkezine dogru

yosun turbası, orman turbası, saz turbası, gitya ve çamur yer alır. Saz bataklıkları,

orman bataklıklarına göre daha fazla su ve protein, daha az lignin içerirler. Orman

turbalarından olusan vitrinitler genelde telinit ve telokollinit, saz turbalarından olusan

vitrinler ise desmokollinittir. Gölün tabanında olusan gitya (organik çamur), su içinde

yüzen bitkilerin hayvanların kalıntılarından olusur. Gityadan olusan kömürlerde vitrinit

genelde azdır.

5

3.2.3 Çevre Kosulları (Telmatik, Limnik, Acı-Deniz, Kalsiyumca Zengin)

Turba olusumu bir dıs etki olmadan yerinde meydana gelmis ise (ör. orman turbası,

v.b.) kömür fasiyesi telmatik veya karasal olarak tanımlanır. Limnik veya sualtı kö-

mür fasiyesinde çökeller bataklık göllerinde veya gölcüklerinde toplanır. Acı-deniz orta-

mında olusan kömürler belirgin özellikler gösterirler. Bu kömürler, genellikle kül, kükürt,

azotça zengindirler ve denizel fosil içerirler. Bu tür kömürlerdeki hümik maddeler, yük-

sek pH ve önemli bakteri etkinligi nedeniyle ayrısmıslardır. Sonuçta kömürdeki vitrinler

hücre yapılarını kaybetmislerdir. Denizden etkilenmis kömürlerdeki yüksek kükürt içe-

riginin nedenleri ise, deniz suyundaki sülfat iyonlarının fazlalıgı ve anaerobik bakteri

faaliyetinin artmasındandır.

Kalsiyumca zengin bataklıklarda olusan kömürler, denizden etkilenmis kömürlere

benzerlik gösterirler. Bu bataklıklarda pH degerinin yediden fazla olması nedeniyle

bakteri etkinligi yogundur. Bu yüzden bitkiler hızla bozunurlar ve hüminitlesme, jel-

lesme erken baslar. Kalsiyumca zengin kömürler neredeyse her zaman limnik özellik-

ler gösterirler. Bataklık faunalarının iskeletleri ve kalkerli kabukları, çogu bataklıklarda

hümik asitler tarafından çözünmelerine karsın, kalsiyumca zengin turbalarda koruna-

bilmektedir.

3.2.4 Beslenme Girdisi (Ötrofik, Oligotrofik)

Bir turba bataklıgı bitki beslenmesine göre ötrofik ve oligotrofık bataklıklara ayrılabilir.

Bir turba bataklıgı nemliligini yeraltı suyundan karsılıyorsa ötrofik, atmosferik yagıslar-

dan karsılıyorsa oligotrofiktir. Turba bataklıgı nemliligini hem yeraltı suyundan hem de

atmosferik yagıslardan karsılıyorsa bu geçis tipine mezotrofik ismi verilmektedir.

3.2.5 pH Degeri, Bakteri Etkinligi ve Kükürt

Bir turbanın asidikligi, bakteriyel yasamı ve bitki kalıntılarının yapısal, kimyasal bozun-

malarını etkiler. Bir turbanın asidiklik derecesi; su getirimine, temel kayacın türüne,

bitki topluluklarına, oksijence beslenmesine ve hümik asit konsantrasyonuna baglıdır.

Çogu bakteriler, nötral-çok zayıf bazik ortamda (pH 7.0 - 7.5) yasarlar. Bakteriler, daha

fazla asidik bataklıklarda yasayamazlar. Böyle ortamlarda bitki yapıları kömürlerde ko-

runarak kalabilirler. Ancak, bazı mantarlar pH degerinin 4’ün altında olması halinde de

yasamlarını sürdürebilmektedirler.

6

Bir turba kesitinde, çogu bakteriler derinlikle azalırlar. Turbanın üst kısımlarında

mantarlar ve aerobik bakteriler atmosferden oksijen alarak kolay çözünen karbonhid-

ratları (seker, nisasta gibi) ve daha sonra selüloz, hemiselülozu bozundururlar. Bu du-

rumda turba; lignin, tannin, yag, mum, reçine, sterol, pigment, sporopollen, kütin ve

süberince zenginlesir. Derinde yasayan anaeorobik bakteriler ise organik maddelerin

oksijenlerini kullanarak hidrojence zengin bir ortam olustururlar.

Turba bataklıklarında ve organik çamurlarda kükürt bakterilerinin önemli rolü var-

dır. Bu bakteriler, sülfat iyonlarını kükürte indirgeyerek pirit ve markazitin olusumuna

olanak saglarlar. Bir turbada kükürt; bitkisel ve hayvansal proteinlerden, büyük ölçüde

bakteriyel proteinlerden, nehirlerle ve/veya deniz suyu ile getirilen sülfat iyonlarından

saglanabilir. Demir ise yeraltı suyunda iyonlar seklinde olmasa bile hemen her yerde

ferrosilikat mineralleri seklinde bulunmaktadır.

3.2.6 Turba Sıcaklıgı

Turba yüzeyinin sıcaklıgı birincil bozunmada çok önemlidir. Sıcak ve nemli iklimlerde

bakteri yasamı, ılıman zonlardan daha fazladır. Bu yüzden sıcak ve nemli iklimlerde

kimyasal süreçler daha çabuk baslar. Güney Florida’daki güncel turba bataklıgında 24

- 28◦C’lik sıcaklık ölçülmüstür. Selülozun turba bakterilerince bozunabilmesi için en

uygun sıcaklıgın 35 - 40◦C arasında oldugu belirtilmektedir.

3.2.7 Redoks Potansiyeli (Aerobik, Anaerobik)

Bir turba bataklıgında redoks potansiyeli, hem turba olusumunda hem de bakteri et-

kinliginde birincil öneme sahiptir.

Bir turba bataklıgındaki, turba yüzeyinde sınırsız oksijen girdisi varken derinlere

dogru oksijen girdisi azalmaktadır. Oksijence beslenmenin fazla oldugu turba yüzeyine

yakın bölgede aerobik bakteriler, mikrofaunalar ve mantarlar yasarlar. Aerobik bakte-

riler, atmosferdeki ve taze su içindeki oksijeni alarak organik maddeleri parçalarlar.

Derinlerdeki anaerobik bakteriler, organik maddelerin oksijenlerini alarak hidrojence

zengin ürünlerin olusmasını saglarlar. Turba olusumu, oksijence beslenmenin sınırlı

oldugu turba yüzeylerinden itibaren baslamaktadır. Bu süreçte hümik asitler karakte-

ristik ürünlerdir.

7

3.3 Turba Olusumu

3.3.1 Bitkilerin Kimyasal Bilesimi

Turba olusumunun kimyasal yönünü daha iyi anlayabilmek için bitkilerin içerdikleri or-

ganik bilesiklerin bilinmesi gerekir. Çürümeye karsı dayanıklılıgı göz önüne alarak az

dayanıklıdan çok dayanıklıga dogru organik maddelerin baslıcaları asagıda kısaca ta-

nıtılmıslardır.

Proteinler: Amino asitlerin kompleks bir karısımı seklindedir. C, H, O, N, S ve P

içeren yüksek moleküllerden olusmustur. Ortalama olarak %50 - 55 C, %5 - 7.5 H,

%20 - 25 O ve %15 - 20 N içerirler. Proteinler; bitkilerin protoplazma, hücre suyu,

tohum, kök ve etli yapılarında bulunur. Bitkilerdeki miktarı oldukça az olmakla beraber

kömür ve bitümlerdeki azotun kaynagını olustururlar. Çok çabuk çürürler.

