كسارة الفحم

تُعدّ آلة تكسير الفحم محطةً لمعالجة الفحم ، حيث تقوم بتكسيره إلى أحجام مختلفة قابلة للاستخدام. كما تقوم هذه الآلات بإزالة الشوائب من الفحم (وخاصةً الصخر الزيتي ) وإيداعها في مكبّ النفايات . وتُعتبر آلة تكسير الفحم سلفًا لمحطة تحضير الفحم الحديثة . ^{[ 1 ]}

كانت رافعات الفحم تُستخدم عادةً في مناجم الفحم الحجري ، حيث كان إزالة الشوائب أمرًا بالغ الأهمية، بينما كان فرز الفحم حسب الحجم ثانويًا وغير ذي أهمية. ^{[ 2 ] [ 3 ]} أما كسارات الفحم، فكانت تُستخدم دائمًا (مع رافعة أو بدونها) في مناجم الأنثراسيت . ^{[ 3 ]} وبينما كانت رافعات الفحم تُستخدم في جميع أنحاء العالم، فقد كانت كسارات الفحم تُستخدم بشكل أساسي في الولايات المتحدة ، وتحديدًا في ولاية بنسلفانيا (حيث وُجدت، بين عام 1800 ومنتصف القرن العشرين، العديد من احتياطيات الأنثراسيت المعروفة في العالم). ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} ويزعم مصدر واحد على الأقل أنه في عام 1873، كانت مصانع تكسير الفحم موجودة فقط في مناجم الأنثراسيت في بنسلفانيا. ^{[ 7 ]}

تتمثل الوظيفة الأولى لآلة تكسير الفحم في تكسير الفحم إلى قطع وفرزها إلى فئات ذات أحجام متجانسة تقريبًا، وهي عملية تُعرف بالتكسير. ^{[ 1 ] [ 2 ]} أما الوظيفة الثانية فهي إزالة الشوائب (مثل الصخور أو الأردواز)، ثم تصنيف الفحم بناءً على نسبة الشوائب المتبقية. ^{[ 2 ]} يُعدّ الفرز حسب الحجم بالغ الأهمية، خاصةً بالنسبة لفحم الأنثراسيت. فلكي يحترق بكفاءة، يجب أن يتدفق الهواء بانتظام حوله. ونتيجةً لذلك، يُباع معظم فحم الأنثراسيت بأحجام موحدة. في عشرينيات القرن العشرين، كانت هناك ستة أحجام تجارية للفحم (يحتوي أصغر حجم على ثلاث مجموعات فرعية): ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 8 ]}

• البخار – 4.5 إلى 6 بوصات (11 إلى 15 سم) في الحجم (يستخدم في المقام الأول كوقود للسفن البخارية). 
• مكسور - يتراوح حجمه من 3.25 إلى 4.5 بوصة (من 8.3 إلى 11.4 سم) . 
• بيضة – يتراوح حجمها من 2.25 إلى 2.3 بوصة (من 5.7 إلى 5.8 سم) . 
• الموقد – يتراوح حجمه من 1.5 إلى 1.625 بوصة (من 3.81 إلى 4.13 سم) (يستخدم بشكل أساسي في مواقد الطهي المنزلية). 
• الكستناء – يتراوح حجمه من 0.875 إلى 0.9375 بوصة (من 2.223 إلى 2.381 سم) . 
• حجم حبة البازلاء يتراوح بين 0.5 و 0.625 بوصة (1.27 إلى 1.59 سم) . وكانت هناك ثلاث مجموعات فرعية من "فحم البازلاء": 
  • رقم 1 الحنطة السوداء – من 8 ⁄ 32 إلى 10 ⁄ 32 بوصة (من 6.4 إلى 7.9 ملم) في الحجم. 
  • رقم 2 الحنطة السوداء – 6 ⁄ 32 بوصة (4.8 مم) في الحجم. 
  • رقم 3 الحنطة السوداء – من 3/32 إلى 4/32 بوصة ( من 2.4 إلى 3.2 مم) في الحجم. 

