કોલસો

વનસ્પતિદ્રવ્યમાંથી તૈયાર થયેલો કાર્બનદ્રવ્યનો સ્તરબદ્ધ જથ્થો. કોલસો ઘનખનિજ બળતણ છે અને ગરમી તેમજ ઊર્જાપ્રાપ્તિ માટેનું સર્વસામાન્ય ઇંધન છે. આધુનિક સમયમાં યાંત્રિક સંચાલન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઊર્જાસ્રોતો સૂર્યગરમી, પવન, ભરતીમોજાં, અણુશક્તિ, જળવિદ્યુત, કુદરતી વાયુ, ખનિજતેલ અને કોલસા પૈકી કોલસો ઓછી ઊંડાઈએથી વિપુલ પ્રમાણમાં મળી રહેતો હોવાને કારણે ઇંધન તરીકે તેને અગ્રિમ સ્થાને મૂકી શકાય. અંગ્રેજીમાં ખનિજ કોલસા માટે ‘કોલ’ શબ્દ અને લાકડાના કોલસા માટે ‘ચારકોલ’ શબ્દ વપરાય છે, જ્યારે ગુજરાતીમાં બંને માટે કોલસો શબ્દ જ વપરાય છે. સૉફટ કોક માટે પથ્થરિયો કોલસો ઉપરાંત બોન ચારકોલ, ઍનિમલ ચારકોલ વગેરે શબ્દો વધુ સ્પષ્ટતા માટે વપરાય છે. અહીંયાં કોલસો શબ્દ ખનિજ કોલસા(coal)ના પર્યાય તરીકે વપરાયો છે.

બંધારણ : કોલસો મુખ્યત્વે હાઇડ્રોકાર્બન મિશ્રણ છે. કાર્બન અને હાઇડ્રોજન તેના બંધારણના મુખ્ય ઘટકો છે પરંતુ તેમાં ઑક્સિજન, નાઇટ્રોજન, ગંધક તેમજ ભિન્ન ભિન્ન પ્રમાણમાં અન્ય અશુદ્ધિઓ પણ રહેલી હોય છે. પૃથક્કરણ દ્વારા તેમાં નીચેના ઘટકો હોવાનું જાણી શકાયું છે : નિયત કાર્બન (fixed-carbon), બાષ્પશીલ દ્રવ્ય (volatile matter), ભેજ (moisture) અને રાખ (ash) . કોઈ પણ કોલસામાં રહેલી નિયત કાર્બનની માત્રા મુજબ તેનું કૅલરિફિક મૂલ્ય અંકાય છે.

વર્ગીકરણ : કોલસામાં જેમ કાર્બનમાત્રા વધુ તેમ કોલસો વધુ સારો ગણાય અને તેની ગુણવત્તા નક્કી થાય. નિયત કાર્બન-પ્રમાણ મુજબની કક્ષાઓમાં કોલસાને વર્ગીકૃત કરી, નીચે પ્રમાણેના મુખ્ય પ્રકારો પાડવામાં આવેલા છે :

1 ઍન્થ્રેસાઇટ (ઉત્કૃષ્ટ કક્ષા), 2. બિટુમિનસ (મધ્યમ કક્ષા), 3. લિગ્નાઇટ (હલકી કક્ષા) અને 4. પિટ. (કનિષ્ક કક્ષા). આ ઉપરાંત ઍન્થ્રેસાઇટ, સબઍન્થ્રેસાઇટ, હાઈ સુપર બિટુમિનસ, લો સુપર બિટુમિનસ, હાઈ બિટુમિનસ, મીડિયમ બિટુમિનસ, લો બિટુમિનસ, સબબિટુમિનસ, કૅન્ડલ, લિગ્નાઇટ અને પિટ એવા પેટાપ્રકારો પણ પાડેલા છે. ઍન્થ્રેસાઇટથી પિટ તરફ જતાં નિયત કાર્બનપ્રમાણ અને ઉષ્મામૂલ્ય ઘટતાં જાય છે. ઉષ્મામાત્રા, ભેજમાત્રા અને રાખમાત્રાને આધારે પણ કોલસાનું વિવિધ કક્ષાઓમાં વર્ગીકરણ થાય છે.

પિટ : કોલસાના નિર્માણનું પ્રથમ સોપાન પિટ ગણાય. તે વનસ્પતિ અને પ્રાણીના અવશેષરૂપે અપૂર્ણપણે કોહવાયેલ કાર્બનિક પદાર્થોનું સઘન રૂપ છે. વર્ણ પીળાશ પડતો, તપખીરિયો કાળો. સ્વરૂપ તંતુમય, ભેજનું પ્રમાણ 85 % જેટલું. નાઇટ્રોજનનું પ્રમાણ પણ 2 % જેટલું ઊંચું હોય છે. દક્ષિણ ભારતની નીલગિરિ ટેકરીઓમાં 1800 મીટરની ઊંચાઈએ મળતો કળણ-સંચય ભારતનો એકમાત્ર સાચો પિટ ગણાય છે. કૉલકાતાની આસપાસ હૂગલી નદીના બંને કિનારે 5થી 10 મીટર ઊંડાઈએ પિટ સમકક્ષ પદાર્થ મળે છે.

લિગ્નાઇટ : રંગ તપખીરિયો હોય છે જે હવાના સંપર્કમાં આવતાં ઘેરો બને છે. તેમાં ભેજનું પ્રમાણ 25 %થી
40 % હોય છે. તે ઑક્સિજન શોષતાં એકાએક (spontaneously) સળગી ઊઠે છે. તે ધુમાડાવાળી જ્યોતથી બળે છે. તામિલનાડુ, રાજસ્થાન, ગુજરાત અને જમ્મુ-કાશ્મીરમાં તેના વ્યાપક થરો મળી આવ્યા છે.

બિટુમિનસ કોલસો : ઔદ્યોગિક વપરાશનો કોલસો. તે પીળી ધુમાડાવાળી ઝાંખીથી માંડીને ચળકતી જ્યોતથી બળે છે. તેનો ઇંધન-ગુણોત્તર (સ્થિરકાર્બન/બાષ્પશીલ દ્રવ્યનું ગુણોત્તર) 3 : 2થી 4 : 1ની ઉપર હોય છે.

ઍન્થ્રેસાઇટ : આ શ્યામ અને કઠિન કોલસો છે જે ધાતુ જેવી ચમક (lustre) ધરાવે છે. તેનો ઇંધન-ગુણોત્તર 10થી ઉપર હોય છે. તે ધુમાડારહિત નાની ભૂરી જ્યોતથી બળે છે. ભારતમાં કાશ્મીરની બાહ્યહિમાલય ટેકરીઓની નિમ્નટર્શિયરી ઇયોસીન રચનામાં ઍન્થ્રેસાઇટને લગભગ મળતો ઉચ્ચ બિટુમિનસ કોલસો મળે છે. નિમ્ન ગોંડવાના વિભાગની પર્મિયન દાર્જિલિંગ હિમાલય પ્રદેશમાંની રચના સંદલિત (crushed) અને સંસ્તર (seams) પ્રકારનો કોલસો ધરાવે છે.

ઉત્પત્તિ : વનસ્પતિ પ્રકારભેદ અને પરિવર્તન-કક્ષાભેદને કારણે ઉત્પત્તિ અંગેનાં મંતવ્યો ચર્ચાસ્પદ રહ્યાં હોવા છતાં કોલસાની ઉત્પત્તિ વનસ્પતિજન્ય હોવાનું 1825થી સ્વીકારાયેલું છે. એટલું તો ચોક્કસ છે કે કોઈ પણ પ્રકારનો કોલસો પ્રારંભે તો પંકભૂમિમાં દટાવાથી પિટ કક્ષામાંથી પસાર થતો હોય છે, જેના સચોટ પુરાવા પણ સાંપડેલા છે.

