Węgiel kamienny

Węgiel jest jednym z najbardziej niezwykłych minerałów występujących na kuli ziemskiej. Po pierwsze jest skałą pochodzenia organicznego, czyli powstałą ze szczątków organizmów żywych. Po drugie, w przeciwieństwie do innych skał pali się, wydzielając dużo ciepła.

Węgiel, który był podstawowym paliwem w czasie rewolucji przemysłowej, przy­czynił się do rozwoju wielu gałęzi prze­mysłu. W skład węgla kamiennego wchodzi vvęgiel pierwiastkowy, który nadaje mu czarne za­barwienie, oraz łatwopalne gazy, czyli wodór, azot oraz tlen.

Pochodzenie węgla

Większość złóż węgla formowała się od 360 do 286 milionów lat temu i właśnie z tego powodu ten okres w dziejach Ziemi został nazwany karbonem.

Węgiel powstał na bagnistych obszarach, które w tamtych czasach porastały wilgotne lasy tropi­kalne. Drzewa z tamtego okresu w bardzo małym stopniu przypominały jednak te, które spotykamy współcześnie. Do największych należały gigan­tyczne paprocie, skrzypy i widłaki.

Szczątki obumarłych roślin opadały na dno bagnistych jeziorzysk lub lagun, gdzie z powodu małej ilości tlenu i odpowiednich bakterii, rozkładały się bardzo powoli. Zjawisko to można obser wować również współcześnie. W pierwszej fazi rozkładu gnijące rośliny zmieniają się w torf. Pro cesowi temu towarzyszy wydzielanie metani głównego składnika gazu ziemnego (90%), błot nego i kopalnianego.

Torf nie jest w stanie samoistnie przekształci się w węgiel. Jego pokłady muszą najpierw zosta poddane odpowiedniemu ciśnieniu. Pierwsz zgniatanie złóż torfu odbywa się pod ciężarer wciąż narastającej ilości obumarłych roślir Z warstwy torfu o grubości od 10 do 15 metró\ może powstać jednometrowa warstwa węgla.

Po zapełnieniu bagna przez substancję roślinne na złożach torfu osadzały się warstwy piasku i mutu. Następnie teren obniżał się, a wody morskie lub jeziorne ponownie go zalewały, dzięki czemu do­chodziło do kolejnego etapu akumulacji roślinnej. Cykl ten powtarzał się wielokrotnie, dlatego mó­wimy, że węgiel kamienny powstał w procesie sedymentacji cyklicznej. Doprowadziła ona do powstania licznych, oddzielonych od siebie inny­mi skałami osadowymi, pokładów węgla. Ich gru­bość różni się znacznie i wynosi od kilku milime­trów do kilku metrów.

Rodzaje węgla

Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje węgla w zależności od stopnia uwęglenia, czyli zaawan­sowania metamorfozy torfu.

Najmniej, bo tylko trzydzieści procent węgla pierwiastkowego zawiera torf. Węgiel brunatny, zawdzięczający swą nazwę charakterystycznemu kolorowi, jest surowcem bardziej przetworzonym i zawiera od trzydziestu do siedemdziesięciu pro­cent węgla pierwiastkowego. Przy spalaniu dymi, wydzielając stosunkowo mało ciepła.

Najwięcej energii uzyskać można z węgla ka­miennego, stąd jego duża popularność. Nie jest to skała jednorodna - ułożone naprzemiennie war­stwy błyszczące i matowe odpowiadają materiało­wi, z jakiego powstały. Błyszczące - to skamie­niałe drewno, matowe - drobne szczątki roślinne. W pokładach węgla kamiennego znajduje się rów­nież miękki, czarny pył, przypominający węgiel do rysowania. Najwięcej węgla pierwiastkowego -około 98% - zawiera antracyt. Jest to bardzo twar­da odmiana węgla kamiennego i w porównaniu z pozostałymi rodzajami pozbawiona substancji brudzących. Podczas spalania emituje bardzo dużo ciepła i mało dymu, jednak rozpalenie antracytu jest bardzo trudne.

Wykorzystanie węgla

Węgiel jest przede wszystkim popularnym surow­cem energetycznym. W niektórych domach do dziś używa się go do ogrzewania. Obecnie jednak większość węgla zużywana jest w przemyśle lub w elektrowniach. Zanim zaczęto wydobywać na szeroką skalę gaz ziemny, uzyskiwano go z węgla. Dzieje się tak do dziś w krajach pozbawionych naturalnych złóż gazu.

Produktem wysokotemperaturowego odgazo­wywania węgla kamiennego jest koks - paliwo niezbędne do wytapiania rud żelaza. Aby uzyskać koks, podgrzewa się węgiel w szczelnie zamknię­tych piecach koksowniczych. Bez dostępu tlenu nie dochodzi do spalania, a jedynie do wytrącenia lekkich olejów, związków amoniaku, smoły węg­lowej i gazu. Pozostała substancja to koks.

Węgiel jest również wykorzystywany w prze­myśle chemicznym. Związki amoniaku, smoła węglowa i lekkie oleje są niezbędne przy produk­cji barwników do tkanin, materiałów antyseptycz-nych, lekarstw, detergentów, środków zapacho­wych, nawozów, substancji niszczących chwasty oraz lakierów do paznokci, a nawet słodzików zawierających sacharynę.