Seker, Nisasta, Pektik Maddeler, Zamklar: Hepsi karbonhidrat olup Cx(H2O)y

genel formülüyle ifade olunurlar. En basit olanları sekerler olup suda kolaylıkla çözü-

nürler. Nisastalar çok daha fazla atomlu olup sekerlerin polimerizasyonu sonucunda

olusurlar. Genel formülleri (C6H10O5)n seklindedir. Pektik maddeler, zamklar kolayca

çözünebilen yüksek atomlu karbonhidratlardır.

Yaglar: Katı ve sıvı halde bulunan esterlerdir. Çogunlukla tohumlarda, meyvelerde

ve sporlarda depolanmıs besin maddeleridir. Tohum ve sporlardaki yaglar daha çok

dayanıklıdır. Selüloz: Glikozun polimerizasyon ürünü olup genel formülü (C6H10O5)n

seklindedir (n binden büyük bir sayıdır). Lifler seklinde hücre duvarlarını olusturur. Bit-

kilerin en önemli maddesidir. Bir odunun ortalama olarak %50 - 60’ını selüloz teskil

eder. Oldukça dayanıklı olup kömür olusumuna büyük bir katkısı vardır.

Linyin: Rengi kahverengi olan amorf bir maddedir. Odun hücre çeperlerindeki lif-

lere sertlik ve saglamlık kazandırır. Odunsu bitkilerin eder. Dolayısıyla kömür olusu-

muna katkısı olan ikinci önemli maddedir. Çürümeye karsı dayanıklılıgı çok fazladır.

Bilesimi henüz kesinlikle bilinmemektedir. Fakat aromatik veya hidroaromatik bir mad-

deye benzemektedir. Linyinin ortalama bilesimi yaklasık olarak C30H34O11 seklindedir.

Koruyucu Maddeler (Balmumu, Kütin, Süberin, Terpen, Reçine): Balmumu, kü-

tin ve süberin bitkilerin. yaprak, dal, spor ve pollenlerini dıs etkenlerden koruyan man-

tarımsı maddelerdir. Terpen ve reçine ise bitkilerin yaralandıgı zaman çıkarmıs oldugu

salgılardır.

8

3.3.2 Turba Olusumu

Daha öncede belirtildigi gibi turba olusumu için öncelikle yeraltı su seviyesinin belirli

bir düzeyde olması gerekir; yoksa atmosferdeki oksijen etkisiyle bitkisel artıklar kısa

zamanda karbondioksit ve suya dönüserek yok olurlar. Turba olusumu, turba yüzeyin-

den yaklasık 0.5 m derinlikteki turba olusturan tabaka ile baslar. Bu bölgede aerobik

bakteriler, mikrofaunalar ve mantarlar önemli rol oynarlar. Yavas yavas gömülme, daha

genç turba tabakalarının olusması veya turba yüzeyinin inorganik çökellerce örtülmesi

redüklenme kosullarını yaratır. Turba derinliginin artması ile bu organizmaların yerine

anaerobik bakteriler geçer.

Turba olusumunun baslangıcında, bitkilerin daha kolay hidrolize olabilen maddeleri,

yani nisasta, selüloz, proteinler, bakteriler ve mantarlar tarafından bozunurlar. Sonuçta

gaz ve sıvı ürünler (karbondioksit, amonyak, metan ve su) ile katı ürünler olusurlar. Katı

ürünler turba olusumu için birikirken gaz ve sıvı ürünler ortamdan uzaklasırlar. Dolayı-

sıyla turbada daha dayanıklı olan linyinler ve bitümlü maddeler zenginlesirler. Linyinler

ve bitümlü maddeler sonradan tamamıyla hümik maddelere dönüsseler bile; linyinler

hücre yapılarını, kimyasal olarak dayanıklı bitümlü maddeler orijinal yapı ve sekille-

rini genellikle koruyabilirler. Bu yüzden arastırıcılardan biri kömürde iyi korunmus bitki

dokularını gözleyebilir.

Turba olusumu sırasında en önemli kimyasal süreç hümik asitlerin olusumudur. Hü-

mik asitler, C68H53O4OCH3.(OH)4.(COOH)4(?) formülüyle gösterilir ve bunlarda %57.15

karbon ile %4.43 hidrojen bulunmaktadır. Hümik asitlerin ortalama bilesimleri; %56.5

C, %5.5 H, %36.0 O ve %2.0 N olarak kabul etmektedir. Sedimantasyonun hızına ve

suların havalanabilmesine göre degisen belli bir derinlikten sonra mikroorganizmala-

rın sebep oldugu reaksiyonlar, artan hümik asit oranı yüzünden durur. Çünkü asitidesi

belirli bir dereceyi asan ortamlarda bu organizmaların çogu yasayamazlar. Bazı bak-

teriler, pH 4’ün altında da yasamlarını yumusak kahverengi kömür safhasına kadar

sürdürebilirler. Bakteri etkinliginin yogun oldugu kömürlesmenin bu safhasına biyokim-yasal kömürlesme veya turba diyajenezi adı verilmektedir.

Turba diyajenezinin artmasıyla hümik asitler COOH− ve OH− gruplarını kaybede-

rek hüminlere dönüsürler. Hüminler ve bitkisel kalıntılar, turbayı olustururlar. Güncel

turbaların ortalama nem içerigi %90 civarındadır. Tropikal ve yarı tropikal zonlardaki

turbalar, ılıman zonlardaki turbalardan daha az su içerirler. Gözenekleri su ile dolu bir

9

turba sıkıstırılınca veya kurutulunca içerdigi suyun bir kısmını atabilir. Buna ragmen

havada kurumus bir turba hala %12 civarında su içerir. Diger taraftan, gömülme derin-

ligiyle turbanın yogunlugu artar, nem içerigi ise azalır.

3.4 Kömürlesme

Turbanın, kahverengi kömür (linyit, alt bitümlü kömür), taskömürü (bitümlü kömür)

ve antrasit basamaklarından geçerek meta-antrasite dönüsmesine kömürlesme denil-

mektedir. Bir kömürün kömürlesme derecesi rank ile ifade edilir. Asagıdaki paragraf-

larda odundan antrasite kadar yer alan kömürlerin özellikleri, kömürlesmede basıncın,

sıcaklıgın ve zamanın önemi, kömürlesme sırasında olusan gaz ürünler ve kömür-

lesme ile kayaç diyajenezinin karsılastırılması genel olarak belirtilmistir (Stach et al.,

1982).

3.4.1 Odun

Odun, yakıt olarak kullanılır veya odun kömürüne dönüstürülebilir. Tropikal veya yan

tropikal bölgelerde ormanlar yaygındır. Bu yüzden bu bölgelerde yakıt olarak kömür

yerine odun kullanılmaktadır.

Odunun en önemli kimyasal bilesenleri selüloz ve linyindir. Reçine ve balmumu

diger önemli bilesenleridir. Odun, %25 - 50 arasında su içerebilir. Havada kurumus

odun, %10 - 19 arasında su içerir. Odunun kül içerigi ise genelde %0.6’dan azdır.

Uçucu madde miktarı ise %60 - 75’dir. Havada kurumus odunun kalorifik degeri 4000-

4500 kcal/kg arasındadır. Kuru-külsüz baza göre odun, %49 - 51 karbon, %5.9 - 6.2

hidrojen ve %43 - 45 oksijen içerir.

3.4.2 Turba

Turba, daha önce de belirtildigi gibi kahverengi amorf organik maddelerden (hümik

maddeler) ve bitkisel kalıntılardan olusur. Dünya turba rezervi 1200x108 ton civarında-

dır. Bu rezervin 700x100000000 tonu Sovyetler Birligi’ndedir. Dünya turba tüketimi ise

0.2x108 ton/yıl (havada kuru baza göre)’dır.

