Coal in zijn verschillende modificaties kan een kleur hebben van bruin tot zwart. Het is een goede brandstof, dus het wordt gebruikt bij de omzetting van thermische energie in elektrische energie. Het wordt gevormd als gevolg van de ophoping van plantenmassa en het passeren van fysische en chemische processen daarin.
Diverse modificaties van kolen
De ophoping van houtpulp in moerassige grond leidt tot de vorming van veen, dat de voorloper is van steenkool. De turfformule is vrij ingewikkeld, daarnaast is er geen specifieke stoichiometrische verhouding voor dit type steenkool. Droge turf bestaat uit koolstof-, waterstof-, zuurstof-, stikstof- en zwavelatomen.
Verder ondergaat turf onder langdurige blootstelling aan hoge temperaturen en hoge drukken als gevolg van het verloop van geologische processen, een aantal van de volgende steenkoolmodificaties:
- Bruinekool of bruinkool.
- Bitumen.
- Kolen.
- Antraciet.
Het eindproduct van deze keten van transformaties is hard grafiet of grafietachtige steenkool, met als formule pure koolstof C.
Carboonhout
Ongeveer 300 miljoen jaar geleden, tijdens het Carboon, was het grootste deel van het land van onze planeet bedekt met gigantische varenbossen. Geleidelijk stierven deze bossen uit en het hout verzamelde zich in de moerassige bodems waarop ze groeiden. Een grote hoeveelheid water en vuil zorgde voor obstakels voor de penetratie van zuurstof, zodat het dode hout niet uiteenviel.
Lange tijd bedekte nieuw dood hout de oudere lagen, waarvan de druk en temperatuur geleidelijk toenam. Bijbehorende geologische processen leidden uiteindelijk tot de vorming van steenkoolafzettingen.
Carboniseringsproces
De term "carbonisatie" verwijst naar de metamorfe transformatie van koolstof die gepaard gaat met een toename van de dikte van boomlagen, tektonische bewegingen en processen, evenals een toename van de temperatuur afhankelijk van de diepte van de lagen.
Toename van de druk verandert voornamelijk de fysieke eigenschappen van steenkool, waarvan de chemische formule ongewijzigd blijft. In het bijzonder veranderen de dichtheid, hardheid, optische anisotropie en porositeit ervan. Een temperatuurstijging verandert de formule van steenkool in de richting van een toename van het koolstofgeh alte en een afname van zuurstof en waterstof. Deze chemische processen leiden tot een toename van de brandstofkenmerken van steenkool.
Kolen
Deze modificatie van steenkool is zeer koolstofrijk, wat leidt tot een hoge warmteoverdrachtscoëfficiënt en leidt tot het gebruik ervan in de energie-industrie als de belangrijkste brandstof.
De kolenformule bestaat uitbitumineuze stoffen, waarvan de destillatie het mogelijk maakt er aromatische koolwaterstoffen uit te extraheren en een stof die bekend staat als cokes en die veel wordt gebruikt in metallurgieprocessen. Naast bitumineuze verbindingen zit er veel zwavel in steenkool. Dit element is de belangrijkste bron van luchtvervuiling door de verbranding van steenkool.
Kolen is zwart en brandt langzaam, waardoor een gele vlam ontstaat. In tegenstelling tot bruinkool is de calorische waarde hoger en bedraagt 30-36 MJ/kg.
De formule van steenkool heeft een complexe samenstelling en bevat veel verbindingen van koolstof, zuurstof en waterstof, evenals stikstof en zwavel. Zo'n verscheidenheid aan chemische verbindingen was het begin van de ontwikkeling van een hele richting in de chemische industrie - carbochemie.
Momenteel is steenkool bijna vervangen door aardgas en olie, maar twee belangrijke toepassingen blijven bestaan:
- hoofdbrandstof in thermische centrales;
- bron van cokes verkregen door zuurstofvrije verbranding van steenkool in gesloten hoogovens.