કાર્બોનિફેરસ વય (± 34.5 કરોડ વર્ષથી ± 28.0 કરોડ વર્ષનો કાળગાળો) ધરાવતા કોલસાના સ્તરોમાંથી 3000થી વધુ વનસ્પતિ જીવાવશેષો (flora) પારખવામાં આવેલા છે. તેના પરથી પ્રસ્થાપિત થયું છે કે કોલસો મુખ્યત્વે ભૂમિ-વનસ્પતિમાંથી તૈયાર થયેલો છે. મંદ સમધાતથી ઉષ્ણ-કલ્પ (ઉષ્ણ-કટિબંધની) આબોહવા, વાર્ષિક ગાળા દરમિયાન ભારેથી મધ્યમ વર્ષા, વધુ પડતા ઝાકળ અને ધુમ્મસનો અભાવ, હવાચુસ્તી જેવા તત્કાલીન પ્રવર્તમાન પર્યાવરણ સંજોગોને કોલસો બનવા માટે કારણભૂત ગણાવેલા છે.

વનસ્પતિજન્ય કાષ્ઠદ્રવ્યમાંથી કોલસામાં પ્રારંભિક અવસ્થામાં થતું રૂપાંતર જીવરાસાયણિક ક્રિયાને આભારી હોય છે. લાંબા ગાળા સુધી દટાઈ રહેવાથી વનસ્પતિદ્રવ્ય વધુ કોહવાતું જાય છે; પછીની અવસ્થામાં તેનું દાબરાસાયણિક ક્રિયાઓને કારણે વિકૃતીકરણ થઈ કોલસામાં રૂપાંતર થાય છે. આવી દીર્ઘકાલીન પ્રવિધિ દરમિયાન શ્રેણીબદ્ધ પરિવર્તનો થતાં રહે છે. ઉત્પત્તિની વિવિધ પરિવર્તન-કક્ષાઓમાં કાષ્ઠદ્રવ્યના વિઘટન દરમિયાન હાઇડ્રોજન જળ અને મિથેન સ્વરૂપે તથા ઑક્સિજન જળ અને કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ સ્વરૂપે છૂટાં પડે છે. પ્રારંભિક કક્ષાએ વનસ્પતિ સંકલિત જળ અને વાયુઓ ગુમાવે છે જેને પરિણામે કાર્બનદ્રવ્ય સંકેન્દ્રિત થતું જાય છે. તેમાં રહી ગયેલું જળ ભેજની માત્રાસ્વરૂપે અને અવશિષ્ટ દ્રવ્ય રાખરૂપે જળવાઈ રહે છે.

આકૃતિ 2 : કોલસો બનવાની પ્રક્રિયા આંશિક રીતે વિઘટન પામેલાં વનસ્પતિજ દ્રવ્યો દ્વારા શરૂ થાય છે. અને ભેજયુક્ત તળિયે પિટ (1) તરીકે એકઠો થાય છે. ઊંડાઈ સાથે દબાણ વધતું જવાથી પિટનું લિગ્નાઇટ(2)માં લગભગ 1000 મીટરે, બિટુમિનસ કોલ(3)માં 3000 મીટરે તથા ઍન્થ્રેસાઇટ(4)માં 6000 મીટરે રૂપાંતર થાય છે.

સારો કોલસો બનવા માટે તદ્દન હવાચુસ્ત સંજોગોની ઉપલબ્ધિ આવશ્યક ગણાય છે, તેમ છતાં મર્યાદિત હવા મળે તો વનસ્પતિદ્રવ્યનું રૂપાંતર લિગ્નાઇટમાં થાય છે. ઉપર જણાવેલ સંજોગપ્રાપ્તિની અનુકૂળતા નીચેનાં પરિબળો પર આધારિત છે : (1) અખાતી કિનારા નજીક છીછરા જળનિમ્ન-મેદાની વિસ્તારો અથવા (2) છીછરા કળણભૂમિ વિસ્તારો અથવા (3) છીછરાં ખંડીય સરોવરો. ઉપરાંત જળમાં વાતરહિત સંજોગો મળી રહે, જળ અને કાષ્ઠદ્રવ્ય વચ્ચે રાસાયણિક આંતરપ્રક્રિયા થાય તેમજ તેમાં બૅક્ટેરિયા અને ફૂગની હાજરી હોય તો ભંજક નિસ્યંદન (destructive distillation)^· મારફતે વનસ્પતિજન્ય ચૂર્ણ પરિવર્તન પામતું રહીને કોલસો બનતો જાય. કોલસાના પ્રકાર માટે સંજોગો, વનસ્પતિની જાત, બૅક્ટેરિયાની ક્રિયાઓની પ્રકૃતિ અને સમયગાળો કારણભૂત બની રહે છે. બૅક્ટેરિયાની અસરને કારણે વનસ્પતિના જુદા જુદા ઘટકો – પ્રોટોપ્લૅઝમ, સેલ્યુલોઝ, સ્ટાર્ચ વગેરેનું વિઘટન થાય છે, જેમાં મીણ, રેઝિન, ક્યુટિન વગેરે કાષ્ઠટુકડાની સાથે કળણભૂમિને તળિયે બેસે છે જ્યાં કોહવાણની ક્રિયા બંધ થઈ જાય છે. આમ કાર્બનદ્રવ્ય એકત્રિત થઈ કોલસો બને છે.

પ્રાપ્તિસ્થિતિ (mode of occurrence) : કોલસાના અભ્યાસ પરથી એ પણ જાણવા મળ્યું છે કે તે સ્વચ્છ જળ (fresh water) તેમજ ખારા જળ (brackish-water) એમ બંને સંજોગોમાં બનેલો છે. સ્વચ્છ જળજન્ય કોલસો વિક્ષેપરહિત સરોવરજળમાં, નદીનાળાંના જળમાં, નદીપટમાં, ત્રિકોણપ્રદેશોમાં અને સરોવરજળ-સંકલિત કળણભૂમિમાં થયેલો હોવાનું જાણી શકાયું છે. આ બાબતો પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે કોલસો જળકૃત પ્રકારના ખડકો સાથે જ સંકળાયેલો હોય છે; એટલું જ નહિ, કોલસાના સ્તર જળકૃત ખડકસ્તરો સાથે વારાફરતી પડોમાં તૈયાર થાય છે.

કોલસાધારક થરો (coal measures) કે કોલસાની સ્તરપટ્ટીઓ (coal seams) વિસ્તાર તેમજ જાડાઈમાં મર્યાદિત હોય છે. કોલસાનો અધ:સ્તર માટી કે અગ્નિજિત માટી(fire-clay)થી બનેલો હોય છે, ઉપરનો ભાગ રેતીખડકનો હોય તો ક્યારેક ઉપરનીચે માટી પણ હોઈ શકે છે; ક્વચિત્ કોલસાની સ્તરપટ્ટીઓ મૃદ્ખડકોનાં આંતરપડો ધરાવતી પણ હોય છે.

ભૂસ્તરીય વિતરણ–વય : ભૂસ્તરીય કાળગણના કોષ્ટક મુજબ કોલસાનું ભૂસ્તરીય વિતરણ આ પ્રમાણે આપી શકાય : પ્રથમ જીવયુગના પૂર્વાર્ધમાં વનસ્પતિજીવન શરૂ થયું. ત્યારપછીના ડેવોનિયન-કાર્બનિફેરસ અને પર્મિયનમાં; મધ્યજીવયુગ(Mesozoic era)ના જુરાસિક અને ક્રિટેસિયસમાં, કૅનોઝોઇક યુગ(Cainozoic era)ના ઇયોસીનથી પ્લાયસ્ટોસીનમાં અવારનવાર થયેલાં ભૂસંચલનો દરમિયાન દટાતા ગયેલા વનસ્પતિજથ્થાનું કોલસામાં રૂપાંતર થયેલું છે. દુનિયાભરમાં કોલસાના મહત્તમ જથ્થા પર્મોકાર્બનિફેરસના રેતી-ખડકો અને મૃદ્ખડકો સાથે સંકળાયેલા છે. પ્રકારભેદે, બિટુમિનસ કોલસો પશ્ચાત્ ડેવોનિયન કાળનો, પરંતુ પૂર્વ-ક્રિટેસિયસ કાળ સુધીનો; જ્યારે લિગ્નાઇટ પશ્ચાત્-ક્રિટેસિયસ પરંતુ ટર્શિયરીકાળ સુધી મર્યાદિત છે.