كانت قطع الفحم التي يقل حجمها عن 2.4 ملم (3/32 بوصة ) تُعتبر "مخلفات"، ولا يمكن فصلها عن الشوائب (وبالتالي فهي غير صالحة للاستخدام). ^{[ 2 ]} وتراوحت جودة الفحم من نسبة شوائب منخفضة تبلغ 5% للفحم البخاري أو الفحم المكسور إلى نسبة عالية تبلغ 15% للفحم بحجم حبة البازلاء وأنواعه الفرعية. ^{[ 2 ]} 

وُضعت كسارات الفحم بالقرب من مدخل منجم الأنثراسيت قدر الإمكان، لتقليل المسافة التي يقطعها الفحم قبل معالجته. ^{[ 2 ] [ 4 ]} قبل دخول الكسارة، كان الفحم يُسحق ويُفرز في جهاز فرز الفحم ^{[ 2 ] [ 8 ]} ، ويُغسل عند الضرورة وفي حال توفر الماء . ^{[ 2 ] [ 8 ]} كان الفحم يُغربل في جهاز الفرز فور خروجه من المنجم، بحيث تنتقل القطع الصغيرة أو ذات الحجم المناسب للبخار مباشرةً إلى غسالة الفحم و/أو كسارة الفحم. ^{[ 2 ] [ 8 ]} أما قطع الفحم الكبيرة جدًا، فكانت تُسحق (أحيانًا عدة مرات) في جهاز الفرز حتى تمر عبر الغربال (أي تصبح بحجم مناسب للبخار أو أصغر).

غالبًا ما يحتوي الفحم الخام على شوائب مثل الأردواز والكبريت والرماد (أو "العظام") والطين أو التربة، مما يستلزم تنظيفه قبل شحنه إلى السوق. ^{[ 2 ] [ 8 ]} كان عمال المناجم يأخذون عينات من الفحم فور خروجه من المنجم لتحديد ما إذا كان مستوى الشوائب يستدعي غسله (إن توفرت خدمة الغسل). ^{[ 2 ] [ 8 ]} يتميز الأردواز والكبريت والرماد بكثافة نسبية أعلى من الفحم، وبالتالي يغوصون في الماء المتحرك. ^{[ 2 ] [ 8 ]} كان تمرير الفحم عبر جهاز الفرز عملية معالجة أولية أساسية لغسل الفحم، إذ يجب أن تكون كتل الفحم غير النقي متقاربة الحجم لكي تنجح عملية الغسل. ^{[ 2 ] [ 3 ]} في حال غسل الفحم، قد يدخل الكسارة وهو مبلل. وهذا يعني ضرورة خفض ميل السيور الناقلة المختلفة لمنع انزلاق الفحم عليها أو تحركه بسرعة كبيرة في قنوات التفريغ. ^{[ 2 ] [ 8 ]} في حال استخدام غسل الفحم، تم توسيع كسارة الفحم لمعالجة كل من الفحم "الجاف" و"الرطب" في آن واحد. ^{[ 2 ] [ 8 ]}

قبل عام 1830، لم يكن الفحم الحجري والأنثراسيت يخضعان لمعالجة تُذكر. كان عامل المنجم يستخدم مطرقة ثقيلة لتكسير كتل الفحم الكبيرة، ثم يستخدم مجرفة ذات أسنان متباعدة بمقدار بوصتين لجمع القطع الكبيرة ونقلها إلى السطح. ^{[ 9 ]} أما الكتل الصغيرة فكانت تُعتبر غير قابلة للتسويق وتُترك في المنجم. ^{[ 9 ]} وابتداءً من عام 1830 تقريبًا، بدأت معالجة الفحم على السطح. كانت كتل الفحم توضع على ألواح من الحديد الزهر المثقب ، وكان رجال يُعرفون باسم "الكسارين" يطرقون الفحم حتى يصبح كتلًا صغيرة بما يكفي لتسقط عبر الثقوب. ^{[ 9 ]} ثم يسقط الفحم في غربال ثانٍ، حيث يُرج (يدويًا أو بواسطة الحيوانات أو البخار أو الماء) وتُفرز الكتل الصغيرة. ^{[ 9 ]} وكان هذا الفحم "المكسر والمغربل" أغلى بكثير من الفحم الكتلي. ^{[ 9 ]}