Bir turbanın nem içerigi %90 civarındadır. Havada kurumus turbanın nem içerigi

%12, kül içerigi ise %3 civarındadır. Havada kurumus turbanın kalori degeri 3000-

4000 kcal/kg civarındadır. Kuru-külsüz baza göre hidrojen içerigi %6, azot içerigi %2,

10

kükürt içerigi %1, oksijen içerigi %31 civarındadır. Karbon içerigi ise ekseriye %60’dan

küçüktür.

Turbadan yumusak kahverengi kömüre veya linyite geçis derecelidir. Turba-kahverengi

kömür ayırımında degisik arastırıcılar farklı parametreleri kullanmıslardır. Çizelge 1’de

bu parametreler birlikte gösterilmistir.

Tablo 1: Turba - Kahverengi Kömür Ayırımı

Parametreler Turba Kahverengi Kömür

%Nem >%75 <%75

%karbon1 çogunlukla <%60 çogunlukla >%60

Serbest selüloz var yok

Kesilebilme özelligi var yok

1 kuru-külsüz

3.4.3 Kahverengi Kömür

Kahverengi kömürler, özelliklerine göre yumusak, mat ve parlak kahverengi kömürlere

ayrılırlar. Diger taraftan mat ve parlak kahverengi kömür, sert kahverengi kömür adı

altında birlestirilmektedir.

3.4.3.1 Yumusak kahverengi kömür

Yumusak kahverengi kömür, açık kahverengi veya koyu kahverengi renkte, mat ve

topragımsıdır. Turbaya benzer, ancak ondan daha katı ve yogundur. Çogu kahverengi

kömürlerde mikroskopik olarak odun ve yaprak kalıntıları, iyi korunmus bitki dokuları

görülebilir.

Ocaktan çıkarılmıs yumusak kahverengi kömür %35-75 arasında nem içerir. Ka-

lori degerleri ise 4000 kcal/kg (nemsiz,külsüz kömürde)’dan küçüktür. Karbon içerigi

ise ekseriya %60-70 (kuru-külsüz kömürde) arasındadır. Yumusak kahverengi kömürü

olusturan hüminitlerin/vitri-nitlerin optik reflektansları/yansıtmaları çok düsüktür. Ge-

nellikle < %0.35 Rm (oil)’dir. (Rm oil: yag immersiyonunda hüminitin ortalama yansıt-

ması).

11

3.4.3.2 Mat kahverengi kömür

Yumusak kahverengi kömür turbaya, mat kahverengi kömür daha çok taskömürüne

benzer. Mat kahverengi kömür, yumusak kahverengi kömüre göre daha katı, daha

koyu renkte ve oldukça iyi tabakalıdır. Mikroskopta nadiren bitki kalıntıları gözlene-

bilir.Ocaktan çıkarılmıs mat kahverengi kömür, %25 - 30 nem içerir. Kalori degerleri

4000 - 5000 kcal/kg arasındadır2. Karbon içerigi ise genellikle %71’dir3. Mat kahve-

rengi kömürün uçucu madde içerigi ise genellikle %49 - 53 arasındadır3. Hüminitlerin

yansıtmaları %0.35 - 0.45 Rm (oil) arasında degisir.

3.4.3.3 Parlak kahverengi kömür

Parlak kahverengi kömürlerin taskömürlerinden ayrılması oldukça güçtür. Bu yüz-

den ASTM sınıflamasında linyit-taskömürü arasına geçis kömürleri olan alt bitümlü

kömürler konmustur. Parlak kahverengi kömür, siyah renkli ve parlaktır.

Ocaktan çıkarılmıs, parlak kahverengi kömür, %8 - 25 nem içerir. Nem içerigindeki

azalıs, kısmen parlak kahverengi kömürdeki gözenekliligin azalması sonucudur. Diger

taraftan, kömürlesme derecesinin artmasına neden olan sıcaklık etkisiyle. hümik mo-

leküllerden hidrofilik grupların ayrılması nem içeriginin azalmasına etki etmektedir. Bu

kömürlerin kalori degerleri 5500 - 7000 kcal/kg (nemsiz-külsüz kömürde arasındadır.

Karbon içerikleri genellikle %71 - 77 (kuru-külsüz kömürde), uçucu madde içerikleri ise

%42 - 49 (kuru-külsüz kömürde) arasındadır. Hüminitlerin yansıtmaları %0.45 - 0.60

Rm (oil) arasında degisir.

Parlak kahverengi kömürler, mikroskopik özellikleri yönünden düsük kömürlesme

derecesine sahip taskömürlerine benzerlik gösterirler. Kahverengi kömür ve taskö-

mürü ayırımında kullanılan parametrelerin bazıları Çizelge 2’de gösterilmistir.2nemsiz ve külsüz kömürde3kuru, külsüz kömürde

12

Tablo 2: Kahverengi kömür-taskömürü ayırımında kullanılan parametreler

Parametreler Kahverengi Kömür Taskömürü

Çizgi rengi kahverengi, nadiren siyah siyah, nadiren kahverengi

Alkalideki1davranısı kahverengi çözelti Renksiz

Kaynatıldıgında2 kırmızı çözelti Renksiz

1 örnegin KOH2 Sulu HNO3 ile

3.4.4 Taskömürü ve Antrasit

Alman (DIN) ve Amerikan (ASTM) standartlarına göre taskömürleri/bitümlü kömürler

ve antrasitler degisik parametrelere göre (ör. kalori degeri, uçucu madde, vitrinit yan-

sıtması, v.b.) sınıflandırılırlar.

3.4.4.1 Taskömürü

Genellikle az veya çok bantlı yapıya sahiptir. Bu kömürlerin parlaklıgı farklı bantlara

göre degisiklik gösterir. Bu bantların rengi parlak ve mat olabilir. Bazı bantlar (füsen),

ele alındıgında parmakları boyar. Bu kömürler ocaktan çıkarıldıklarında genelde %8 -

10’dan daha az nem içerirler. Bu kömürlerin kalori degeri 7000 kcal/kg’dan daha fazla-

dır4. Karbon içerikleri genellikle %77’den fazla5 uçucu maddeleri ise genelde %42’den

azdır5 .

3.4.4.2 Antrasit

Bu kömürler mat veya demir siyahı renginden metalik cilaya kadar degisen özellik-

leri ile karakteristiktir. Çogunlukla antrasitin kalori degeri, taskömüründen daha azdır.

En sert kömür türü olup sertligi 2.5 - 3’tür. Bazı bölgelerden elde edilen antrasit türle-

rinden parlatmak suretiyle süs esyası yapılabilmektedir. Bu kömürlerin nem miktarları

yok denecek kadar azdır.4nemsiz, külsüz kömürde5kuru, külsüz kömürde

13

3.4.5 Kömürlesmede Basıncın, Sıcaklıgın ve Zamanın Önemi

3.4.5.1 Basınç

Çogu eski arastırıcılar, kömürlesme derecesinin artmasına basıncın neden oldu-

gunu belirtmislerdir. Asagıdaki gözlemler bu arastırıcıların gözlemlerini dogrulamakta-

dır.

1. Gömülme derinliginin yani yük basıncının/litostatik basıncın artması ile kömür-

lesme derecesinin artması (Hilt Kuralı).

2. Kıvamlanmıs bölgelerdeki kömürlerin kömürlesme derecelerinin kıvrımlanmamıs

bölgelerdekinden daha yüksek olması, yani kömürlesme derecesinin yanal (kıv-

rım) basınçları tarafından artırılması.

Bazı arastırıcıların deneysel çalısmalarına göre litostatik basınç, kömürlesme sıra-

sındaki gaz çıkısını engellemektedir. Diger taraftan, gömülme derinligiyle kömürlesme

derecesinin artısı, derinlikle sıcaklıgın artısıyla da açıklanmaktadır. Basıncın kömürün

fiziksel yapısı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Basınç, kömürün gözenekliligini, azaltır.