ભૌગૌલિક વિતરણ (અનામત જથ્થા) : દુનિયામાં કોલસાનું વિતરણ ભૌગોલિક ર્દષ્ટિએ અનિયમિત છે. ઉત્તર ગોળાર્ધમાં તે વધુ પ્રમાણમાં જ્યારે દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં તદ્દન ઓછા પ્રમાણમાં મળે છે. દુનિયાની કોલસા-સંપત્તિનો કુલ અંદાજ આશરે 13,73,200 કરોડ મેટ્રિક ટન જેટલો મૂકવામાં આવેલો છે. સમગ્ર દુનિયાના કોલસાના કુલ અનામત જથ્થાનો 75 % કોલસો ઉત્તર અમેરિકા અને યુરોપમાં રહેલો છે. દુનિયાની સરખામણીએ ભારતની કુલ કોલસા-સંપત્તિ 13,000 કરોડ ટન આંકી છે જે યુ.એસ., રશિયા અને ચીન પછી ચોથા ક્રમે આવે છે.

દુનિયાનું ઉત્પાદન : દુનિયાભરનું કોલસાનું વાર્ષિક ઉત્પાદન 1960 પછીના દશકામાં જે આશરે 2 અબજ મેટ્રિક ટન હતું તે 1980 પછીના દશકામાં વધીને આશરે 4 અબજ મેટ્રિક ટન થયેલું છે. મુખ્ય ઉત્પાદક દેશો અને તેમની ઉત્પાદન-ટકાવારીનો અંદાજ સારણી-1 મુજબ આપી શકાય.

આ ઉપરાંત અન્ય દેશો પૈકી જાપાન (ટર્શિયરી કોલસો), તુર્કી, ઈરાન, પાકિસ્તાન (બિટુમિનસ અને લિગ્નાઇટ) તેમજ ઑસ્ટ્રેલિયામાં પણ કોલસો મળી આવે છે. યુ.એસ., રશિયા અને ચીન વિશ્વના કોલસાની હાલની જાણીતી કુલ અનામતોનો ભાગ ધરાવે છે. આ જથ્થો લગભગ 200થી 250 વર્ષ ચાલે તેમ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓ માને છે. વિશ્વમાં આનાથી પંદરગણો જથ્થો હોવાની સંભાવના છે.

સારણી 1 : 1982માં વિશ્વમાં કોલસાનું ઉત્પાદન (હજાર મેટ્રિક ટનમાં)

	દેશ	બિટુમિનસ અને ઍન્થ્રેસાઇટ	લિગ્નાઇટ
અમેરિકા	બ્રાઝિલ કૅનેડા ચીલી કોલંબિયા મૅક્સિકો યુ.એસ.	6,400 22,379 98.5 5,550 8,200 7,07,226	– 20,528 40 – – 48,830
		કુલ	8,20,755
યુરોપ	બેલ્જિયમ ચેકોસ્લોવાકિયા ફ્રાન્સ જર્મની ગ્રેટ બ્રિટન હંગેરી પોલૅન્ડ રશિયા તેમજ અન્ય દેશો	6,539 27,463 18,756 96,328 1,24,711 3,039 1,89,314 4,88,022	– 97,097 3,063 4,03,390 – 23,040 37,649 1,96,325
		કુલ	19,13,530
એશિયા	ચીન ભારત જાપાન	6,35,000 1,28,320 17,606	25,000 6,672 18
		કુલ	9,18,770
આફ્રિકા		કુલ	1,42,315
ઓશનિયા	ઑસ્ટ્રેલિયા ન્યૂઝીલૅન્ડ	96,796 2,108	37,813 151
		કુલ	1,36,858
વિશ્વનું કુલ ઉત્પાદન :			39,32,228

ભારત : ભારતીય ભૂસ્તરીય સર્વેક્ષણ (G.S.I.) દ્વારા આકારવામાં આવેલ બધી જાતના કોલસાની કુલ સંપત્તિ (1991) 19,235 કરોડ ટન જેટલી છે.

ભારતમાં મળી આવતો કોલસો મુખ્યત્વે પરમિયન કાળનો છે. સ્વચ્છ જળજન્ય ઉત્પત્તિસ્થિતિવાળી રેતીખડક અને મૃદ્ખડક જેવી કોલસાધારક ખડકરચનાઓ નિમ્ન ગોંડવાનાની દામુદા શ્રેણી સાથે સંકળાયેલી છે. કોલસાનો બહુમૂલ્ય અને સમૃદ્ધ ભાગ નિમ્ન દામુદા શ્રેણીની બારાકાર કક્ષાનો છે. આ ઉપરાંત ઊર્ધ્વપરમિયનની રાણીગંજ કક્ષામાં પણ કાર્યોપયોગી સ્તરપટ્ટીઓ મળે છે. પરમિયનના કોલસાધારક થર ઝરિયા, રાણીગંજ, કરણપુરા અને બોકારો કોલસાક્ષેત્રોમાં રહેલા છે. બિહારનાં ગિરિદિહ કોલસાક્ષેત્રોમાં મળતી કોલસાની ખનનયોગ્ય સ્તરપટ્ટીઓ જૂનામાં જૂની છે. ભારતમાં મધ્યજીવયુગના જુરાસિક-ક્રિટેસિયસ વયનો પણ ઓછી અગત્ય ધરાવતો કોલસો કચ્છ (ઘુનેરી) અને આસામમાં મળી આવે છે. એ જ રીતે ટર્શિયરી કાળનો દરિયાઈ જળજન્ય ઉત્પત્તિસ્થિતિવાળો લિગ્નાઇટ પશ્ચિમ બંગાળના દાર્જિલિંગ વિસ્તાર, તામિલનાડુ, પોંડિચેરી, કેરળ, રાજસ્થાન, ગુજરાત, ઉત્તર પ્રદેશ, હિમાચલ પ્રદેશ, જમ્મુ-કાશ્મીર, આસામ, મેઘાલય, અરુણાચલ, નાગાલૅન્ડ અને આંદામાનમાં મળે છે. પીટ પ્રકારનો કનિષ્ઠ કોલસો તામિલનાડુ અને જમ્મુ-કાશ્મીરમાંથી મળે છે. કાશ્મીરમાં ટર્શિયરી કાળનો સબઍન્થ્રેસાઇટ કોલસો પણ મળે છે.

સારણી 2 : ભારતની કોલસાની સંપત્તિ

ભારતમાં કોલસાની અનામત સંપત્તિનું વિતરણ (જાન્યુઆરી 2003 મુજબ : કરોડ ટનમાં)*
આંધ્ર પ્રદેશ અરુણાચલ પ્રદેશ આસામ બિહાર ઝારખંડ મધ્યપ્રદેશ છત્તીસગઢ મહારાષ્ટ્ર મેઘાલય નાગાલૅન્ડ ઓરિસા ઉત્તર પ્રદેશ પશ્ચિમ બંગાળ	1658.4 9 34 16 7114.3 1820.5 3813.5 819.4 45.9 2 5910.4 106.2 2725.2
	24074.8

^*અનામત જથ્થાનો આ અંદાજ ભારતીય ભૂસ્તરીય સર્વેક્ષણે (GSI) 1200 મીટરની ઊંડાઈ સુધીનો કરી આપેલો છે.

^*2002-2003ના વર્ષનું કોલસાનું ઉત્પાદન 34.125 કરોડ ટનનું હતું. (1983-84ના વર્ષનો આ આંકડો 15.20 કરોડ ટનનો હતો.)

ભૌગોલિક વિતરણના સંદર્ભમાં નિમ્નગોંડવાના કોલસાનાં મહત્વનાં વિવિધ થાળાં (basins) નીચે મુજબ છે :

(1) રાજમહાલ વિસ્તાર, (2) બીરભૂમ-દેવગઢ-કરહારવાડી વિસ્તાર, (3) દામોદર ખીણ વિસ્તાર – રાણીગંજ, ઝરિયા, (4) સોન-મહા-બ્રાહ્મણી ખીણ વિસ્તાર – ઉમારિયા, સિંગરૌલી, કોરબા, ચિરમીરી, ઝિલમિલી, સોહાગપુરા, બિસરામપુર, લખનપુર વગેરે કોલસાક્ષેત્રો, (5) સાતપુડા વિસ્તાર – મોહપાની, પેંચ-કન્હન ખીણ, તાલ્ચીર વગેરે કોલસાક્ષેત્રો, (6) વર્ધા-ગોદાવરી-ઇન્દ્રાવતી ખીણ વિસ્તાર – ચાંદા, યેવતમલ, વગેરે કોલસાક્ષેત્રો, (7) પ્રાણહિતા – ગોદાવરી – સિંગારેણી વિસ્તાર.

