ถ่านหินในการปรับเปลี่ยนต่างๆ สามารถมีสีจากสีน้ำตาลเป็นสีดำ เป็นเชื้อเพลิงที่ดี จึงนำไปใช้ในการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า มันเกิดขึ้นจากการสะสมของมวลพืชและการผ่านของกระบวนการทางกายภาพและเคมีในนั้น
การดัดแปลงถ่านหินต่างๆ
การสะสมของเนื้อไม้ในดินแอ่งน้ำทำให้เกิดพีทซึ่งเป็นสารตั้งต้นของถ่านหิน สูตรพีทค่อนข้างซับซ้อน นอกจากนี้ ไม่มีอัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์เฉพาะสำหรับถ่านหินประเภทนี้ พีทแห้งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน และกำมะถัน
นอกจากนี้ ถ่านหินพรุภายใต้การสัมผัสกับอุณหภูมิสูงและความดันสูงอันเป็นผลจากกระบวนการทางธรณีวิทยาเป็นเวลานาน ผ่านการดัดแปลงถ่านหินจำนวนหนึ่งดังต่อไปนี้:
- ถ่านหินสีน้ำตาลหรือลิกไนต์
- น้ำมันดิน
- ถ่านหิน
- แอนทราไซต์
ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของห่วงโซ่การเปลี่ยนแปลงนี้คือฮาร์ดกราไฟต์หรือถ่านหินคล้ายกราไฟต์ซึ่งมีสูตรคือคาร์บอนบริสุทธิ์ C.
ไม้ถ่าน
ประมาณ 300 ล้านปีก่อน ในช่วงยุคคาร์บอนิเฟอรัส ดินแดนส่วนใหญ่ในโลกของเราถูกปกคลุมด้วยป่าเฟิร์นขนาดยักษ์ ป่าเหล่านี้ค่อยๆ หมดไป และไม้ก็สะสมอยู่ในดินแอ่งน้ำที่พวกเขาเติบโต น้ำและสิ่งสกปรกจำนวนมากเป็นอุปสรรคต่อการซึมผ่านของออกซิเจน ดังนั้นไม้ที่ตายแล้วจึงไม่สลายตัว
เป็นเวลานานที่ไม้ที่เพิ่งตายใหม่ปกคลุมชั้นเก่า ๆ ความดันและอุณหภูมิที่ค่อยๆเพิ่มขึ้น กระบวนการทางธรณีวิทยาที่เกี่ยวข้องทำให้เกิดการสะสมของถ่านหินในที่สุด
กระบวนการคาร์บอนไดออกไซด์
คำว่า "คาร์บอนไนเซชั่น" หมายถึงการเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนที่สัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของความหนาของชั้นต้นไม้ การเคลื่อนที่และกระบวนการแปรสัณฐานของเปลือกโลก ตลอดจนการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิขึ้นอยู่กับความลึกของชั้นหิน
แรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในขั้นต้นจะเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพของถ่านหิน ซึ่งสูตรเคมียังคงไม่เปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น ความแข็ง แอนไอโซโทรปีเชิงแสง และความพรุน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนสูตรของถ่านหินไปสู่การเพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนและออกซิเจนและไฮโดรเจนที่ลดลง กระบวนการทางเคมีเหล่านี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของลักษณะเชื้อเพลิงของถ่านหิน
ถ่านหิน
การดัดแปลงถ่านหินนี้อุดมไปด้วยคาร์บอน ซึ่งนำไปสู่ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูงและนำไปสู่การใช้ในอุตสาหกรรมพลังงานเป็นเชื้อเพลิงหลัก
สูตรถ่านหินประกอบด้วยสารบิทูมินัสซึ่งกลั่นทำให้สามารถสกัดอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนและสารที่เรียกว่าโค้กซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการทางโลหะวิทยา นอกจากสารประกอบบิทูมินัสแล้ว ยังมีกำมะถันในถ่านหินอีกด้วย องค์ประกอบนี้เป็นแหล่งหลักของมลพิษทางอากาศจากการเผาไหม้ถ่านหิน
ถ่านหินมีสีดำและเผาไหม้อย่างช้าๆ ทำให้เกิดเปลวไฟสีเหลือง ซึ่งแตกต่างจากถ่านหินสีน้ำตาล ค่าความร้อนจะสูงกว่าและมีค่าเท่ากับ 30-36 MJ/กก.
สูตรถ่านหินมีองค์ประกอบที่ซับซ้อนและประกอบด้วยคาร์บอน ออกซิเจนและไฮโดรเจนจำนวนมาก รวมทั้งไนโตรเจนและกำมะถัน สารประกอบทางเคมีที่หลากหลายดังกล่าวเป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาทิศทางทั้งหมดในอุตสาหกรรมเคมี - คาร์โบเคมี
ปัจจุบันถ่านหินแข็งเกือบถูกแทนที่ด้วยก๊าซธรรมชาติและน้ำมันแล้ว แต่ยังคงมีการใช้งานที่สำคัญสองอย่าง:
- เชื้อเพลิงหลักในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน
- แหล่งที่มาของโค้กที่ได้จากการเผาไหม้ถ่านหินแข็งที่ปราศจากออกซิเจนในเตาหลอมแบบปิด