Bu yüzden siddetli kıvamlanmıs kömürler, gözeneklilik azlıgı nedeniyle anormal dere-

cede düsük nem içerirler.

Litostatik basıncın en önemli etkisi turba safhasında gözlenir. Bu basınç nedeniyle

gözeneklilik ve buna baglı olarak nem içerigi derinlikle azalır.

Çogu arastırıcıya göre tektonik hareketler çok yavas olusmaktadır ve bu sürtünme

hareketleri sırasında ortaya çıkan ısı kömürlesme derecesinde sadece küçük artıslar

meydana getirmektedir. Subvariskan önçukurlugunda (Ruhr Baseni) olusmus Karbo-

nifer yaslı birimlerde ve diger önçukurlarda olusmus kömür damarlarında kömürlesme

derecesi genis ölçüde kıvrımlanma öncesi tamamlanmıstır. Çünkü, es kömürlesme çiz-

gileri kıvamlanmıs tabakalara paraleldir. Ruhr Karbonifer baseninin güney sınırındaki

çok siddetli kıvamlanmıs kömürler, çok düsük kömürlesme derecesine sahiptir. Basen

sınırındaki bu kömürlerin, kıvamlanma öncesi derinlere batmadıkları belirtilmektedir

(Teichmüller and Teichmüller, 1979).

14

3.4.5.2 Sıcaklık

Sıcaklıgın kömürlesme sırasındaki kimyasal reaksiyonları artırdıgı herkesçe bilin-

mektedir. Deneysel çalısmaların yanısıra magmatik intrüzyonların dokanaklarındaki

kömürler bunu açıkça ortaya koymaktadır. Küçük magmatik dayklar nispeten düsük sı-

caklıga sahiptırler. Bu nedenle böyle intrüzyonların kömürlere olan etkileri zayıftır, yani

bunların çevrelerine olan etkileri santimetre düzeyindedir. Büyük intrüzyonların (ba-

tolitlerin) çevrelerine olan sıcaklık etkileri birkaç bin metreye kadar uzanabilmektedir.

Kuzeybatı Almanyada’ki Bramache Masifi buna tipik bir örnektir. Bu masifteki batolit

intrüzyonu kontagına yakın bölgedeki kömürlerin kömürlesme dereceleri, antrasit ve

meta-antrasit safhasındadır.

3.4.5.3 Zaman

Çogu arastırıcıya göre zaman, kömürlesmede önemli bir rol oynamamaktadır. Çünkü,

Sovyetler Birligi’nin Moskova Baseni’ndeki Karbonifer yaslı kömürler hala kahverengi

kömür safhasında kömürlesme derecesine sahiptirler. Bu kömürler, 20 - 25◦C’dan

fazla sıcaklıga hiçbir zaman maruz kalmamıslardır(Teichmüller and Teichmüller, 1979).

Buna karsın, Karbonifer kömürleri sonradan Mesozoyik ve Senozoyik’te daha derinlere

(2000-4000 m) gömülmüslerdir, ör., Kuzeybatı Almanya’daki Alt Saxony Baseni. Bu du-

rumda kömürler, 100 milyon yıldan fazla bir zamanda 80 - 140◦C’lık bir sıcaklıga maruz

kalmıslardır. Bu orojenez sonrası (postorojenik) bir kömürlesmeyi göstermektedir.

Önceleri çok önemli ve yegane bir faktör olarak kabul edilen zaman, yukarıda da

belirtildigi gibi kömürlerin yas ve evrim dereceleri arasındaki uyusmazlıklar nedeniyle

bugün ikinci planda önemli bir faktör olarak kabul edilmektedir. Sonuç olarak, sıcaklık

ve basınç faktörlerinin elverisli olup olmamasına göre kömürlesme derecesinin belli

bir seviyeye ulasabilmesi için gerekli zaman uzun veya kısa olabilmektedir. Dolayısıyla

bütün faktörlerin etkilerinin beraberce düsünülmesi daha geçerli olmaktadır.

3.5 Kömürlesme Sırasında Olusan Gaz Ürünler

Linyitin kömürlesmesi sırasında genellikle su ve karbondioksit kömürden ayrılmaktadır.

Yüksek uçucu maddeli bitümlü kömür (taskömürü) safhasında çogunlukla karbondiok-

sit, az oranda da karbonmonoksit ve azot ortamdan ayrılırken kömürlesmenin sonunda

15

önemli bir gaz olarak metan ortaya çıkmaktadır. Antrasitler ise adsorbe edilmis hidro-

karbon gazı olarak sadece metan içermektedirler.

Kömürlesme süreçleri sırasında ayrılan gazın miktarı hayli büyüktür. Yüksek uçucu

maddeli bitümlü kömürlerden (yaklasık %40 uçucu maddeli) bir ton antrasit (%5 uçucu

maddeli) olusana kadar 100 metreküp karbondioksit ve yaklasık 200 metreküp metan

meydana gelmektedir. Olusan karbondioksit suda çözünür ve kayaçların kırık, çatlak-

ları boyunca suyla yukarılara dogru tasınır. Keza aynı sekilde metanın büyük bir kısmı

ortamdan uzaklasır. Metan, kömürlerin üst kısımlarındaki kayaçların kırık, çatlak ve gö-

zeneklerinde birikerek ekonomik öneme sahip gaz yatakları olusturabilmektedir. Buna

ragmen, metanın bir kısmı kömür içerisinde adsorbe edilmis olarak kalabilmektedir.

Sondajlı ilerlemeler sırasında veya kömürlerin isletilmesi sırasında yük azalması so-

nucu metan ortaya çıkmaktadır. Çekoslavakya’nın Üst Silesia kömür baseninde 1 ton

kömürde 100 metreküpten fazla metan oldugu bilinmektedir. Ancak, böyle büyük mik-

tarda gaz içeren kömürler dünyamızda azdır.

3.6 Kömürlesme ve Kayaçların Diyajenezi

Bitkisel maddelerin kömürlesmesi, kayaçlann diyajenezine benzerlik gösterir. Yumu-

sak kahverengi kömürler, az konsolide olmus kiltası ve kumtaslarıyla; sert kahverengi

kömürler daha çok sertlesmis kayaçlarla birlikte bulunurlar. Taskömürleri, konsolide

olmus kayaçlarla birliktedir.

Kum ve kil çökellerinin gözenekleri kömürlesme derecesi arttıkça azalır. Alt-bitümlü

kömür safhasında (Rm oil: %0.4 - 0.5) montmorillonit, karısık-tabakalı kil minerallerine

dönüsür. Kiltaslarında ve kumtaslarında daha siddetli mineral degisimleri, kömürler

antrasit safhasına vardıkları zaman baslamaktadır.

Kömürler sıcaklık artısına karsı minerallerden daha duyarlıdırlar. Bu nedenden do-

layı kömürler, çok kısa zaman aralıklarında meydana gelen sıcaklık artıslarına karsı

minerallerden daha önce reaksiyon gösterirler. Kömürlerin kömürlesme dereceleri yar-

dımıyla diyajenez, ankimetamorfizma ve epimetamorfizma zonları kolaylıkla saptan-

maktadır.

16

3.7 Kömür Türleri ve Sınıflamaları

Özellikleri birbirinden çok farklı olan kömürleri sınıflayabilmek için esas alınabilecek

çok sayıda degisken vardır. Bu yüzden, genellikle birbirine baglı, bazen birbiriyle çakı-

san bir çok sınıflama sistemi ortaya çıkmıstır.