તેનું નાણાકીય ર્દષ્ટિએ લગભગ રૂપિયા 3 અબજનું મૂલ્ય આંકી શકાય.

ગિરીશભાઈ પંડ્યા

કોલસો (ખાણઉદ્યોગ)

ખનિજ કોલસાની ખનન પ્રવિધિઓ : કોલસાનો ઉપયોગ ઊર્જા મેળવવા તથા ધાતુના નિષ્કર્ષણમાં હોઈ કોલસાનો ખાણઉદ્યોગ પાયાનો ઉદ્યોગ ગણાય છે.

3000થી 5000 વર્ષ પૂર્વે કાંસ્ય યુગમાં અગ્નિદાહ માટે કોલસો વપરાતો હોવાનો પુરાતત્વીય પુરાવો મળે છે. ઍરિસ્ટોટલે પણ કોલસાનો નિર્દેશ કર્યો છે. ઈ. સ. 500માં ઇંગ્લૅન્ડમાં વસતા રોમન લોકો કોલસો બાળતા. અમેરિકામાં બારમી સદીમાં કોલસાની વપરાશ શરૂ થઈ હતી. માર્કો પોલોએ તેરમી સદીમાં ચીનમાં કોલસો વપરાતો હોવાનું નોંધ્યું છે. ચીની પ્રજા સિવાયની બધી પ્રજાએ કોલસો મેળવવા માટે સપાટી ઉપરના ખોદકામની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો છે. સપાટી ઉપરનો કોલસો ખૂટી જતાં ભૂગર્ભમાં શારકૂવો ખોદીને કોલસો કાઢવાની પદ્ધતિ વિકસાવવાની જરૂર પડી. 1684માં ઇંગ્લૅન્ડમાં બ્રિસ્ટલ ખાતે ભૂગર્ભમાંથી શારકૂવા પદ્ધતિથી કોલસો કાઢવામાં આવતો.

ભારતમાં કોલસાના ખનનનો વિકાસ : કોલસો ભારતમાં ઘણો અગત્યનો ઊર્જાસ્રોત રહ્યો. કોલસો લોખંડ ઉદ્યોગમાં મોટા પ્રમાણમાં જરૂરી છે. વળી આ ઉદ્યોગ માટેનો જરૂરી કોલસો અમુક ગુણધર્મો ધરાવતો હોવાનું જરૂરી હોઈ કોલસાનું વર્ગીકરણ આ જરૂરિયાત અનુસાર કરવું આવશ્યક છે.

કોલસાકરણ(coalification)ના શરૂઆતના તબક્કામાં સ્થિર કાર્બન(fixed carbon; F.C.)નું પ્રમાણ ઓછું અને ઑક્સિજનનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. કોલસાની કોટિ (rank) જેમ ઊંચી તેમ સ્થિર કાર્બનનું પ્રમાણ વધે છે, જ્યારે ઑક્સિજન, હાઇડ્રોજન અને નાઇટ્રોજનના પ્રમાણમાં ઘટાડો થાય છે.

બાષ્પીય દ્રવ્ય (volatile matter – V.M.) : કાર્બન ઓછો અને ઑક્સિજન વધુ હોય ત્યારે બાષ્પીય દ્રવ્ય (V.M.) મહત્તમ હોય છે. F.C. V.M.ને કોલસાનો ઇંધન-ગુણોત્તર (fuel ratio – F.R.) કહે છે. કોલસાની ગુણવત્તાનો આ માપદંડ (index) છે, જેનું મૂલ્ય કોલસાની કોટિ સાથે વધે છે.

કોલસાનું સંપૂર્ણ દહન થતાં જે અકાર્બનિક અવશેષ રહે છે તે રાખ છે. ભારતના કોલસામાં ખાસ કરીને ગોંડવાના કોલસામાં રાખનું પ્રમાણ વધુ (18 %થી 40 %) છે; આની તુલનામાં આસામના ટર્શિયરી કોલસામાં રાખ ઓછી હોય છે. રાખનું સંઘટન અને તેની પ્રકૃતિ કોલસાનું મૂલ્ય અને ઉપયોગિતા નક્કી કરે છે.

કોલસામાંનો ભેજ અંતર્ગત કે મુક્ત પ્રકારનો હોઈ શકે. તે કોલસાનું ઉષ્મામૂલ્ય (calorific value, C.V.) ઘટાડે છે. ઊંચી કોટિના કોલસામાં ઓછો ભેજ હોય છે. કોલસામાંનો ગંધક મુક્ત કે અકાર્બનિક/કાર્બનિક સંયોજનોરૂપે હોઈ શકે. સલ્ફરયુક્ત કોલસો ધાતુકર્મ માટે પસંદ કરાતો નથી. ભરતર લોખંડ(cast iron)ના ઉત્પાદન માટેના ધાતુકર્મમાં કોલસામાંનો ફૉસ્ફરસ પણ અનિચ્છનીય ગણાય છે. કોકિંગ અને નૉન-કોકિંગ કોલસાની શ્રેણી નક્કી કરવા વિવિધ ધોરણો નિશ્ચિત કરાયાં છે.

ભારતમાં કોકિંગ કોલસો ઝરિયા, ગિરિદિહ, બોકારો, રામગઢ (બિહાર) અને કન્હન ખીણ(મ. પ્ર.)માં મળે છે. દામુઆ, કાલિછાપર અને રાખીકોલ પ્રદેશોમાં પણ તે મળી આવે છે.

ભારતની કોકિંગ કોલસાની અનામતો : કોકિંગ કોલસા(ગોંડવાના અને ટર્શિયરી)નો કુલ જથ્થો કોલસાના પ્રમાણિત થયેલ કુલ જથ્થાના 16 % જેટલો છે.

કોકિંગ કોલનું ઉત્પાદન મુખ્યત્વે કોલ ઇન્ડિયા લિમિટેડ (CIL), તાતા આયર્ન ઍન્ડ સ્ટીલ કંપની (TISCO), ઇન્ડિયન આયર્ન ઍન્ડ સ્ટીલ કંપની (IISCO) કરે છે. ટિસ્કો તથા ઇસ્કોને પોતાના ઉપયોગ માટે પોતાની આગવી ખાણો છે. આમ કોકિંગ કોલસાના ઉત્પાદનના લગભગ 85 % કોલ ઇન્ડિયા લિમિટેડ પેદા કરે છે.

એનર્જી પૉલિસી કમિટીએ ઊર્જા મંત્રાલયને આપેલા અહેવાલમાં કોકિંગ કોલસો લગભગ 35 વર્ષ ચાલે તેટલી જ અનામતો હોઈ 2000 પછી આ અંગેની પરિસ્થિતિ ચિંતાજનક બનશે એમ દર્શાવ્યું છે.

ભારતમાં કોલસાના ખનનનો ઇતિહાસ : એમ માનવામાં આવે છે કે ભારતના પૂર્વ ભાગમાં દામોદર નદીના પ્રદેશમાં ભારતીયોને કોલસાની જાણ હતી. દામોદર નદીનો અર્થ ‘ઉદરમાં અગ્નિવાળી’ એવો થાય છે એ આ વાતનું સમર્થન કરે છે. તાંબું, કાંસું, લોખંડ અને બીજી ધાતુઓ પ્રાચીન સમયમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી હતી તેથી એમ માનવાને કારણ છે કે ગરમી માટે તથા અપચયન માટે ખનિજ કોલસો વપરાતો હશે. પણ એ જમાનામાં કોલસો વ્યવસ્થિત ઢબે ખોદી કાઢવા અંગેની કોઈ નોંધ મળી નથી. પ્રાપ્ય અહેવાલોમાંનો સૌપ્રથમ 1774નો છે.