على الرغم من أن الفحم الحجري كان يُستخدم على نطاق واسع كوقود منذ العصور القديمة، إلا أن فحم الأنثراسيت لم ينتشر استخدامه على نطاق واسع إلا في عشرينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 10 ]} بعد فترة وجيزة من بداية القرن التاسع عشر، أظهرت التجارب في الولايات المتحدة أنه إذا كانت كتل فحم الأنثراسيت أكثر تجانسًا في الحجم، وكان تدفق الهواء حول الوقود أكثر انتظامًا، فإن الأنثراسيت سيحترق بدرجة حرارة أعلى، وبشكل أنظف، ولمدة أطول من الفحم الحجري. ^{[ 11 ]} كان جيسي فيل أول من نجح في حرق فحم الأنثراسيت على موقد مفتوح. أدت طريقته و"اكتشافه" في ويلكس بار، بنسلفانيا عام 1808، إلى الاستخدام الواسع النطاق للفحم كمصدر للوقود، مما ساهم في تعزيز الثورة الصناعية الأمريكية. ^{[ 12 ]} بدأ استخدام فحم الأنثراسيت على نطاق واسع في ويلز عام 1813 وفي فرنسا بحلول عام 1814، وفي جميع أنحاء شرق الولايات المتحدة بحلول عام 1828. ^{[ 11 ] [ 13 ]} وسرعان ما بُذلت جهود لاكتشاف طرق لمعالجة فحم الأنثراسيت لتحقيق التجانس المطلوب.

يعود تاريخ آلة تكسير الفحم الحديثة إلى عام 1844. ^{[ 4 ]} اخترع جوزيف باتين، المشرف في مصنع لإنتاج غاز الفحم في فيلادلفيا ، بنسلفانيا ، أول آلة لتكسير الفحم، وهي عبارة عن أسطوانتين من الحديد الزهر (إحداهما مسننة والأخرى بها ثقوب لتثبيت الأسنان) يتم من خلالهما تكسير الفحم قبل أن يتدحرج عبر قناة ثم يمر عبر غربال أسطواني مائل. ^{[ 9 ]} كان للغربال فتحات دقيقة في المقدمة، وتتناقص دقتها تدريجيًا باتجاه النهاية. ^{[ 4 ]} تتفتت قطع الفحم الكبيرة، التي تسقط داخل الأسطوانة أثناء دورانها، وتمر في النهاية عبر الغربال. ^{[ 4 ] [ 9 ]} أما الشوائب، الأثقل وزنًا، فكانت تميل إلى الخروج من آلة التكسير عند نهاية الغربال. ^{[ 4 ]} بعد ذلك، يُجمع الفحم المصنف في صناديق أسفل الغربال، ويُنقل إلى السوق. ^{[ 9 ]} حصل جيديون باست، وهو من سكان ولاية بنسلفانيا، على ترخيص هذه التقنية من باتين، وأقام أول كسارة فحم تجارية في مقاطعة شويلكيل، بنسلفانيا ، في 28 فبراير 1844. ^{[ 4 ] [ 9 ]} طُوِّرت العديد من آلات معالجة الفحم - مثل الأسطوانات والكسارات والغسالات والغربال - في أوروبا، واستُخدمت لاحقًا في الولايات المتحدة. ^{[ 1 ]} بحلول عام 1866، اتخذت كسارة الفحم في الولايات المتحدة الشكل الأكثر شيوعًا اليوم، مع طوابق متعددة وعمليات غربلة عديدة وأجهزة فرز ميكانيكية. ^{[ 14 ]} استُخدمت أولى الغرابيل الهزازة التي تعمل بالبخار في الولايات المتحدة عام 1890، ورُكِّبت أولى غسالات الفحم التي تعمل بالبخار عام 1892. ^{[ 1 ]}

حتى حوالي عام 1900، كانت جميع عمليات تكسير فحم الأنثراسيت تقريبًا تتطلب عمالة كثيفة. وكان يتم إزالة الشوائب يدويًا، عادةً على يد صبية تتراوح أعمارهم بين 8 و12 عامًا يُعرفون باسم " صبيان التكسير" . ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} بدأ استخدام صبيان التكسير في الولايات المتحدة حوالي عام 1866. ^{[ 3 ] [ 19 ]} كان صبيان التكسير يجلسون على مقاعد خشبية، فوق قنوات وأحزمة ناقلة، ويلتقطون الصخر الزيتي والشوائب الأخرى من الفحم. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} كان صبيان التكسير يعملون 10 ساعات يوميًا لمدة ستة أيام في الأسبوع. ^{[ 22 ]} كان العمل خطيرًا. وكان صبيان التكسير يُجبرون على العمل بدون قفازات حتى يتمكنوا من التعامل مع الفحم الزلق بشكل أفضل. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 20 ]} مع ذلك، كانت الألواح حادة، وكان الصبية يغادرون العمل وأصابعهم مجروحة تنزف. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 20 ]} فقد العديد من عمال تكسير الفحم أصابعهم بسبب السيور الناقلة سريعة الحركة، بينما بُترت أقدام وأيدي وأذرع وأرجل آخرين أثناء تنقلهم في المصنع عندما تحركوا بين الآلات وانزلقوا عن طريق الخطأ تحت السيور أو في التروس. ^{[ 9 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 21 ]} مات الكثيرون عندما سقطوا في تروس الآلات، ولم تُنتشل جثثهم إلا في نهاية يوم العمل. ^{[ 9 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 21 ]} وعلق آخرون في تدفق الفحم، فسُحقوا حتى الموت أو اختنقوا. ^{[ 9 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 21 ]} أثار الفحم "الجاف" غبارًا كثيفًا لدرجة أن عمال تكسير الفحم كانوا يرتدون أحيانًا مصابيح على رؤوسهم للرؤية، وكان الربو ومرض الرئة السوداء شائعين. ^{[ 9 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 19 ] [ 20]]}