Stratigrafik durumuna göre kömürleri Karbonifer, Permiyen, Jura ve Tersiyer kö-

mürleri gibi sınıflandırmak mümkündür. Ancak bu sınıflandırma kömürün özelliklerini

belirtmemektedir. Her ne kadar turbalar Kuvaterner’de, linyitler Tersiyer’de, taskömür-

leri Paleozoyik’te tesekkül etmislerse de, bu durum her yerde geçerli degildir. Örnegin,

Silezya’daki Kretase yaslı kömürler taskömürü karakteri tasır. Buna karsın Moskova

havzasında bulunan Karbonifer yaslı kömürler kahverengi kömür karakterindendir. Bu

örneklerden anlasılacagı üzere kömürleri jeolojik devirlere göre sınıflamak kömürün

özelliklerini belirtmeyecegi için o kadar yararlı degildir.

Görünüm ve bazı fiziksel özelliklere göre kömürler; turba, linyit, taskömürü ve ant-

rasit olarak sınıflandırılabilir. Bu sınıflama, kolay ve pratik oldugundan günlük hayatta

çok yaygın olarak kullanılmaktadır.

1. Turba

2. Linyit

(a) Yumusak Linyit

i. Topragımsı Linyit

ii. Sisti Linyit

(b) Sert Linyit

i. Mat Linyit

ii. Parlak Linyit

3. Taskömürü

4. Antrasit

Son zamanlarda kömürlerin nem, uçucu madde oranlarına baglı olarak karbon ve

kalorifik degerlerini esas alan birkaç tane endüstriyel sınıflama gelistirilmistir. Bu sı-

nıflamalarda kömürlerin makroskopik özellikleri de göz önünde bulundurulmaktadır.

Amerika’da gelistirilen ASTM kömür sınıflaması Çizelge 3’de görülmektedir.

17

Tablo 3: Kömürlerin ASTM sınıflaması (ASTM)% Baglı Karbona %Uçucu Maddea Kalorfik Deger

Sınıf Grup Esit veya Daha Büyük Daha küçük Daha büyük Esit veya daha küçük Esit veya daha büyük Daha küçük

AntrasitMeta-Antrasit 98 - - 2 - -

Antrasit 92 98 2 8 - -Semi-Antrasit 86 92 8 14 - -

Bitümlü kömür

Düsük-uçu. m. 78 86 14 22 - -Orta-uçu. m. 69 78 22 31 - -

Yüksek-uçu. m. A - - - - 7770 -Yüksek-uçu. m. B - - - - 7220 7770Yüksek-uçu. m. C - - - - 6380 7220

Alt bitümlü kömürAlt Bitümlü Kömür A - - - - 5830 6380Alt Bitümlü Kömür B - - - - 5270 5830

LinyitLinyit A - - - - 3500 4610Linyit B - - - - - 3500

a Kuru, Mineral maddeden bagımsızb Nemsiz, mineral maddeden bagımsız Kcal/kg

3.8 Kömürlerin Fiziksel Özellikleri

Bu kısımda kömürlerin gözeneklilik (porozite), gaz emme (adsorpsiyon), özgül agırlık,

mikro sertlik ve yansıtma (refleksiyon) özelliklerinden kısaca bahsedilecektir (Nako-

man, 1971).

3.8.1 Gözeneklilik (Porozite)

Jeolojik devirlerde meydana gelmis olan kömürler, tamamen masif bir yapıya sahip ol-

mayıp, boyutları birkaç mikron ile birkaç milimetre arasında degisen bosluklar içerirler.

Bu mikroskopik bosluklar, kılcal kanallar halinde olabildikleri gibi küresel veya gayet

düzensiz sekillerde de olabilir.

Kömürün gözenekliliginin fazla olması halinde atmosferik oksijenle temas yüzeyi

artacagından depolandıgında oksitlenmelere yol açar. Bu sebeple gözenekliligin tetkik

ve tayini ekonomik ve emniyet bakımından önemlidir. Ayrıca gaz emme kapasitesi,

buharda-sıvılarda sisme özelligi ve yogunluk, gözenekliligin bir fonksiyonudur.

3.8.2 Gaz Emme (Absorpsiyon)

Oda sıcaklıgında bir kömür; su, alkol, benzen, hegzan gibi sıvıların buharlarını emer.

Emme olayı, kömürün gözenekliligi, uçucu madde ve karbon miktarıyla deney sırasın-

daki basınç ve buharın cinsiyle yakından ilgilidir. Kömürlesme derecesi arttıkça emilen

gaz miktarı artmaktadır.

18

3.8.3 Özgül Agırlık

Bir kömürün özgül agırlıgı kömürlesme derecesinin (karbon ve uçucu madde mik-

tarı), nemliliginin ve kül miktarının bir fonksiyonudur. Genellikle karbon miktarı %60’dan

%96’ya kadar artarken, özgül agırlıkta 1.2’den 1.7’ye kadar yükselir. Linyitlerin özgül

agırlıgı 1-1.3 arasındadır. Turbaların özgül agırlıgı genel olarak 1.0 kabul edilir. Kül

miktarı arttıkça özgül agırlıkta artar. Dolayısıyla bir kömür havzasının ekonomik po-

tansiyelinin tesbit edilmesinde kömürlerin külsüz olarak özgül agırlıklarının bilinmesi

gerekebilir.

3.8.4 Mikro Sertlik

Mikro sertlik, kömürlerin kömürlesme derecelerini belirlemek için temel kabul edilen

faktörlerden biridir. Kömürlerin sertligi, Mohs ölçeginden ziyade belirli yük altında bir iz

bırakıcının kömür üzerinde meydana getirdigi izin alanının ölçülmesi ile hesaplanmak-

tadır.

3.8.5 Yansıtma (Refleksiyon)

Kömürlerin ısıgı yansıtma özellikleri dogrudan dogruya kömürlesme derecesine baglı-

dır. Yansıtma indeksi, kömürlesme derecesiyle dogru orantılıdır. Son zamanlarda yan-

sıtma degeri, kömürlesme derecesini belirlemek için en çok kullanılan parametredir.

Yansıtma degerleri; kömür havzalarında jeolojik problemlerin çözümünde, kömür da-

marlarının korelasyonunda ve bu damarların teknolojik özelliklerinin belirlenmesinde

kullanılmaktadır. Ayrıca, sedimanter kayaçlar içinde bulunan organik kökenli maddele-

rin (özellikle hüminit/vitrinit) yansıtma miktarları, bölgede petrol olup olmadıgı hakkında

önemli bilgiler verebilmektedir.

3.9 Kömürlerin Kimyasal Özellikleri

Bu kısımda kömürlerin oksidasyon, çözücülerde erime, hidrojenasyon ve koklasma

özelliklerinden bahsedilecektir (Nakoman, 1971).

19

3.9.1 Oksidasyon

Kömürler, havanın oksijeni etkisinde oldukça yavas gelisen bir oksitlenmeye ugrarlar.

Gözenekliligi fazla olan ve büyük oranlarda kükürt ihtiva eden kömürler kolayca ok-

sitlenirler. Kömürlesme derecesi arttıkça, kömürlerin oksitlenmeye karsı dirençleri de

artar. Büyük kömür yıgınlarının uzun müddet depolanması gerektiginde oksitlenmeden

dogabilecek yangın tehlikesine karsı önceden her türlü tedbirlerin alınması gerekir.

3.9.2 Çözücülerde Erime

Kömürler, bazı organik çözücülerde eriyerek degisik kimyasal özellikler gösteren bile-

siklere ayrlırlar. Bu özelliklerinden kömürleri meydana getiren maddelerin incelenme-

sinde çok yararlanılmaktadır. Çözücü olarak en çok piridin kullanılmaktadır. Ekstraksi-

yon sonunda katı parafinler (C21H44....C27H56 gibi), doymus hidrokarbonlar (CnH2n−2)

elde edilmektedir.