ભારતમાં કોલસાના ઉત્પાદનનો અહેવાલ : કોલસાનું ઉત્પાદન 1972માં રાષ્ટ્રીયકરણ થયું ત્યારે 1.7 કરોડ ટન હતું, તે 1990-91માં 21.17 કરોડ ટન થયું છે જે ભારતને પૃથ્વીના નકશામાં પાંચમું સ્થાન અપાવે છે. હાલમાં બધી જ ખાણોનો વહીવટ ભારત સરકાર ચલાવે છે; માત્ર ટિસ્કો પાસે જ 5થી 6 ખાણો તેના પોલાદના ઉત્પાદન માટે છે.

કોલસાની ખનનપદ્ધતિ (mining-methods) : ખનનપદ્ધતિ નક્કી કરતાં પહેલાં કોલસાના થર સુધી પહોંચવા અગાઉ કોલસાના સ્તરોનો વિસ્તાર/અનામત તથા સપાટીથી તેની ઊંડાઈ તથા બીજાં ભૂસ્તરીય પરિબળો અંગે માહિતી મેળવવી જરૂરી બને છે.

(અ) વિસ્તાર / અનામત નક્કી કરવા માટે રોટરી કે પર્કશન (percussion) પ્રકારનાં યંત્રો મારફત છિદ્રો (bore-holes) પાડવાં, રચના (structures) નિશ્ચિત કરવી અને મળેલી માહિતીનું અર્થઘટન કરવું એ એક વ્યાપક વિષય છે.

હાલમાં ભારતીય ભૂસ્તર સર્વેક્ષણ અને વિવિધ રાજ્યોનાં ભૂસ્તર તથા ખાણનિયમન તંત્રો (directorate) મારફત વિસ્તૃત શારકામ ચાલી રહ્યું છે.

(આ) કોલસાના થરો સપાટીથી ઓછી ઊંડાઈએ હોય તો ખુલ્લી ખનનપદ્ધતિ ઓપન-કાસ્ટ માઇનિંગ અપનાવાય છે, નહિતર ભૂમિગત ખનન અપનાવાય છે.

પદ્ધતિની પસંદગીનો આધાર આર્થિક બાબતો અને ઉચ્ચ ટૅક્નૉલોજીની પ્રાપ્યતા ઉપર રહે છે. હાલમાં તકનીકી-આર્થિક (techno-economic) પરિબળોનું ઝીણવટપૂર્વક પૃથક્કરણ કરીને જ ખનનપદ્ધતિની પસંદગીને આખરી રૂપ અપાય છે. કોલ માઇન્સ ઇન્ડિયા લિ.ની યોજના નિર્માણ કરતી સહાયભૂત સંસ્થા કોલસા અંગેનું સવિસ્તર સંશોધન કરનાર મુખ્ય સંસ્થા છે.

ખુલ્લી ખનનપદ્ધતિ : આ અંગેની ટૅકનૉલૉજી એટલી ઝડપથી વિકસી રહી છે કે આજે જે પોષાય તેમ ન હોય તે સંભવત: આવતી કાલે આર્થિક રીતે લાભદાયી બને છે. શારીરિક શ્રમપ્રધાન (manual) રીત છેલ્લાં સો વર્ષથી ભારતમાં અપનાવેલી છે. કોલસાના સ્તરો ખુલ્લા કરવા, ઉપરનું ભારણ જરૂરી મજૂરીકામથી દૂર કરીને કોલસા ખોદી કાઢવામાં આવે છે.

લિગ્નાઇટ ખનન માટેની ખાણનું નેવેલી (તામિલનાડુ) ખાતેનું આ ક્ષેત્ર હાલમાં સંપૂર્ણ યાંત્રિકીકરણ પામ્યું છે. ગુજરાત માઇનિંગ ડેવલપમેન્ટ કૉર્પોરેશને (GMDC) પાનન્ધ્રો(કચ્છ)માં 1974માં આવી ખાણની શરૂઆત કરી. રાષ્ટ્રીયકરણ સમયે ઓપનકાસ્ટ માઇનિંગ પદ્ધતિ દ્વારા કોલસાના ઉત્પાદનનો ફાળો ભારતના કુલ ઉત્પાદનના 25 % જેટલો હતો. 1983-84માં 45 % જેટલો અને 2000 સુધીમાં તે 65 % જેટલો થયો છે. આ પદ્ધતિની ખાણો મુખ્યત્વે સિંગરોલી, કોરબા, તાલચર, રાજમહાલ, કરણપુરા અને શિંગાનેરીમાં આવેલી છે. કોલસાના ઉત્પાદનમાં ઝડપી વધારા માટે ખુલ્લી ખનનપદ્ધતિ વધુ યોગ્ય છે પાનન્ધ્રો(કચ્છ)માં જીએમડીસી તરફથી યાંત્રિક ખુલ્લી પદ્ધતિ દ્વારા ખનન થાય છે.

ભૂગર્ભ ખનનપદ્ધતિ (underground mining) : જે ખાણોમાં ખુલ્લી ખનનપદ્ધતિથી ખનનકાર્ય શક્ય નથી ત્યાં ભૂગર્ભ ખનનપદ્ધતિ વપરાય છે.

આ પદ્ધતિના મુખ્ય બે વિભાગો છે :

(અ) બોર્ડ તથા પિલર રીત અને

(આ) લૉંગવૉલ રીત.

કોલસાનું ખાણમાં વહન : ભૂગર્ભમાં તથા સપાટી ઉપર તબક્કાવાર વહન કરીને કોલસો વપરાશકાર સુધી પહોંચાડાય છે. ખોદકામની જગ્યાએથી એકઠો થતો કોલસો પાટા ઉપર દોરડા વડે ખેંચાતી અથવા વિદ્યુત એન્જિનથી ચાલતી નાની ખાણગાડીમાં એક ઠેકાણે તળિયે ભેગો કરવામાં આવે છે; ત્યાંથી પાંજરામાં આ ડબ્બાને ઉપર ચડાવાય છે. બહાર કાઢેલ કોલસો બૉક્સ-વૅગન (40-50 વૅગન)માં ભરાય છે. ભારતમાં આ પદ્ધતિ વપરાય છે. આધુનિકતમ ખાણોમાં આ વહન ચેન (બેલ્ટ) કન્વેયર દ્વારા થાય છે.

ખાણમાં પંપિંગ : ખાણકામમાં પાણીવાળા સ્તરોમાં થઈને કોલસાના સ્તર સુધી પહોંચવાનું હોય છે. કોલસાના સ્તરની નીચે પણ પાણીના સ્તર હોય છે. આને લીધે ખાણમાં પાણી ભરાતું હોય છે. તેને વીજળીથી ચાલતા ટર્બાઇન પંપ દ્વારા ક્રમે ક્રમે બહાર કાઢવામાં આવે છે.

ખાણમાં હવાઉજાસ : જેમ જેમ ઊંડે જવાય તેમ તેમ ભૂગર્ભમાં પર્યાવરણના પ્રશ્નો ઊભા થાય છે. ખાણમાં કેટલી હવાનું પરિસરણ (circulation) કરવું તે તથા તેમાં ધૂળના પ્રમાણ અંગે કાયદાકીય જોગવાઈઓ છે. ખાણમાં પાણીની હાજરીને કારણે ભેજના પ્રમાણનો પ્રશ્ન ગંભીર બને છે અને તેની માનવ તથા યંત્રો ઉપર પ્રતિકૂળ અસર થાય છે. વધુ ઊંડે જતાં તાપમાનના વધારાને કારણે બીજા પ્રશ્નો ઉમેરાતા જાય છે. આના નિરાકરણ માટે હવાનું પરિસરણ જરૂરી છે. યોગ્ય દબાણે પૂરતી હવાનું પરિસરણ કરવા માટે સપાટી ઉપરનાં છિદ્રો (openings) અને ભૂગર્ભમાં યાંત્રિક વેન્ટિલેટર ગોઠવવાં જરૂરી બને છે. આ વૅન્ટિલેટર મારફત તાજી હવા નિયંત્રિત રીતે નીચે મોકલવામાં આવે છે. હવે વાતાનુકૂલિત પરિસ્થિતિનો ઉપયોગ થાય છે.