كان السخط الشعبي على استخدام عمال تكسير الفحم واسع النطاق لدرجة أن ولاية بنسلفانيا سنّت عام 1885 قانونًا يحظر تشغيل أي شخص دون سن الثانية عشرة في هذا المجال. ^{[ 19 ] [ 20 ]} إلا أن القانون لم يُطبّق بشكل فعّال، فقام العديد من أصحاب العمل والعائلات بتزوير شهادات الميلاد أو غيرها من الوثائق لتمكين الأطفال من العمل. ^{[ 19 ] [ 20 ]} وتتباين تقديرات عدد عمال تكسير الفحم في حقول فحم الأنثراسيت في بنسلفانيا تبايناً كبيراً، ويرى المؤرخون أن الإحصاءات الرسمية تُقلّل من العدد الحقيقي بشكل ملحوظ. ^{[ 19 ]} تشير التقديرات إلى وجود 20,000 عامل تكسير فحم في الولاية عام 1880، ^{[ 19 ]} و18,000 عامل عام 1900، ^{[ 18 ]} و 13,133 عامل عام 1902، ^{[ 19 ]} و24,000 عامل عام 1907. ^{[ 23 ]} وقد ساهمت الابتكارات التكنولوجية في تسعينيات القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين، مثل الفواصل الميكانيكية والمائية المصممة لإزالة الشوائب من الفحم، في تقليل الحاجة إلى عمال تكسير الفحم بشكل ملحوظ، ^{[ 23 ] [ 24 ]} إلا أن تبني هذه التكنولوجيا الجديدة كان بطيئًا. ^{[ 19 ]} وبحلول عشرينيات القرن العشرين، بدأ استخدام عمال تكسير الفحم بالتراجع تدريجيًا نتيجةً للتحسينات التكنولوجية، وتشديد قوانين عمل الأطفال، وقوانين التعليم الإلزامي. ^{[ 16 ] [ 25 ]} انتهت ممارسة تشغيل الأطفال في مناجم الفحم إلى حد كبير بحلول عام 1920 بفضل جهود اللجنة الوطنية لعمل الأطفال ، وعالم الاجتماع والمصور لويس هاين ، والرابطة الوطنية للمستهلكين ، الذين قاموا بتوعية الجمهور بشأن هذه الممارسة ونجحوا في سن قوانين لحماية الأطفال من العمل . ^{[ 15 ] [ 25 ] [ 26 ]}

بدأ تنظيم كسارات الفحم ببطء في الولايات المتحدة. ففي المملكة المتحدة ، سنّت الحكومة قانونًا في منتصف القرن التاسع عشر يُلزم ببناء كسارات الفحم بعيدًا عن مداخل المناجم. ^{[ 27 ]} أما في الولايات المتحدة، فلم تُقرّ الحكومة الفيدرالية ولا الولايات أي تنظيم لكسارات الفحم إلا بعد وقوع العديد من الخسائر في الأرواح. وقد دفعت كارثتان إلى سنّ تشريعات في هذا الشأن. وقعت الأولى في 6 سبتمبر/أيلول 1869، عندما تسبب انفجار صغير في منجم أفونديل في بليموث، بنسلفانيا ، في تصاعد ألسنة اللهب إلى داخل المنجم. ^{[ 27 ]} اشتعلت النيران في الكسارة الخشبية المبنية فوق مدخل المنجم وانهارت، مما أدى إلى احتجاز 110 عمال ومقتلهم داخل المنجم. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]} لم يُتخذ أي إجراء تشريعي أو تنظيمي في ذلك الوقت. ولكن في عام 1871، دمر حريق الكسارة الخشبية المبنية فوق مدخل منجم في ويست بيتستون، بنسلفانيا ، مما أدى إلى احتجاز 24 عامل منجم ومقتلهم. ^{[ 31 ] [ 32 ]} على الرغم من التحول عن استخدام الخشب في بناء كسارات الفحم ومعارضة صناعة الفحم، فقد أصدرت ولاية بنسلفانيا قانونًا في عام 1885 ينص على وجوب وضع كسارات الفحم على بعد 200 قدم على الأقل من مدخل أي منجم. ^{[ 4 ] [ 31 ]}