3.9.3 Hidrojenasyon

19. yüzyılın ikinci yarısından itibaren yapılagelen çesitli deneylerde arastırmacılar, hid-

rojenasyon yolu ile kömürleri sıvı hale getirmeyi basarılardır. Hidrojenasyon olayının

mekanizmasını arastıran yazarlar, bunun kömürün termik olarak reaktif parçalara ay-

rılmasından ibaret oldugunu, bu ayırma isleminde de halojen oksitler gibi katalizörlerin

islemi kolaylastırdıgını öne sürmektedirler.

Schumacher ve arkadaslarının son zamanlarda %86.5 karbon içeren kömürlerin

üzerinde 325 derece sıcaklıkta 400 atmosfer basınç altında tetralin ve kalay-klorür

tipi katalizörlerin varlıgında yaptıkları hidrojenasyon deneyinde asagıdaki ürünleri elde

etmislerdir.

• 100 gram kömürün hidrojenasyonu ile 40 gram hekzan, 18 gram etan ve 45 gram

kalıntı

• Kalıntının tekrar hidrojenasyona tabi tutulması ile 14 gram hekzan, 5.5 gram eter,

11 gram benzen ve 18 gram kalıntı

Hidrojenasyon yolu ile kömürün sıvılastırılabilmesi petrol sıkıntısı çekilen zaman-

larda akaryakıt için iyi bir alternatif olarak ortaya konulabilecek bir niteliktir.

20

3.9.4 Koklasma

Kömürlesmesi belirli bir düzeye erismis olan kömürler ısıtılınca önce yumusarlar sonra

siserek gaz çıkartırlar ve daha sonra tekrar sertlesirler. Sertlesme sonucunda olusan

çok gözenekli, oldukça hafif ve gri renkli kütleye kok kömürü; kömürün kok haline geç-

mesi olayına da koklasma denilmektedir. Her kömür cinsi koklasmaya elverisli degildir.

Genellikle taskömürleri seviyesinde olgunlasmıs ve ampirik olarak H/O oranı 0.59’a

esit veya bu degerden büyük kömürler ısı tesiriyle siser ve koklasırlar. Genellikle kok-

lasma olayında su safhalardan geçirilir:

1. 200 dereceye kadar hidroskopik su ve emilmis CO2, O2, N2 ve CH4 gibi fazlar

elemine olur

2. 200 derecenin üstünde kömürün bünye suyu uçar

3. 300 derece civarında çesitli ürünlerin atılmasıyla birlikte yumusama baslar

4. 350 derece dolaylarında yumusama son safhaya varır

5. 425-550 derece arasında ısıtma hızına baglı olarak malzeme tekrar katı hale

dönüsür

Sıcaklıgın 500 derece civarına kadar artırılması ile gerçeklestirilen bir koklasmada,

1 ton taskömüründen yaklasık olarak 400 metreküp gaz, 350 kg kok, 45 kg katran, 2.5

kg amonyak ve 10 kg benzol elde edilmektedir.

Koklasma sırasında çıkan gazdan havagazı elde edilir.

4 KÖMÜR PETROGRAFISI

4.1 Maserallerin Tanımı

Bilindigi gibi kömür, homojen bir madde degildir ve degisik bilesenlerden olusur. Inor-

ganik kayaçlar nasıl minerallerden (ör., granit; kuvars feldispat ve mikadan) olmussa

kömürler de maserallerden meydana gelmislerdir. Mineraller ve maseraller arasında

belirgin farklılıklar vardır. Mineraller kristal yapıda olup kimyasal bilesimleri belirlidir.

Maserallerin kimyasal yapıları ve fiziksel özellikleri büyük degisiklikler gösterir. Aynı

zamanda maseraller bir kristal yapıya da sahip degildirler.

21

Maseralleri çıplak gözle görmek olanaksızdır, fakat mikroskop yardımıyla ayrıntılı

olarak incelenebilirler. Maseral kelimesi Latince’de yumusatma anlamını tasımakta-

dır. Mikroskopta degisik maseralleri ayırt edebilmek için renk, ısıgı yansıtma, sekil ve

röliyef gibi bazı parametrelerden yararlanılır. Tanımlamalarda karısıklıgı önlemek için

International Commitee of Coal Petrology (ICCP) tarafından hazırlanan standart ince-

leme yöntemlerine uyulması gerekir.

Kömür maseralleri, yukarıda deginilen özelliklerine göre üç ana gruba ayrılırlar; vit-

rinit, eksinit/liptinit ve inertinit. Turbada ve kahverengi kömürlerde vitrinit grubu, hüminitgrubu adını alır. Bunun nedeni hüminit grubunun fiziksel ve kimyasal özellikleri yönün-

den vitrinit grubundan bazı farklılıklar göstermeleridir.

4.2 Maseral Grupları

Benzer özellikler gösteren maseraller, maseral grupları adı altında toplanırlar. Aynı kö-

müre ait üç maseral grubunda vitrinitte oksijen, liptinitte hidrojen ve inertinitte karbon

fazladır. Ayrıca liptinit, vitrinit ve inertinit sıralamasında uçucu madde miktarı giderek

azalır. Kömürlesme derecesi arttıkça maserallerin kimyasal, fiziksel ve teknolojik özel-

likleri degisir. Aynı gruba ait maseraller, uçucu madde miktarı, elementel bilesim ve

teknolojik özellikler gibi morfolojik ve yapısal özellikler açısından birbirlerine çok ben-

zemekte olup az farklılıklar gösterirler.

Çizelge 4’de taskömürlerin maseral grupları ve maseralleri; Çizelge 5’de ise taskö-

mürlerin vitrinitleri ile kahverengi kömürlerin hüminitleri arasındaki iliski gösterilmistir.

22

Tablo 4: Taskömürlerin maseral

grupları ve maseralleri

Maseral Grubu Maseral

Vitrinit

Telinit

Kollinit

Vitodetrinit

Eksinit/Liptinit

Sporinit

Kütinit

Resinit

Alginit

Liptodetrinit

Inertinit

Füsinit

Semifüsinit

Mikrinit

Makrinit

Inertodetrinit

Tablo 5: Taskömürlerin vitrinitleri ve kahverengi kömürlerin hü-

minitleri arasındaki iliski.

Kömür Maseral Grubu Maseral Alt Grubu Maseral

Kah

vere

ngiK

ömür

Hüm

init

HümotelinitTekstinit

Ülminit

HümodetrinitAtrinit

Densinit

HümokollinitGelinit

Korpohüminit

Task

ömür

ü

Vitr

init Telinit

Vitrodetrinit

Kollinit

Yansıyan ısıkta liptinit grubu siyah renkte görülür. Turba ve kahverengi kömürlerde

bazı liptinit grubuna ait maseraller, siyah renkleri nedeniyle kil mineralleriyle karıstırı-

labilir. Böyle durumlarda liptinit grubuna ait maseraller flüoresans renkleri yardımıyla

23

kolayca tanınabilir.

4.2.1 Inertinit Grubu

Inertinit grubuna ait maserallerin baslangıç maddeleri çogunlukla vitrinitte/hüminitte ol-

dugu gibi hücre duvarlarındaki linyin ve selülozdur. Bununla beraber bu gruba ait ma-

serallerin olusumları vitrinit grubuna ait maserallerden farklıdır ve bunlar füsinitlesmeolarak tanımlanan bir süreç geçirirler. Bu süreç sonrasında maserallerin karbon içerik-

leri yükselir, hidrojen içerikleri azalır.

Inertinit grubuna ait maseraller, yansıyan ısıkta sarımsı beyaz veya beyaz renkte

görülürler.

Bu gruptaki maserallerin çogu, kömürlesme sırasında çok az degisiklige ugrarlar.