કોલસાની ખાણમાં આગ : ઢગલામાં કે સ્તરોમાં કોલસાનું સ્વત: તપન થતાં આગ લાગે છે. ભારત પાસે આ આગના પ્રતિકારનો સારો અનુભવ અને તકનીક છે. રાષ્ટ્રીયકરણ બાદ ખાણમાંની આગ ઓલવવાની કે કાબૂમાં લેવાની મોટી પરિયોજના તૈયાર કરાઈ છે.

ખાણમાં અગ્નિશમન અંગેની કાયદાકીય જોગવાઈ આવશ્યક છે કારણ કે કોલસાનું ખનન જોખમી ઉદ્યોગ છે. આ અંગે નિરીક્ષણની જવાબદારી ‘ડિરેક્ટર જનરલ ઑવ્ માઇન્સ સેફટી’ના શિરે છે. આ એજન્સી ઉપરાંત ખાણોનું પોતાનું ‘ઇન્ટર્નલ સેફટી ઑર્ગેનાઇઝેશન’ વિવિધ સ્તરે કાર્યરત હોય છે. આના કારણે ગંભીર અને જીવલેણ અકસ્માતના દરમાં ઘણો ઘટાડો નોંધાયો છે.

રેતીના સંચયનને ખસેડવા અંગે : ભૂગર્ભમાં કોલસો કાઢવાથી થયેલા અવકાશને રેતી અને પાણીનું નક્કી કરેલું પ્રમાણ મિશ્ર કરીને પાઇપલાઇન મારફત પૂરી દેવામાં આવે છે. રેતીપુરાણને કારણે કોલસાનું ઉત્પાદન સલામત બને છે, જોકે આ ઘણું મોંઘું પડે છે.

કોલસાનું સજ્જીકરણ (benefication) : આ ઔદ્યોગિક પ્રવિધિ છે. તેની મદદથી કોલસામાંની રાખનું પ્રમાણ અનુકૂળતા અને જરૂરિયાત પ્રમાણે ઘટાડવામાં આવે છે. હાલમાં કોલસાને ધોવાનું (washing) કાર્ય બિહારના ઝરિયા, બોકારો અને રાયગઢ કોલસાક્ષેત્રમાં કોકિંગ અને મધ્યમ કોકિંગ કોલ માટે કરાય છે. માત્ર ચોખ્ખો કોલસો અને નકામો કોલસો જ મળે છે. આ ધોવાની ક્રિયા બાદ પણ ચોખ્ખા કોલસામાં જ લગભગ 18 % રાખ હોય છે કારણ કે પ્લાન્ટમાં વપરાતા ચોખ્ખા કરવા માટેના કોલસામાં મૂળથી જ 25 %થી 30 % રાખ હોય છે.

કોલ બોર્ડે નીમેલી કોલ વૉશરી કમિટીએ 1953માં ભલામણ કરેલી કે કોલસાના પ્રકારને ધ્યાનમાં લીધા સિવાય, કોલસાની યોગ્ય રીતે યોગ્ય ધોરણે (right scale) સાફસૂફી થવી જરૂરી છે જેથી તેની ગુણવત્તા જાળવી શકાય તેમજ તેના સ્રોતની પણ સુરક્ષા સચવાય.

પરદેશમાં બધા જ કોલસાનું સજ્જીકરણ કરાય છે. ભારતમાં આમ કરાતું નથી. જેમ રાખની ટકાવારી વધુ તેમ પરિવહનક્ષમતા અનુસાર પરિવહન થતા કોલસાનું ઉષ્મામૂલ્ય ઓછું હોય છે. ભારતમાં કોલસો અમુક જ ક્ષેત્રોમાં કેન્દ્રિત થયેલો મળે છે, જ્યારે ઉપયોગનાં કેન્દ્રો દેશભરમાં પથરાયેલાં હોઈ વધુ રાખવાળા કોલસાને લાંબા અંતરે મોકલવા સાથે સજ્જીકરણના પ્રશ્ન ઉપર તાત્કાલિક ધ્યાન આપવાની જરૂર છે.

અમેરિકામાં ખૂબ ઊંડાઈએ આવેલા કોલસાના સ્તરોમાંથી સીધો જ કોલ વાયુ મેળવવાની પદ્ધતિ વિકસાવાઈ છે. આ રીતે મળતો કોલવાયુ ઓછી ઉષ્મા(low heat content)ક્ષમતાવાળો હોઈ સ્થળ ઉપર જ વાપરવામાં કામ આવે છે. ઓએનજીસીએ મહેસાણા નજીક તેલક્ષેત્રમાં 600થી 1000 મીટર ઊંડાઈએ કોલસા/લિગ્નાઇટ સ્તર શોધ્યો છે. તેથી ઓએનજીસીએ આ સ્તરોમાં અમેરિકન કોલવાયુ બનાવવાની તકનીક ઉપયોગમાં લેવાનું સૂચવ્યું છે. હાલમાં આ પ્રકારના પ્રયોગો માત્ર રશિયામાં જ થાય છે.

સંશોધન અને વિકાસ : ઇન્ડિયન કોલફીલ્ડ્ઝ કમિટીએ 1946માં સંશોધન અને વિકાસ માટે કોલ રિસર્ચ બોર્ડની સ્થાપના માટે ભલામણ કરેલી જેના અનુસંધાનમાં ભારત સરકારે 1947માં કાઉન્સિલ ઑવ્ સાયન્ટિફિક ઍન્ડ ઇન્ડસ્ટ્રિયલ રિસર્ચના ઉપક્રમે સેન્ટ્રલ ફ્યૂઅલ રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટની ધનબાદમાં સ્થાપના કરી. આ સંસ્થાએ કોલસાના ઉપયોગ, ગૌણ પેદાશોની પુન: પ્રાપ્તિ (recovery), કોલસાનું પ્રક્ષાલન, કોલસામાંથી ઑઇલ મેળવવું વગેરે ક્ષેત્રોમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ કરી છે. ભારત સરકારે એ જ કાઉન્સિલના ઉપક્રમે ધનબાદમાં સેન્ટ્રલ માઇનિંગ રિસર્ચ સ્ટેશન(CMRS)ની સ્થાપના પણ કરી છે.

ભારતીય ભૂસ્તરીય સર્વેક્ષણ તેમજ અન્ય સંસ્થાઓએ કોલસાના સ્રોત માટે 1200 મીટરની ઊંડાઈ સુધી કરેલાં ખોજ-સંશોધનો-(1.1.2006 મુજબ)નાં પરિણામોનું રાજ્યવાર વિતરણ નીચે મુજબ છે :

સારણી 3

રાજ્ય	કોલસાના સ્રોત (દસ લાખ ટનમાં)
	ખાતરીબદ્ધ	સૂચિત	અનુમાનિત	કુલ
આંધ્રપ્રદેશ અરુણાચલ પ્રદેશ આસામ બિહાર છત્તીસગઢ ઝારખંડ મધ્યપ્રદેશ મહારાષ્ટ્ર મેઘાલય નાગાલૅન્ડ ઓરિસા ઉત્તરપ્રદેશ પશ્ચિમ બંગાળ	8403 31 315 0 9570 36148 7565 4653 117 4 16911 766 11383	6158 40 27 0 27433 31411 9258 2432 41 1 30793 296 11879	2584 19 34 160 4439 6339 2935 1992 301 15 14295 0 4553	17145 90 376 160 41442 73898 19758 9077 459 20 61999 1062 27815
કુલ	95866	119769	37666	253301

સારણી 4 : ભૂસ્તરીય રચનાઓમાં ઉપલબ્ધ કોલસો* (1–1–2006)

રચના	ખાતરીબદ્ધ	સૂચિત	અનુમાનિત	કુલ
ગોંડવાના કોલસો ટર્શિયરી કોલસો કુલ	95399 467 95866	119663 106 119769	37297 369 37666	252359 942 253301
* આંકડા દસ લાખ ટનમાં

પ્રકાર અને કક્ષા મુજબ કોલસાના સ્રોત^* (1–1–2006)