أجهزة الفرز الجافة وأجهزة الفرز الرطبة

أدى عدد من الاختراعات في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين إلى استخدام أجهزة ميكانيكية لفصل الشوائب عن الفحم في كسارات الفحم. ^{[ 19 ]}

استُخدمت المناخل وأجهزة الفرز لفصل الفحم الجاف. ومن الأمثلة على ذلك ما يلي من أوائل القرن العشرين:

• قضبان الفرز - كانت قضبان الفرز عبارة عن قضبان حديدية (مثبتة على شكل مستطيل بعرض يتراوح بين 3 و6 أقدام وطول يتراوح بين 8 و12 قدمًا) متقاربة عند صب الفحم، ثم تتباعد تدريجيًا، مما يسمح بفصل الفحم تقريبًا حسب حجم كل قطعة. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]} كانت القضبان مائلة، وكانت الصخور الثقيلة والرماد والكبريت تنزلق من القضبان (وتنزل عبر قناة توصلها إلى كومة من المخلفات) بينما يسقط الفحم من خلالها. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]}
• القضبان المتذبذبة – في بعض الأحيان، كانت القضبان تتحرك ذهابًا وإيابًا (غالبًا بمعدل 100 إلى 150 ذبذبة في الدقيقة)، مما كان لا يؤدي فقط إلى تحريك الفحم على طول القضبان نحو النهاية، بل كان يؤدي أيضًا إلى إزالة الأوساخ وسحق كتل الفحم الكبيرة إلى قطع أصغر. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]}
• آلات جمع الألواح الصخرية – آلة "هاوزر لجمع الألواح الصخرية"، التي اختُرعت عام 1893، ^{[ 33 ]} كانت تمرر الفحم المصنف ذو الحجم الموحد فوق صفيحة حديدية مموجة تعمل على رفع الألواح الصخرية المسطحة. وكانت الألواح الصخرية المرتفعة تُثبّت بين قضبان حديدية أفقية معلقة فوق الصفيحة المموجة، حيث تكون هذه القضبان مرتفعة بما يكفي للسماح للفحم بالمرور من تحتها. ^{[ 3 ]}
• الفواصل الجاذبية - من أمثلة الفواصل الجاذبية "فاصل الرنجة". يتكون هذا الفاصل من قناة مائلة ذات سطح خشن، وفي نهايتها فتحة في قاع القناة. تنزلق المواد الأثقل كالصخر الزيتي والرماد والكبريت على طول قاع القناة، مكتسبةً الاحتكاك من السطح الخشن، ثم تسقط عبر الفتحة الموجودة في قاع القناة، بينما يكتسب الفحم الأخف سرعة كافية لعبور الفتحة ومواصلة النزول في القناة لمزيد من المعالجة. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

للتعامل مع الفحم الرطب، استُخدمت أجهزة فصل الفحم. تفصل هذه الأجهزة الفحم عن الشوائب بالاعتماد على الجاذبية. ونظرًا لاختلاف الكثافة النسبية لقطع الفحم والأردواز والرماد والتراب والكبريت ذات الأحجام المتجانسة، فإن قطع كل عنصر تنزل عبر الماء بسرعات مختلفة، مما يسمح بفصلها. ^{[ 3 ]} ومن أمثلة أجهزة فصل الفحم من أوائل القرن العشرين ما يلي:

