Kopalne odmiany węgla

Węglami kopalnymi są: szungit, antracyt, węgiel kamienny, węgiel brunatny i torf. Węgle kopalne to skały osadowe powstałe w wyniku gromadzenia się i późniejszego przeobrażenia szczątków roślinnych, które złożone są z szeregu związków organicznych i mineralnych składników nieorganicznych a także i z wody. Węgle kopalne zawierają w swoim składzie kilka pierwiastków podstawowych, którymi są: węgiel, tlen, wodór, azot i siarka, a obok nich mogą także występować śladowe ilości pierwiastków rzadkich, jak np. arsen, uran czy german .
Ciepły i wilgotny klimat, który panował na Ziemi w minionych epokach geologicznych, sprzyjał rozwojowi niezwykle bujnej roślinności. Gigantyczne drzewa rosły na bagnistych terenach, wśród takich drzew rozwijały się także inne rośliny, głównie zielone, jak np. skrzypy i paprocie. Drzewa zwalone z różnych, przyczyn na podłoże, wraz z rosnącą poniżej roślinnością zieloną, tworzyły olbrzymie zbiorowiska butwiejącej i rozkładającej się materii. Miejsca takie były następnie przysypywane przez piasek i podtapiane co pewien czas przez rzeki, nanoszące przy okazji glinę i żwir. Miliony lat, które upłynęły od tamtej epoki, był to czas potrzebny dla powolnego rozkładu owych szczątków. Obok czasu przeobrażaniu się sprzyjały też: brak dostępu powietrza, podwyższona temperatura i podwyższone ciśnienie. Lotne produkty powstałe z rozkładających się składników drewna wydzielały się stopniowo z miejsca składowania. Pozostałość, która nie była w stanie unieść się w postaci gazu przekształcała się stopniowo w substancje coraz bogatsze w węgiel i przetrwała aż do naszych czasów w postaci węgli kopalnych. Można zatem wyraźnie wskazać dwie fazy procesu uwęglania, którymi są faza biochemiczna i faza geochemiczna.
W zależności od rodzaju pierwotnej materii roślinnej wyróżnia się trzy podstawowe grupy węgli kopalnych, czyli humolity, sapropelity i liptobiolity. Humolity, czy inaczej węgle humusowe powstały z ze szczątków flory lądowej, są najbardziej w przyrodzie rozpowszechnione i najważniejsze pod względem gospodarczym. Sapropelity tworzyły się ze szczątków flory wodnej, głównie glonów, występują obecnie jako przewarstwienia i soczewki wśród węgli humusowych. Liptobiolity powstały z nagromadzenia żywiczno - woskowych składników roślin.
Szungit zawiera największą ilość węgla pierwiastkowego, bo nawet do 98%. Jest to czarny, intensywnie błyszczący, choć bezpostaciowy rodzaj węgla kopalnego. Szungit jest odporny na działanie czynników chemicznych. Wykorzystywany jest on głównie w przemyśle chemicznym. Występuje w północno-zachodniej części Rosji, Kanadzie, Szwecji i Indiach.
Około 90-97% węgla pierwiastkowego zawiera antracyt. Antracyt jest zbitą i twardą skałą, o czarnej lub szarej barwie. Obok węgla zawiera on także niewielkie ilości węglowodorów, czasem również pirytu i kwarcu. Bryły antracytu mają szklisty, półmetaliczny połysk. Antracyt nie ma zdolności spiekania ani własności koksujących, charakteryzuje go za to wysokie ciepło spalania i duże przewodnictwo elektryczne. Te przedstawione własności determinują jego zastosowanie. Jest on bowiem używany jako: wysokokaloryczne paliwo, surowiec do wyrobu elektrod, surowiec do produkcji barwników, czy też wyrobów przemysłu gumowego. Antracyt wykorzystują także huty i koksownie. Występuje na Ukrainie, w USA, Czechach, Chinach, Francji, Belgii, Niemczech, Kanadzie, Australii, Wielkiej Brytanii oraz na Syberii. Złoża tego węgla znajdują się również w Polsce, ale obecnie jego wydobycie nie jest prowadzone.