Çünkü bunlar, daha önceden kömürlesme geçirmislerdir.

4.3 Mikrolitotipler

Kömürlerde ekseriya aynı veya iki farklı maseral grubu toplanmıs olarak bulunur. Mik-

roskopta gözlenen böyle bantlara mikrolitotip adı verilir. Bütün mikrolitotipler isimlendi-

rilirken sonlarına -it eki alırlar, ör., vitrit, klarit, dürit, v.b. Mikroskopta gözlenen bir bantın

mikrolitotip olarak degerlendirilebilmesi için bant genisliginin 50 mikrondan daha fazla

olması gerekir. Mikrolitotiplerin çesitleri, özellikleri ve sınıflamaları konu kapsamına

alınmamıstır.

4.4 Litotipler

Litotip terimi kömür damarlarının farklı makroskopik tanınabilir bantlarını açıklamak

için kullanılır. Tanımlamada litotipler sonlarına -en eki alırlar. Asagıdaki paragraflarda

kömürlerin (hümik kömürlerin) litotipleri ve litotiplerin özellikleri verilmistir.

4.4.1 Vitren

Kömürlerin en parlak bantıdır. Tabakalanma yönüne dik açıda sayısız çatlakları bu-

lunan ve bu nedenle küp seklinde kırılan banttır. Bantların kalınlıgı 3 mm veya 10

mm’den daha büyüktür (bazı ülkelerde minimum bant kalınlıgı 3 mm, bazı ülkelerde

24

ise minimum bant kalınlıgı 10 mm olarak kabul edilmektedir). Daha ince bantlar ise

klaren olarak belirlenir.

4.4.2 Klaren

Parlaklıgı vitren ile düren arasında olan ipegimsi görünüsteki banttır. Kalınlıkları 3

mm’yi veya 10 mm’yi geçmez. Klaren bantları, hümik kömürlerin en yaygın makros-

kopik üyesidir. Klaren içinde genellikle tabakalanmaya dik çok sayıda fakat devamsız

ince çatlaklar vardır.

4.4.3 Düren

Bu terim mat görünüslü olan kömür bantları için kullanılır. Bantların yüzeyleri pürüzlü

olup genellikle gri veya kahverengimsi siyah renkte ve yaglı görünüstedir. Kalınlıkları 3

mm veya 10 mm’den büyüktür. Daha ince olan bantlar ise klaren olarak kaydedilir.

4.4.4 Füsen

Siyah, ipegimsi ve lifsi dokulu, kolayca ufalanabilen parlak bantlardır. Degdigi cisimleri

boyayan tek kömür bantıdır. Füsen içerisinde yüksek miktarda minerallerde bulunabi-

lir. Ekseriya fü-sen, kömür damarlarında mercekler seklinde bulunur. Bu merceklerin

kalınlıgı birkaç milimetre, uzunlugu ise birkaç santimetre civarındadır.

4.5 Mineraller ve Eser Elementler

Kömürler degisik miktarlarda inorganik maddeler de içerirler. Bu inorganik maddeler,

kökenlerine göre üç grupta sınıflandırılırlar:

1. Orijinal bitkide bulunanlar,

2. Turba olusumu sırasında meydana gelenler,

3. Kömürün olusmasından sonra meydana gelen inorganik maddeler.

Çizelge 6’de kömürde bulunan mineraller, kökenlerine göre sınıflandırılmıstır (Stach

et al., 1982). Kömürde bulunan inorganik maddelerin %90’ı kil, karbonat, sülfür ve silis

mineralleri olusturur.

25

Tablo 6: Kömürde bulunan minerallerin sınıflamasıMineraller Sinjenetik (kömürün bünyesinde) Epijenetik (kırık ve

çatlaklardaSu ve hava akım-ları ile tasınanlar

Olusumu kömürleaynı anda olanlar

Killer illit, serisit, kaolinit,leverrierit, montmo-

rillonit, vb.

Spatik karbonatlar siderit konkresyon-ları, dolomit (anke-

rit) kalsit

kalsit, ankerit

Sülfürler pirit, FeS2,

−CuFeS2, −ZnSkonkresyonları,melnikovit

pirit, markasit blend,

kalkopirit, galen

Oksitler Limonit, hematit götit

Kuvars kuvars taneleri kalsedon ve kuvars kalsedon ve kuvars

Klorür ve sülfatlar kaya tuzu, tenardit,jips

Bitkilerin sıhhatli olarak büyümeleri için C, H, O, N gibi ana elementlerden baska

Ca, Mg, Al, Na, K, Mn, Ti, S, Cl, P gibi eser elementlere de ihtiyaç duyarlar. Canlı

bitki dokularına yerlesen bu eser elementlere kömür külü içerisinde de rastlanır, fakat

küldeki eser elementlerin toplam miktarı mineral maddelere oranla çok azdır. Bazı kö-

mür türleri Uranyum ve Germanyum gibi eser elementleri de içerir. Böyle kömürlerin

küllerindeki Germanyum ekonomik bir degere ulasabilir.

5 KÖMÜR ANALIZLERI

Örnekler laboratuvara getirildikten sonra birkaç ayrı analizden geçirilir. Bunlar kömürün

kalitesini tespit etmek için yapılan bir dizi analiz metodlarıdır. Laboratuvara getirilen ör-

nek ilk olarak nem içerigi açısından incelenir. Sekil 1’de analiz için hazırlanan örnekler

görülmektedir.

5.1 Toplam Nem Analizi

Örnegin konulacagı beherin bos agırlıgı hassas terazide tartılıp A degeri not edilir.

Örnek poseti açıldıktan sonra vakit kaybedilmeden daha önceden tartılan bos behere

26

(a) Çekiç yardımı ile ufalanmıs kömür ör-

negi

(b) Numaralandırılmıs örnekler halkalı ögü-

tücü için hazır

(c) Halkalı ögütücü

Sekil 1: Analiz için hazırlanan örnekler

27

(a) Etüv (b) Hassas terazi

Sekil 2: Kurutma ve agırlık ölçmede kullanılan cihazlar

konulur ve etüvlenmeden önceki B degeri not edilir. Numune 105◦C’de 24 saat sü-

reyle etüvlenir. Etüvleme sonunda dısarı alınan numunenin beher ile birlikte agırlıgı,

C yazılır. Örnegin toplam nem içerigi asagıdaki formül kullanılarak tayin edilir. Nem

analizinde kullanılan hassas terazi ve etüv Sekil 2’de sunulmustur.

%Nem =A− CB − A ∗ 100 (1)

5.2 Tane Boyu Analizi

Alınan kömür numunesi, tane boyu analizi için sıralı eleklerden geçirilerek, her elek

üzerinde kalan kömür miktarı not edilir. Eleklerde kalan kömür miktarları ayrı ayrı tar-

tılarak toplam örnek miktarının yüzdesi olarak ifade edilecek sekilde hesaplanır. Se-

kil 3’de tane boyut analizinde kullanılan eleklerden birisi sunulmustur.

5.3 Toplam Kükürt Analizi

Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü, Kömür Laboratuvarında bulunan

Leco marka toplam kükürt analiz cihazının çalısma prensibini, özel bir kroze içinde

belli bir miktardaki örnegin yüksek sıcaklıkta (yaklasık 1600◦C) yakılmasıyla açıga çı-

kan kükürt gazının %15 seyreltik HCl ve nisasta çözeltisi ile titrasyonu sonucunda

tüketilen KIO3 miktarını kullanarak hesaplanması olusturmaktadır. Sekil 4’de kükürt

analiz cihazı ve kullanılan krozeler sunulmustur.

