Cărbunele(rocă sedimentară)
Cărbunele este o rocă sediementară de culoare brun - neagră cu proprietăţi combustibile formată prin (carbonizare) îmbogăţirea ăn carbon (în condiţiile lipsei oxigenului) a resturilor unor plante din epocile geologice. Procesul de incarbonizare a plantelor preistorice s-a produs cu milioane de ani în urmă, prin două procese mai importante: faza biochimică şi faza geochimică. Datorită energiei termice ridicate degajate prin ardere huila mai poartă numele de aurul negru. Materia iniţială de bază din care ia naştere cărbunele sunt resturi de plante fosile, care constau mai ales din feriga uriaşă (Pteridopsida sau Polypodiopsida) care în urmă cu 400 de milioane de ani alcătuia adevărate păduri, azi feriga are între 9000 şi 12000 de varietăţi. După moartea lor aceste plante se scufundau în mlaştină unde fiind izolate de aerul atmosferic, urmând o serie de procese anaerobe, în primele faze se formează turba. Prin migraţia mărilor aceste mlaştini au fost acoperite cu sedimente, creându-se temperaturi şi presiuni ridicate, care intensifică procesele de incarbonizare, presiunea elimină apa din turbă astfel ia naştere cărbunele brun. Dacă aceste presiuni mari persistă mai departe se continuă eliminarea apei din cărbunele brun rezultând cărbunii cu cea mai mare putere calorifică, huila şi în final antracitul care este în acelaşi timp şi cărbunele cel mai vechi. La antracit procentul de carbon ajunge la 90 - 96 %. Zăcămintele de huilă s-au format cu cca. 280 - 345 milioane de ani în urmă, constituind azi una dintre principalele resurse energetice ale globului. Cărbunele brun este un cărbune mai tânăr formându-se în perioada terţiară în urmă cu 2,5 - 65 milioane de ani.
Compoziţia:
În tehnică, compoziţia cărbunilor se exprimă parţial în elemente chimice, carbon (C),hidrogen (H),azot (N),oxigen (O) şi sulf(S), parţial în substanţe ca masa minerală şi umiditatea.
Compoziţia se poate exprima ca:
- masă organică, care conţine C, H, N, O şi S din combinaţiile organice;
- masă combustibilă (en:DAF - dry, ash free), care conţine şi S din combinaţiile minerale (pirite), care arde şi el, adică tot ce arde - ceea ce nu arde (masa minerală plus umiditatea) este balastul;
- masă anhidră, care conţine şi masa minerală, adică tot, mai puţin apa;
- masa uscată la aer (masa pentru analiză), care conţine şi umiditatea de constituţie şi cea higroscopică, compoziţie folosită în determinările de laborator, fiind stabilă;
- masa iniţială (en:raw), care conţine şi umiditatea de îmbibaţie, adică compoziţia cărbunelui introdus în focare.
În timpul încălzirii, din cărbune se degajă gaze combustibile, numite materii volatile. Cu cât se degajă mai multe materii volatile, cu atât cărbunele se aprinde mai uşor. Prin aprindere şi ardere cărbunele degajă căldură. Cantitatea de căldură eliberată prin arderea completă a unui kilogram de combustibil (aici cărbune) este puterea calorifică (sau căldura de ardere) a combustibilului, care în SI se exprimă în MJ/kg. În practică, utilă este puterea calorifică inferioară (Qi).
