Въглища и кокс
- вид изкопаемо гориво, образувано от части от древни растения под земята без достъп на кислород. Международното наименование на въглерод идва от лат. carbō („въглища“). Въглищата са първото изкопаемо гориво, използвано от човека. Той позволи индустриалната революция, която от своя страна помогна за развитието на въгледобивната промишленост, като й предостави по-модерна технология.
Средно изгарянето на един килограм от този вид гориво отделя 2,93 kg CO2 и произвежда 6,67 kWh енергия или при 30% ефективност 2,0 kWh електроенергия. През 1960 г. въглищата осигуряват около половината от световното производство на енергия, до 1970 г. техният дял е паднал до една трета. Използването на въглища се увеличава в периоди на високи цени на петрола и друга енергия.
Образуване на въглен
За образуването на въглища е необходимо обилно натрупване на растителна маса. В древните торфени блата, започвайки от девонския период (преди около 416 милиона години), се натрупват органични вещества, от които се образуват изкопаеми въглища без достъп на кислород. Повечето търговски находища на изкопаеми въглища датират от този период, въпреки че съществуват и по-млади находища. Възрастта на най-древните въглища се оценява на около 300-400 милиона години.
Въглищата се образуват, когато гниещият растителен материал се натрупва по-бързо, отколкото може да се разложи от бактерии. Идеалната среда за това се създава в блатата, където застоялата вода, обеднена на кислород, възпрепятства жизнената активност на бактериите и по този начин предпазва растителната маса от пълно унищожаване. На определен етап от процеса отделящите се при него киселини възпрепятстват по-нататъшната активност на бактериите. Така се появява торфът - изходният продукт за образуванетовъглища. Ако след това бъде погребан под други находища, тогава торфът се компресира и, губейки вода и газове, се превръща във въглища.
Под натиска на слоеве седименти с дебелина 1 км, от 20-метров слой торф се получава слой кафяви въглища с дебелина 4 метра. Ако дълбочината на заравяне на растителен материал достигне 3 километра, тогава същият слой торф ще се превърне в слой въглища с дебелина 2 метра. На по-голяма дълбочина, около 6 километра, и при по-висока температура 20-метров слой торф се превръща в слой антрацит с дебелина 1,5 метра.
В резултат на движението на земната кора въглищните пластове претърпяха повдигане и нагъване. С течение на времето повдигнатите части са унищожени поради ерозия или спонтанно запалване, докато понижените са запазени в широки плитки басейни, където въглищата са най-малко 900 метра над земната повърхност. Образуването на най-дебелите въглищни пластове е свързано с участъци от земната кора, които за значителен период от време - в продължение на милиони години - са били подложени на постепенно тектонично потъване със скоростта на натрупване на торф на повърхността. В някои случаи, като например в Hat Creek (англ.) бълг. (Канада), дебелината на един въглищен пласт може да достигне 500 m или повече.
Антрацитът е най-старият от изкопаемите въглища, въглища с най-висока степен на въглища. Характеризира се с висока плътност и гланц. Съдържа 95% въглерод. Използва се като твърдо висококалорично гориво (калоричност 6800-8350 kcal/kg). Те имат най-висока калоричност, но се запалват лошо. Те се образуват от въглища с повишаване на налягането и температурата на дълбочина около 6 километра.
Въглища
Въглищата са седиментна скала, която е продукт на дълбразлагане на растителни остатъци (дървесни папрати, хвощове и клубни мъхове, както и първите голосеменни). Повечето находища на въглища са се образували през палеозоя, главно през карбона, преди около 300-350 милиона години. Според химичния състав въглищата са смес от високомолекулни полициклични ароматни съединения с висока масова част на въглерода, както и вода и летливи вещества с малки количества минерални примеси, които образуват пепел при изгаряне на въглища. Изкопаемите въглища се различават по съотношението на компонентите си, което определя топлината им на изгаряне. Редица органични съединения, които съставляват въглищата, имат канцерогенни свойства.
Съдържанието на въглерод в черните въглища, в зависимост от техния клас, варира от 75% до 95%. Те съдържат до 12% влага (3-4% вътрешна), поради което имат по-висока калоричност в сравнение с кафявите въглища. Те съдържат до 32% летливи вещества, поради което се запалват добре. Образува се от кафяви въглища на дълбочина около 3 километра.
Въглища за морава
Кафявите въглища са твърди изкопаеми въглища, образувани от торф, съдържат 65-70% въглерод, имат кафяв цвят, най-младите изкопаеми въглища. Използва се като местно гориво, както и като химическа суровина. Те съдържат много вода (43%) и поради това имат ниска калоричност. Освен това те съдържат голям брой летливи вещества (до 50%). Те се образуват от мъртви органични остатъци под натиска на товара и под въздействието на повишена температура на дълбочина от порядъка на 1 километър.
Въгледобив
Методите за добив на въглища зависят от дълбочината на неговото възникване. Разработването се извършва по открит метод във въглищни мини, ако дълбочината на въглищния пласт не енадвишава 100 метра. Има и чести случаи, когато при все по-голямо задълбочаване на въглищна яма е допълнително изгодно да се разработи въглищно находище по подземен метод. Мините се използват за извличане на въглища от големи дълбочини. Най-дълбоките мини в България добиват въглища от ниво малко над 1200 метра. Наред с въглищата, въглищните находища съдържат много видове георесурси, които имат потребителско значение. Те включват вместими скали като суровина за строителната индустрия, подземни води, метан от въглищни пластове, редки и микроелементи, включително ценни метали и техните съединения. Например, някои въглища са обогатени с германий.
Маркиране с въглища
Въглищата, подобно на петрола и газа, са органични вещества, които бавно се разлагат от биологични и геоложки процеси. Основата на образуването на въглища са растителните остатъци. В зависимост от степента на трансформация и специфичното количество въглерод във въглищата се разграничават четири негови вида: кафяви въглища, каменни въглища, антрацити и графити. В западните страни има малко по-различна класификация - съответно лигнитни въглища, суббитуминозни въглища, битуминозни въглища, антрацити и графити.
Маркировка на въглища - създадена с цел рационално промишлено използване на въглища. Въглищата се разделят на марки и технологични групи; Това подразделение се основава на параметри, които характеризират поведението на въглищата в процеса на топлинно въздействие върху тях. българската класификация е различна от западната.