• جهاز "لوهريغ" أو "المكبس" ^{[ 3 ]} - يسحب المكبس الماء لأسفل عبر غربال دقيق، بحيث يرتفع الفحم الأخف وزنًا إلى سطح الماء بينما تبقى الشوائب الأثقل وزنًا. يتحرك سير ناقل مزود بمجداف على سطح الماء عندما يصل المكبس إلى أعلى ضغط، فيجرف الفحم ويدفعه إلى أسفل في قناة، بينما تُسحب الشوائب الأثقل وزنًا (مثل الأردواز) لأسفل على غربال مائل وتسقط في قناة باتجاه كومة الفحم. ^{[ 2 ] [ 3 ]}
• الحوض المتحرك أو "جهاز ستيوارت" - تطور هذا الجهاز بعد جهاز لوريج، ويتكون من حوض دائري كبير موضوع على سطح مائل. ^{[ 2 ]} تتحرك صفيحة معدنية مثقبة لأعلى ولأسفل حوالي 180 مرة في الدقيقة داخل الحوض. وتولد حركة الحوض ضغطًا مائيًا لأعلى. يُدفع الفحم الأخف وزنًا نحو أعلى الحوض، حيث تقوم مجاديف على سير ناقل بكشطه من سطح الماء وإدخاله عبر قناة لمزيد من المعالجة، بينما يميل الصخر الأثقل وزنًا إلى البقاء بالقرب من قاع الحوض وينزلق عبر بوابة خروج نحو كومة المخلفات. ^{[ 2 ] [ 3 ]}
• صناديق الغسل (المعروفة أيضًا باسم غسالات أحواض سكايف) - كانت صناديق الغسل تُستخدم لفصل قطع الفحم الصغيرة عن الشوائب الأثقل. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]} تعمل الحواجز (نتوءات منخفضة موضوعة أفقيًا مع تدفق الماء أسفل صندوق الغسل) على احتجاز الشوائب الأثقل مع السماح للفحم الأخف بالمرور.
• جهاز "كريست" لفصل الفحم - طُرح هذا الجهاز عام 1895، ^{[ 3 ] [ 24 ]} وكان عبارة عن صندوق مستطيل مائل. ^{[ 2 ]} تتحرك صفيحة حديدية مثقبة لأعلى ولأسفل داخل الصندوق بسرعة عالية، مما يُولّد ضغطًا مائيًا صاعدًا يسمح للصخور بالغرق نحو قاع الصندوق (والخروج عبر بوابة تصريف)، بينما يميل الفحم الأخف وزنًا إلى الطفو نحو سطح الماء (حيث يُنقل بواسطة سير ناقل ثم يُدفع عبر قناة لمزيد من المعالجة). ^{[ 3 ] [ 8 ]}
• غسالة الفحم "رايتر" - تم اختراعها قبيل عام 1900، وتستخدم غسالة الفحم "رايتر" سيرًا ناقلًا مزودًا بمجاديف لتمرير خليط الفحم فوق غربال حديدي دقيق النسيج. تميل الأوساخ وجزيئات الشوائب الصغيرة الأخرى إلى الغرق في قاع الماء وتمر عبر الغربال إلى خزان تجميع، بينما يطفو الفحم الأخف وزنًا في الماء حتى يخرج من الغسالة ويتم جمعه بواسطة سير ناقل. ^{[ 3 ]}
• جهاز فصل الفحم "الكستنائي" - كان هذا جهاز فصل فحم دائري آخر. يُستخدم لقطع الفحم بحجم حبة الكستناء أو أصغر، ويتكون قاع الجهاز من حوض دائري. تتحرك صفيحة حديدية مثقبة محدبة (أو مقعرة لأعلى) لأعلى ولأسفل في الماء، مما يُولد ضغطًا مائيًا لأعلى. الجزء العلوي من الجهاز عبارة عن حوض دائري دوار مزود برف حلزوني يدور حوله من الداخل. تدفع الصفيحة الحديدية الفحم الأخف وزنًا نحو سطح الماء، حيث يلتقطه الرف الحلزوني الدوار وينقله إلى أعلى الجهاز ثم إلى خارجه عبر قناة. أما الشوائب الأثقل وزنًا فتنزلق من الصفيحة الحديدية وتخرج عبر بوابة. ^{[ 3 ]}
• غسالة الفحم جيفري-روبنسون - كان هذا الجهاز مشابهًا في تصميمه لجهاز فصل الفحم المصنوع من خشب الكستناء، ولكن الماء كان يصل إلى أعلى الحوض العلوي بحيث يتم تدوير كل من الماء والفحم خارج الحوض (مسقطًا الفحم في وعاء تجميع). ^{[ 2 ] [ 8 ]}

في الفترة من عام 1936 إلى عام 1964، ارتفعت كمية الفحم المعالج في أجهزة الفصل الرطبة في الولايات المتحدة من 27 مليون طن سنوياً إلى 146 مليون طن سنوياً. ^{[ 1 ]}