કોલસાનો પ્રકાર	ખાતરીબદ્ધ	સૂચિત	અનુમાનિત	કુલ
(અ) કોકિંગ (આ) બિનકોકિંગ	16541 79325	13453 106316	2102 35564	32096 221205
કુલ	95866	119769	37666	253301
* આંકડા દસ લાખ ટનમાં

સારણી 5 : 1–1–2006ના રોજ પૂરા થતાં છેલ્લાં પાંચ વર્ષના કોલસાના સ્રોતના આંકડા* (ભારતના સંદર્ભમાં)

વર્ષ	ખાતરીબદ્ધ	સૂચિત	અનુમાનિત	કુલ
1-1-2002 1-1-2003 1-1-2004 1-1-2005 1-1-2006	87320 90085 91631 92960 95866	109377 112613 116174 117090 119769	37417 38050 37888 37797 37666	234114 240748 245693 247847 253301
* આંકડા દસ લાખ ટનમાં

દુનિયાભરમાં થતા કોલસાના ઉત્પાદન પૈકી 1-1-2006 મુજબ ભારત ત્રીજા ક્રમે આવે છે. કોલસાના રાષ્ટ્રીય ઉત્પાદનમાં ભૂગર્ભીય ખાણોનો 19 % જેટલો ફાળો છે, જ્યારે ખુલ્લી સપાટી ખાણોનું ઉત્પાદન 81 % જેટલું છે. ઉપરની સારણીઓમાં બિટુમિનસ, ઍન્થ્રેસાઇટ, અર્ધ-બિટુમિનસ તેમજ લિગ્નાઇટ કોલસાપ્રકારોનો સમાવેશ થાય છે.

સારણી 6 : દુનિયાભરના દેશોમાં રહેલી આર્થિક ઉપયોગિતાવાળા કોલસાની

સંપત્તિનો ખંડો મુજબનો અંદાજ * (1999ના પૂરા થતા વર્ષ સુધીનો)

ખંડ	બિટુમિનસ, ઍન્થ્રેસાઇટ, સબબિટુમિનસ અને લિગ્નાઇટ (દસ લાખ ટનમાં)
આફ્રિકા ઉત્તર અમેરિકા દક્ષિણ અમેરિકા એશિયા યુરોપ મધ્ય પૂર્વ ઓશનિયા (ઑસ્ટ્રેલિયા, ન્યૂઝીલૅન્ડ અને ન્યૂકેલિડોનિયા)	55367 257966 21752 252308 312686 1710 82664
કુલ	984453

^* આંકડા માત્ર ખાતરીબદ્ધ સંપત્તિના છે, તેમાં સૂચિત અને અનુમાનિત જથ્થાનો સમાવેશ થતો નથી.

કનૈયાલાલ બાલાશંકર ભટ્ટ

અનુ. જયંતિલાલ જટાશંકર ત્રિવેદી

જ. પો. ત્રિવેદી

કોલસાઆધારિત રસાયણો

ખનિજ કોલસા ઉપર વિશિષ્ટ સંજોગોમાં ગરમીની અસરથી મેળવવામાં આવતાં ઔદ્યોગિક ર્દષ્ટિએ ઉપયોગી કાર્બનિક રસાયણો. કાર્બનિક સંયોજનોનાં પ્રાપ્તિસ્થાનોમાં ખનિજ કોલસો, ખનિજતેલ તથા ખેતીની પેદાશો અગત્યનાં ગણી શકાય. આમાં ખનિજતેલનો વિશ્વનો અનામત જથ્થો ખનિજ કોલસાના અનામત જથ્થાની સરખામણીમાં ઘણો મર્યાદિત ગણાય છે. ખેતીની પેદાશોનું પુનરુત્પાદન દર વર્ષે શક્ય હોઈ આ પેદાશોને રાસાયણિક ઉદ્યોગો માટેનાં પ્રારંભનાં રસાયણો મેળવવાનું વધુ અગત્યનું પ્રાપ્તિસ્થાન ગણવામાં આવે છે. ખનિજ કોલસામાંથી મળતાં કાર્બનિક સંયોજનો મુખ્યત્વે ચક્રીય તથા વિષમચક્રીય પ્રકારનાં હોય છે અને ખનિજતેલમાંથી ચક્રીય સંયોજનો મેળવવાનું પેટ્રો-રસાયણ ઉદ્યોગના વિકાસને કારણે શક્ય બન્યું હોવા છતાં આવાં સંયોજનો માટે ખનિજ કોલસો અગત્યનું પ્રાપ્તિસ્થાન છે.

1688માં જ્હૉન ક્લેટને કોલસાનું ભંજક નિસ્યંદન (destructive distillation) કરીને કોલવાયુ (coal gas) સૌપ્રથમ મેળવ્યો. જોકે આ પરિણામ 1739માં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું. વિલિયમ મર્ડોકે 1792માં કોલવાયુનો પ્રદીપક (illuminant) તરીકે ઉપયોગ કર્યો; 1808માં લંડન અને 1815માં પૅરિસમાં શેરીઓની પ્રકાશવ્યવસ્થા માટે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો. વધુ તેજસ્વી પ્રકાશ મેળવવામાં વેલ્શબાકે 1885માં શોધેલ ગૅસ મૅન્ટલે અગત્યનો ફાળો આપ્યો હતો. ભંજક નિસ્યંદનના અવશેષરૂપે મળતો કોક લોખંડ અને બીજી ધાતુઓના નિષ્કર્ષણમાં ઘણો ઉપયોગી હોઈ હાલમાં ઉપપેદાશ આપતી કોક ભઠ્ઠી વપરાય છે.

ખનિજ કોલસો અત્યંત સંકીર્ણ હાઇડ્રોકાર્બન પદાર્થોનું મિશ્રણ છે. એમાં ઑક્સિજન, નાઇટ્રોજન તથા ગંધક અલ્પ પ્રમાણમાં રાસાયણિક રૂપે જોડાયેલાં હોય છે. મર્યાદિત હવાની હાજરીમાં કોલસા ઉપર ગરમીની અસરથી વિઘટન તેમજ સંશ્લેષણની ઘણી અટપટી પ્રક્રિયાઓને કારણે વિવિધ પ્રકારનાં સંયોજનોનું મિશ્રણ મળે છે. આ પદાર્થોના પ્રકાર અને પ્રમાણ કોલસાની જાત, નિસ્યંદનનો પ્રકાર તથા તાપમાન ઉપર આધાર રાખે છે. 500°થી 600°સે. એ નિસ્યંદન કરવાથી સંતૃપ્ત તથા અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન અને ફીનૉલ વધુ મળે છે. ઍરોમૅટિક હાઇડ્રોકાર્બનનું પ્રમાણ અલ્પ હોય છે. 1000°થી 1400°સે. તાપમાને નિસ્યંદન કરતાં ઍરોમૅટિક હાઇડ્રોકાર્બનનું પ્રમાણ વધે છે. વળી સારો કોલવાયુ મેળવવા જતાં હલકો કોક મળે છે અને સારો કોક મેળવવા જતાં હલકો વાયુ મળે છે. જરૂરી કોક મેળવવાનું સરળ બને તે માટે ભારતમાં ઉપપેદાશ આપતી ભઠ્ઠીઓ લોખંડ ઉદ્યોગની સાથે રાખવામાં આવેલી હોય છે. કોલવાયુ ઉષ્મા-ઊર્જા મેળવવા કારખાનાંમાં જ ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ખનિજ કોલસાને રિટૉર્ટમાં અથવા ઉપપેદાશ આપતી કોકભઠ્ઠીમાં જરૂરી તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે અને બહાર આવતા વાયુઓને પાણીમાં રાખેલી અથવા હવામાં ખુલ્લી રાખેલી નળીઓમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. આથી વાયુમિશ્રણમાં રહેલા કેટલાક પદાર્થો પ્રવાહી રૂપમાં અલગ થાય છે. ઉપરનો જલીય સ્તર એમોનિયાયુક્ત હોય છે, જ્યારે નીચેનો સ્તર કાળો, ઘટ્ટ અને ખરાબ વાસવાળો હોય છે જે કોલસાના ડામર તરીકે ઓળખાય છે. કોક અવશેષરૂપે મળે છે. બહાર આવતા કોલવાયુને માર્જક(scrubber)માંથી પસાર કરતાં તેમાંનો એમોનિયા પાણીમાં ઓગળી જાય છે. આ પછી તેમાંના હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ તથા હાઇડ્રોજન સાયનાઇડની અશુદ્ધિઓ દૂર કરવા તેને ભેજયુક્ત ફેરિક ઑક્સાઇડ ઉપરથી પસાર કરવામાં આવે છે. આ રીતે શુદ્ધ કરેલ કોલવાયુને નળાકાર સંગ્રાહકો(gas holders)માં એકઠો કરીને પાઇપ મારફત વિતરણ કરવામાં આવે છે. શુદ્ધ કોલવાયુનું સામાન્ય સંઘટન નીચે પ્રમાણે હોય છે: હાઇડ્રોજન 47 %, મિથેન 36 %, કાર્બન મૉનૉક્સાઇડ 8 %, કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ 2 %, નાઇટ્રોજન 3 %, મિથેન સિવાયના બીજા હાઇડ્રોકાર્બન 4 % (1 કરોડ ભાગે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડનું પ્રમાણ 1 ભાગથી ઓછું હોવું જરૂરી છે). તેનું કૅલરીમૂલ્ય 300થી 500 Btu/scft અથવા 11-19 MJ/m³ અથવા 1.6 × 10³ _ 4.5 × 10³ kcal/m³ હોય છે.