Węgiel kamienny ma w swoim składzie chemicznym między 75 a 92 % węgla pierwiastkowego. Nie jest on jednorodny, wyróżnia się kilka odmian petrograficznych, różniących się połyskiem i twardością. Odmianami tymi są: witryn, czyli węgiel błyszczący, klaryn - węgiel półbłyszczący, duryn - węgiel matowy oraz fuzyn - węgiel włóknisty. Węgiel kamienny jest powszechnie wykorzystywany jako paliwo energetyczne i surowiec chemiczny. Węgiel ten jest różnicowany ze względu na swoje właściwości technologiczne, a podstawę dla sklasyfikowania stanowią takie kryteria jak np.: zawartość części lotnych, spiekalność , ciepło spalania, ciśnienie rozprężania, itp. Wyróżnia się 10 rodzajów węgla kamiennego: płomienny, gazowo-płomienny, gazowy, gazowo-koksowy, orto-koksowy, meta-koksowy, semi-koksowy, chudy, antracytowy i antracyt.
Węgiel płomienny zawiera dużo części lotnych, nie ma wcale lub ma bardzo słabą zdolność do spiekania. Spala się długim, silnie świecącym płomieniem. Węgiel gazowo-płomienny charakteryzuje duża zawartość części lotnych i średnia zdolność spiekania. Węgiel gazowy dość znacznie spiekalny, wydaje dużo gazu i smoły. Węgiel gazowo-koksowy jest dobrze spiekalny. Rozpręża się przy średnim ciśnieniu, a wydaje dużo gazu i smoły. Węgiel orto-koksowy to typowy węgiel koksowy, zawierający średnią ilość części lotnych i rozprężający się w wysokim ciśnieniu. Węgiel meta-koksowy jest dobrze spiekalny i ma duże ciśnienie rozprężania. Węgiel semi-koksowy zawiera niewiele substancji lotnych, jest słabo spiekalny, ma średnie ciśnienie rozprężania. Węgiel chudy zawiera tylko niewielką część substancji lotnych, brak mu albo ma słabą spiekalność, pali się krótkim płomieniem. Węgiel antracytowy charakteryzuje mała zawartość części lotnych i brak mu zdolności spiekania. Antracyt zawiera bardzo niewiele substancji lotnych i brak mu zdolności spiekania, jest wykorzystywany jako paliwo specjalne.
Na świecie węgiel kamienny wydobywa się dwiema metodami: metodą odkrywkową lub metodą głębinową. Metodą odkrywkową można wydobywać głównie węgiel zlokalizowany płytko, ale wydobycie nią prowadzi do wielkiej degradacji środowiska. Metodą głębinową wydobywa się znacznie większą część produkcji węgla kamiennego. Niewątpliwą zaletą tej metody jest możliwość pozyskiwania węgla także ze złóż znajdujących się pod obszarami silnie zurbanizowanymi. Wydobycie może odbywać się także ze złóż głęboko położonych pod powierzchnią ziemi, bo nawet ok. 1 km.
Węgiel brunatny zawiera w sobie około 70% pierwiastka węgla. Stosowany jest również jako paliwo, ale podczas spalania wydziela znacznie mniejszą ilość ciepła niż węgiel kamienny czy antracyt. Odróżnia się kila rodzajów węgli brunatnych: węgle twarde (subbitumiczne), węgle miękkie i węgle ksylitowe.
Węgle subbitumiczne są dość zwięzłe i kaloryczne. Wśród nich różnicuje się jeszcze węgle błyszczące i węgle matowe. Węgle miękkie są mniej zwięzłe niż poprzednie. Po wysuszeniu łatwo rozsypują się w małe kawałki. Mają mniejszą kaloryczność . wśród nich wyróżniono węgle ziemiste i łupkowe. Węgle ksylitowe, nazywane też węglami lignitowymi, lub po prostu lignitami, charakteryzuje wyraźnie do dziś zachowana w budowie struktura drewna.
Eksploatacyjne pokłady tego surowca znajdują się w: Polsce, Turcji, Rosji, Niemczech, Australii i USA. Współcześnie jego wydobycie stale spada.
Najmniej węgla pierwiastkowego zwiera torf, bo ok. 60%. Ma on barwę ciemnobrunatną. Najczęściej możnego odnaleźć na dnach bagien. Wykorzystywany jest jako: opał, podściółka dla bydła, nawóz albo też jako materiał izolacyjny w budownictwie. Węgiel ten znalazł także swoje miejsce w lecznictwie, np. w postaci kąpieli borowinowych, czy leczniczych preparatów torfowych, określanych wspólną nazwą preparatów prof. Tołpy.

Bibliografia:
1. Ilnicki P., Torfowiska i torf, Wyd. AR w Poznaniu 2002
2. http://pl.wikipedia.org/
3. Rotnicki J., Chemia ogólna dla techników niechemicznych, Państwowe Wydawnictwa Szkolnictwa Zawodowego, Warszawa 1963
4. http://www.dami.pl/~chemia