استمر تطور تقنيات الفصل والفرز والتجعيد في القرن العشرين. تم تركيب أول جهاز فرز يعمل بالهواء المضغوط للفحم الناعم (بحجم حبة البازلاء وما دونها) في الولايات المتحدة عام ١٩١٦. ^{[ ١ ]} وشهدت أعوام ١٩٢٤ و١٩٣٢ و١٩٤١ ابتكاراتٍ هامة في مجال التنظيف الهوائي للفحم. ^{[ ١ ]} وفي عام ١٩٣٥، تم تقديم أول فاصل ذي وسائط كثيفة. ^{[ ١ ]} في هذه الفواصل الرطبة، تُضاف مادة كثيفة للغاية (مثل الماغنيتيت ) إلى خليط مُحرك من الفحم والماء. ^{[ ٣٤ ]} تتساقط المادة الكثيفة إلى قاع الخزان، دافعةً الماء والمواد الأخف وزنًا (مثل الفحم) إلى الأعلى لجمعها وتجفيفها. ^{[ ٣٤ ]} أنشأت شركة المناجم الحكومية الهولندية أول مصنع لمعالجة الفحم يستخدم الفصل بالوسائط الكثيفة على نطاق واسع عام ١٩٤٥، وبحلول عام ١٩٥٠، كانت هذه التقنية شائعة الاستخدام في الولايات المتحدة. ^{[ ١ ]}

في الوضع الأمثل، كانت كسارات الفحم تُوضع بحيث يكون سطحها مساويًا أو أدنى بقليل من مستوى فتحة المنجم، لكي تنقل الجاذبية الفحم إلى سطحها. ^{[ 3 ] [ 4 ]} وعندما يتعذر ذلك، كان يُرفع الفحم إلى أعلى سطح الكسارة. ^{[ 3 ] [ 4 ]} وكان يُوضع بالقرب منها غلاية وغرفة غلايات لتوفير الطاقة اللازمة للرافعة، والغربال المتحركة، والهزازات، والكسارات (مع أن الكهرباء تُستخدم في العصر الحديث)، ^{[ 8 ]} بالإضافة إلى غرفة محركات (لإيواء محرك الرافعة)، ومضخات وغرفة مضخات (لتزويد غسالات الفحم بالماء)، وبرج علوي (للرافعة). ^{[ 3 ] [ 4 ]} وكان ارتفاع محطة تكسير الفحم النموذجية غالبًا ثمانية أو تسعة طوابق، ^{[ 2 ]} وقد يصل ارتفاعها أحيانًا إلى 150 قدمًا أو أكثر. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

في مصانع تكسير الفحم النموذجية في مطلع القرن العشرين، كان الفحم يدخل المصنع من الطابق العلوي وينزلق على طاولة فرز مائلة قليلاً، حيث يقوم عمال التكسير بإزالة الشوائب الواضحة كالصخور وقطع الأردواز الكبيرة، ثم يرمونها عبر قنوات إلى كومة الفحم. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]} كما كان العمال يفصلون قطع الفحم النظيفة ويرسلونها عبر قناة منفصلة مخصصة للفحم النظيف لتكسيرها. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]} أما القطع المختلطة بالشوائب فكانت تُنقل عبر قناة ثالثة لتكسيرها وتنظيفها بشكل أكبر. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]}

في المستوى الثاني من الكسارة النموذجية، يُفرز الفحم فرزًا أوليًا. ينتقل الوقود فوق قضبان الفرز، حيث تنزل أحجام الفحم المختلفة عبر قنوات منفصلة. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 8 ]} بعد ذلك، يمر كل نوع من الفحم المفروز فرزًا أوليًا فوق "منخل فرز الألواح" (يُسمى أحيانًا "منخل الطين")، حيث يسقط الفحم المستدير من خلاله، بينما يمر لوح الطين المسطح فوقه ليسقط عبر قناة إلى كومة الفحم. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 8 ]} ثم يُفرز الفحم المار عبر منخل فرز الألواح بواسطة مناخل إضافية. بعض هذه المناخل الثانوية مصنوعة من حديد مسطح مثقب بفتحات أكبر حجمًا باتجاه الخلف (حيث يدخل الفحم) وفتحات أصغر باتجاه الأمام. كانت هذه المناخل المسطحة تُهزّ أحيانًا ذهابًا وإيابًا (ومن هنا جاء اسم "المناخل الهزازة")، والتي لم تقتصر وظيفتها على إزالة الأوساخ والكبريت من الفحم فحسب، بل ساهمت أيضًا في تفتيت كتل الفحم الكبيرة إلى أحجام أصغر وفرزها لمزيد من التنظيف والمعالجة. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 8 ]} وكانت هناك مناخل أخرى أسطوانية الشكل، تدور 10 دورات في الدقيقة وتؤدي نفس وظيفة المنخل الهزاز. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 8 ]} ويمكن أن تكون المناخل المسطحة والأسطوانية ذات غلاف واحد (منخل واحد) أو ذات غلافين (منخلان، الأول أو الداخلي ذو فتحات أكبر بينما الثاني ذو فتحات أصغر). ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 8 ]}