(સરખાવો : કોલસામાંના પ્રત્યેક ગ્રામ કાર્બનમાંથી 8,080 કૅલરી તથા પ્રત્યેક ગ્રામ હાઇડ્રોજનમાંથી 34,160 કૅલરી ઊર્જા મળે છે.)

આ નિસ્યંદનમાં મળતા પદાર્થોનું પ્રમાણ તથા ઉપયોગ નીચે દર્શાવ્યાં છે.

સારણી 7

પદાર્થ	પ્રમાણ (ટકા)	ઉપયોગ
કોલવાયુ એમોનિયા લિકર ડામર કોક	17 8 થી 10 5 70	બળતણ ક્ષારો તથા ખાતર ઍરોમૅટિક સંયોજનો માટે ધાતુઓનાં નિષ્કર્ષણ, ગાળણ વગેરે માટે

આ રીતે મળતા ડામરનું વિભાગીય નિસ્યંદન કરવામાં આવે છે. તાપમાનના વિવિધ ગાળા દરમિયાન બહાર આવતા બાષ્પીય પદાર્થોને ઠારીને નીચેની સારણીમાં દર્શાવેલ વિભાગો મેળવાય છે. પાણીથી ઓછી ઘનતાવાળા વિભાગોને હલકા, સરખી ઘનતાવાળાને મધ્યમ તથા વધુ ઘનતાવાળાને ભારે વગેરે વિશેષણો લગાડાય છે. આ વિભાગોનું વિભાગીય નિસ્યંદન કે રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરીને તેમાંના ઘટકોને શુદ્ધ રૂપમાં મેળવાય છે જે રાસાયણિક ઉદ્યોગના કાચા માલ તરીકે મોટા પ્રમાણમાં જરૂરી છે. 4000 લિટર ડામરમાંથી બેન્ઝીન (16 લિટર), ટૉલ્વીન (16 લિટર), ઝાયલીન (24 લિટર) મળે છે. હાલમાં બેન્ઝીન તથા ટૉલ્વીનની માગ વધારે હોવાને કારણે કોલવાયુ સાથે ચાલી જતા બેન્ઝીન અને ટૉલ્વીનને ઊંચા ઉત્કલનબિંદુવાળા તેલમાંથી, ઉત્તેજિત (active) કોલસા કે સિલિકા જેલ ઉપરથી પસાર કરીને તેમાંનું બેન્ઝીન તથા ટૉલ્વીન મેળવી લેવાય છે.

સારણી 8

તાપમાન	વિભાગ	પ્રમાણ	ઘનતા	મુખ્ય સંયોજનો
200° સે. સુધી	હલકું તેલ	5 %	0.970	બેન્ઝીન, ટૉલ્વીન, ઝાયલીન, પિરિડીન
200°થી 250°	મધ્યમ તેલ	17 %	1.005	ફીનૉલ, નેફ્થેલીન, ઝાયલિનૉલ, ટાર-ઍસિડ
250° થી 300°	ભારે તેલ	7 %	1.033	ક્રેસોલ્સ, નૅફ્થેલીન, મિ. નૅફ્થેલીન, ડાઇમિથાઇલ વગેરે
300° થી 350°	લીલું તેલ અથવા ઍન્થ્રે- સીન તેલ	9 %	1.088	ઍન્થ્રેસીન, ફિનાન્થ્રીન, કાર્બેઝોલ, ફ્લોરીન
અવશેષ	પીચ-ટાર ડામર	62 %		હેવીઑઇલ 21.8 %, ગૅસ 2 %, રેડવૅક્સ 7 %, રાઇલીકાર્બન 32 %

1000 કિલોગ્રામ ડામરમાંથી મળતા મધ્યમ તેલમાંથી 5 કિગ્રા. ફીનૉલ, ભારે તેલમાંથી 72 કિગ્રા. ક્રેસોલો, 80 કિગ્રા. નેફ્થેલીન તથા લીલા તેલમાંથી 2.7 કિગ્રા. ઍન્થ્રેસીન મેળવવામાં આવે છે. ઉપર જણાવેલ પદાર્થો ઉપરાંત તેમનાં ઉચ્ચ સજાતીય (higher homologues) સંયોજનો તથા સંબંધિત સંયોજનો થઈને કુલ 200 જેટલાં સંયોજનો ડામરમાં હોય છે, આમાંનાં કેટલાંક ઉપયોગી હોઈ અલગ પાડવામાં આવે છે. સાઇક્લોપેન્ટાડાઇન, થાયોફીન, ઇથાઇલ બેન્ઝીન, કુમારોન, ઇન્ડીન, ડાયસાઇક્લોપેન્ટાડાઇન વગેરે નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં ડામરમાં હોય છે. કોલસામાંથી મળતા બેન્ઝીન, ટૉલ્વીન, ઝાયલીન, ફીનૉલ, ક્રેસૉલ, નૅફ્થેલીન, ઍન્થ્રેસીન અને કાર્બેઝોલ રંગકો, વિસ્ફોટકો, સુગંધીદાર પદાર્થો, ઔષધો, પ્લાસ્ટિક, ચેપનાશકો વગેરેના નિર્માણમાં ઉપયોગી રસાયણો છે.

કોલસામાંથી ઉપયોગી સંયોજનો સીધેસીધાં મળી શકે તે માટેનું સંશોધન ચાલી રહ્યું છે. કોલસાના ભૂકાના રગડા (slurry) સાથે ઊંચા દબાણે ઑક્સિજનની પ્રક્રિયા કરતાં ઍરોમૅટિક ઍસિડનું મિશ્રણ પ્રાપ્ત થાય છે. પણ તેમાં નાઇટ્રોજનયુક્ત અને હાઇડ્રૉક્સી ઍસિડ સંયોજનો હોવાને કારણે શુદ્ધીકરણ મુશ્કેલ બને છે. કોલસાનું ઊંચા તાપમાને અને દબાણે હાઇડ્રોજનીકરણ કરતાં ઔદ્યોગિક ઉપયોગિતા ધરાવતા ટાર ઍસિડ અને ઍરોમૅટિક હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનો મળે છે. આવી બીજી પ્રક્રિયાઓ વિકસાવવામાં આવી છે. ભવિષ્યમાં ખનિજ તેલનો જથ્થો ખૂટી જતાં આવી પદ્ધતિઓ દ્વારા મળતા તૈલી પદાર્થોનો ઉપયોગ ખનિજ તેલની જેમ રસાયણો મેળવવા માટે કરવા અંગેનું સંશોધન ઘણું ઉપયોગી નીવડવાની શક્યતા છે.

પ્રવીણસાગર સત્યપંથી

  જયંતિલાલ જટાશંકર ત્રિવેદી