28

Sekil 3: Tane boyu analizi için kullanılan eleklerden birisinin görünümü

(a) Leco kükürt analiz cihazı (b) Örneklerin koyuldugu krozeler

Sekil 4: Kükürt analizi

29

(a) Önden görünüm (b) Kroze kapakları alınmadan önce

Sekil 5: LECO TGA Analiz Cihazı

5.4 Nem, Kül, Uçucu Madde ve Baglı Karbon Analizleri

Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü, Kömür Laboratuvarında havada

kuru bazda nem, kül, uçucu madde ve baglı karbon analizleri, Leco TGA-601 cihazında

aynı örnek üzerinde birkaç asamada tam otomatik olarak yapılmaktadır. Cihaz, sıra-

sıyla nem, uçucu madde, kül ve baglı karbon analizlerini yapmaktadır. Cihaz, standart

bazı sıcaklıklarda ve kosullarda örneklerdeki degisimlerin tesbiti prensibiyle çalısmak-

tadır. TGA cihazında ilk olarak açık krozelerdeki örneklerin 105◦C’de ±0.10 okuma

aralıgına gelene kadar nem analizi yapılır. Ikinci asamada aynı örneklerin bulundugu

krozeler özel kapakları ile kapatılır ve 950◦C’de, oksijensiz ortamda uçucu madde ana-

lizi yapılır. Üçüncü asamada sıcaklıgın 600◦C’ye düsmesinden sonra kroze kapakları

alınır ve örnekler 750◦C’de, oksijenli ortamda ±0.10 okuma aralıgına gelene kadar

kül analizi yapılır.Son asamada ise nem, uçucu madde ve kül içeriklerinin toplamının

100’den çıkarılarak %baglı karbon içerigi hesaplanır. Sonuçlar cihaza baglı bir yazı-

cıdan her asama sonunda alınır. Sekil 5’de nem, kül, uçucu madde ve baglı karbon

analizinin yapıldıgı Leco TGA cihazının görüntüsü sunulmustur.

5.5 Isıl Deger Analiz

Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisligi Bölümü, Kömür Laboratuvarında kömür-

lerin ısıl deger analizleri IKA C-4000 marka, adiabatik sistemle çalısan kalorimetre

yardımıyla yapılmaktadır. Kalorimetre, kapalı bir sistem içinde agırlıgı bilinen örnegin

30

(a) Kalorimetre, sogutucu ve kontrol bilgisa-

yarı

(b) Yanma hücresi oksijenle dolduruluyor

(c) Yanma hücresinin yerlestirildigi havuz (d) Sonuçların alındıgı kontrol bilgisayarı

Sekil 6: IKA C-4000 kalorimetre

yanması sonucunda açıga çıkan ısının ısı sensörleri yardımıyla tespit edilmesi pren-

sibiyle çalısmaktadır. Kalorimetreye baglı bir bilgisayar yardımıyla, cihazdan gelen ve-

rilerin otomatik olarak hesaplanmasıyla örnegin ısıl degeri elde edilir. Sekil 6’da IKA

C-4000 kalorimetrenin görünümü sunulmustur.

6 STAJDA YAPILAN ÇALISMALAR

6.1 Laboratuvar Çalısmaları

Laboratuvar çalısmalarının amacı genellikle analizi yapılan kömürün kalitesini tespit

etmek amaçlıdır. Örnegin bir termik santralda yakılan kömürün kalitesi çok düsükse

31

üretilecek elektrik enerjisi de düsük olacak daha fazla enerji üretebilmek için daha

çok kömür yakmak gerekecek, maliyetler artacaktır. Bu nedenle yakılacak kömürün

kalitesini tespit etmek önemlidir.

Laboratuvar çalısmaları gelen örnekler üzerinde kömür analizlerinin yapılması sek-

linde gerçeklestirilmistir. Asagıdaki paragraflarda yapılan çalısmalar ve gözlemler an-

latılmaktadır.

6.1.1 Örneklerin Laboratuvara Ulasması

Örnekler agzı kapalı posetler içerisinde el örnegi büyüklügünde laboratuvara teslim

alınmıstır. Bu posetler numaralandırılmıstır.

6.1.2 Kaba Kimyasal Analizler

Posetteki kömür örnegi öncelikle bir çuval üzerine dökülerek fındık büyüklügüne ge-

lene kadar çekiçle ufaltıldı. Yarılama yöntemi ile bir miktar örnek agırlıkları ölçülmüs ve

numaralandırılmıs iki behere aktarıldı ve agırlıkları ölçüldü ve 100◦C’lik etüv’de 1 gün

bekletildi. Sonuçlara iliskin degerler Çizelge 7’de verilmistir.

Tablo 7: Toplam nem analizi degerleri

Örnek no Beher No Bos Kap Dolu Kap

7101 56.4370 92.6255

4 40.4032 77.5408

7116 44.9455 78.3170

7 44.9080 76.7173

7128 59.9727 106.7241

9 48.2007 85.1420

71310 49.8374 82.3937

13 58.2978 103.1975

71415 51.9575 87.7166

16 63.7892 114.4338

Beherlerdeki örnekler 1 gün boyunca kurultulduktan sonra agırlıkları tekrar ölçüldü

ve örneklerin laboratuvara geldikleri halde içerdikleri nem miktarı tespit edildi.

32

Sekil 7: Yansıtma Mikroskobu

Diger analizler için yarılama yöntemi ile 5 örnekten alınan parçalar hazırlandı ve

bunlar alt kattaki halkalı ögütücüye götürüldü. Halkalı ögütücüde yaklasık 2 saat süren

ögütme çalısmaları sonucunda ögütülmüs örnekler metal tepsilere yayıldı ve kurutul-

maya bırakıldı.

Yapılacak analizler için kalorimetre cihazı yanma kalorisi belirli bir madde yakılarak

kalibre edildi. Kömür örneklerinin üst ısıl degerleri tespit edildi ve uçucu madde, kül,

baglı karbon, toplam kükürt degerleri saptandı.

6.1.3 Optik Mikroskop Çalısmaları

Kömürlerin yapıtasları olan maserallerin incelenmesi için kullanılan yansıtma mikros-

kopu hakkında bilgi edinildi. Bu mikroskopla yapılan incelemelerde çekilen resimler

Sekil 8-9-10’de verilmistir.

33

Sekil 8: Eülminit

34

Sekil 9: Hüminit

35

Sekil 10: Korpohüminit

36

7 SONUÇLAR

30 günlük zorunlu yaz dönemi staj çalısması kapsamında Hacettepe Üniversitesi, Je-

oloji Mühendisligi Bölümü, Kömür Laboratuvarında, Kömür ve Kömür Analizleri konu-

sunda teorik bilgiler edinilmis ve bu bilgiler laboratuvarda pratik olarak uygulanmıstır.

Deginilen Belgeler

ASTM, ASTM D 388-05: Standard Classification of Coals by Rank, ASTM Internati-

onal. For referenced ASTM standards, visit the ASTM website, www.astm.org, or

contact ASTM Customer Service at service@astm.org. For Annual Book of ASTM

Standards volume information, refer to the standard’s Document Summary page on

the ASTM website.

Köksoy, M., 1985, Yakıtlar Jeolojisi, H.Ü. Yayınları A54, Ankara, 208 pp.

Nakoman, E., 1971, Kömür, Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü Yayını Egitim Serisi No:

8, 348 pp.

Stach, E., Mackowsky, M. T., Teichmüller, M., Taylor, G. H., Chandra, D., and Teich-

müller, R., 1982, Stach’s Textbook of Coal Petrology, Gebruder Borntraeger, Berlin,

535 pp.

Teichmüller, M. and Teichmüller, R., 1979, Diagenesis of coal (coalification). Diagene-sis in sediments and sedimentary rocks. In: Larsen, G. and Chillinger, G. V. (eds.),Elsevier, Amsterdam, 207–246 pp.

37