كان المستوى الثالث من الأعلى هو مستوى التكسير. في هذه المرحلة، كان معظم الفحم لا يزال على شكل كتل، وكان لا بد من تكسيره لإنتاج قطع أصغر وأكثر قابلية للتسويق. هنا، تقوم سلسلة من الكسارات أو البكرات المسننة المتشابكة بتكسير الفحم الكتلي إلى أحجام أصغر تدريجيًا. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 8 ]}

في المستوى الرابع، كان الفحم يُنظف من الشوائب بشكل إضافي. ^{[ 4 ]} في البداية، كان هذا يتم يدويًا في الغالب، ولكن بعد عام 1910، حلت المناخل والهزازات المحسّنة محلّ هذه الطريقة تدريجيًا. ^{[ 3 ]} على الرغم من أن عمال تكسير الفحم كانوا يعملون في جميع مستويات آلة التكسير، إلا أن معظم عمليات إزالة الشوائب يدويًا كانت تتم في هذا المستوى. ^{[ 4 ]} (كان يتم بعض الفرز في المستوى الأرضي لآلة التكسير، حيث كان العمال يعثرون على قطع جيدة من الفحم في الأعمدة ويعيدونها إلى مجرى الفحم "النظيف"). ^{[ 4 ]} قد ينتقل بعض الفحم إلى هذا المستوى مباشرة من المستوى الثاني، إذا كان صغيرًا بما يكفي، حيث أن المناخل والهزازات في هذا المستوى كانت قادرة فقط على التعامل مع الفحم بحجم البيضة وما دونه. ^{[ 2 ]} كانت هذه المنطقة من آلة التكسير هي أيضًا المكان الذي تعمل فيه معظم المناخل الجافة والهزازات الرطبة. ^{[ ٢ ]} في هذا المستوى، كان استخدام السيور الناقلة (مع أو بدون مجاديف أو مجارف) ضروريًا لنقل أنواع الفحم الأصغر حجمًا، حيث تتحرك معظم السيور بسرعة 33 قدمًا في الدقيقة للفحم الصغير و50 قدمًا في الدقيقة للأنواع الأكبر حجمًا. ^{[ ٢ ]} قد توجد مستويات متعددة للفرز والانتقاء في كسارة فحم واحدة، وذلك حسب كمية الفحم المراد معالجتها.

كان يتم استقبال الفحم والرماد على مستوى الأرض. وكان الرماد الجاف يُنقل من كسارة الفحم بواسطة سير ناقل أو عربة سكة حديد ويُلقى في مكان قريب. ^{[ 3 ] [ 4 ]} وفي بعض الأحيان، كان يُفصل الرماد الجاف الناعم جدًا عن الرماد الأثقل باستخدام الهواء المضغوط ويُدفع عبر أنابيب إلى كومة منفصلة. ^{[ 3 ]} أما الرماد الرطب فكان يُحفظ في خزانات الترسيب أو خلف سد لتخزين طين الفحم للسماح للجسيمات بالترسب من الماء. ^{[ 3 ] [ 8 ]} أما الفحم "النظيف"، الخارج من كسارة الفحم بعد فرزه إلى أحجامه المختلفة، فكان يُجمع في المقام الأول بواسطة عربات السكك الحديدية ثم يُنقل إلى السوق. ^{[ 4 ]}

• هوبر بريكر
• عمال تكسير الفحم في سانت نيكولاس

• الوسائط المتعلقة بكسارات الفحم على ويكيميديا ​​كومنز
• مرجع موسوعي لحقل فحم الأنثراسيت الشمالي في ولاية بنسلفانيا ، بنسلفانيا
• صور بتقنية HDR لكسارة الفحم المهجورة سانت نيكولاس على موقع فليكر ، بالقرب من مدينة ماهانوي، بنسلفانيا
• صور لكسارة الفحم القديمة سانت نيكولاس ، بالقرب من مدينة ماهانوي، بنسلفانيا
• صور من داخل كسارة فحم هوبر، المعروفة أيضًا باسم كسارة أشلي. مؤرشفة بتاريخ 8 يوليو 2011 على موقع Wayback Machine ، بالقرب من أشلي، بنسلفانيا.