Węgiel kamienny to skała osadowa która powstała na drodze akumulacji substancji roślinnej w odpowiednich warunkach środowiskowo - klimatycznych, przez długi czas ulegała długotrwałym procesom metamorfozy biogenicznej na poziomie odkrytego torfowiska, a w dalszej kolejności procesom metamorfozy geochemicznej zachodzącej w historii geologicznej. Węgiel kamienny to skała wykorzystywana głównie jako cenne źródło ciepła i energii, stosowana już od pierwszego wieku naszej ery.

Węgiel kamienny jako jeden z węgli należących do grupy kopalnych, zawiera 78 - 92% pierwiastka węgla C (węgiel kamienny obejmuje także antracyt, zawierający do 97% węgla). Skała osadowa jaką jest węgiel kamienny charakteryzuje się niejednorodną budową; zawiera kilka składników (tzw. odmian petrograficznych) różniących się między sobą takimi cechami jak połysk i twardość. Węgiel kamienny charakteryzuje się barwą czarną, kruchością, zwartością. Podczas spalania pojawia się błyszczący długo płomień. Surowiec taki jak węgiel kamienny zaliczany jest do węgli humusowych, posiada niejednorodną strukturę, jest to mieszanina stanowiąca kilka odmian, które często tworzą pojedyncze pasma. Surowiec ten pochodzenia naturalnego jest jednym z najcenniejszych pod względem energetyczno - chemicznym. Pochodzi z procesu niszczenia martwych szczątków roślin w wyniku złożonych przemian biochemicznych, geofizycznych i geochemicznych, zachodzących w okresie karbonu, permu i trzeciorzędu. Można wyróżnić cztery rodzaje skał nazywanych węglowymi (tzw. makrolitypy):

• Węgiel błyszczący

• węgiel semi- błyszczący

• węgiel matowy

• węgiel włóknisty

Skała osadowa jaką jest węgiel składa się w 75 - 95% z C, 2,5 - 5,5% z H, 2,5 - 18% z O, z S, N i innych składników mineralnych przejawiających się w ilościach znacznie mniejszych, ponadto także z wody (1 - 8%). Skała ta w odróżnieniu od innych skał spala się wydzielając przy tym dużo ciepła i dużo energii. Węgiel kamienny obrabia się go na drodze koksowania tzw. suchej destylacji węgla, to znaczy w procesie wysokotemperaturowego (około 1000°C) odgazowywania zachodzącego w piecach koksowniczych bez dostępu powietrza. Podczas tego procesu dochodzi do powstania koksu, gazu koksowniczego, wody pogazowej i smoły pogazowej. Węgiel zalicza się do nielicznych minerałów, które w odróżnieniu od innych skał spalają się, wydzielając dużo ilości energii w postaci ciepła.

Najpierw węgiel kamienny służył głównie jako paliwo, a ciągu rozwoju przemysłu zaczęto go także wyzyskiwać w coraz to nowszych dziedzinach gospodarki. Jest on głównie podstawowym surowcem dla otrzymywania energii, ponadto ma szerokie zastosowanie w przemyśle chemicznym.

Węgiel kamienny, który się wydobywa złożony jest głównie z węgla pierwiastkowego C, co sprawia, że ma on czarny kolor, dodatkowo zawiera gazy: wodór (H2), tlen (O2), azot (N2).

Kierując się użytecznością węgla kamiennego dla celów energetycznych i technologicznych opracowano przeróżne podziały węgla kamiennego. Klasyfikacja oparta na właściwościach technologicznych węgla jest najczęściej stosowana, określa zawartość w węglu składników lotnych, ciepło spalania węgla, jego spiekalność i ciśnienie rozprężenia. Klasyfikacja polska przedstawia dziesięć typów węgla kamiennego:

1. Antracyt42.

2. Węgiel antracytowy.

3. Węgiel chudy.

4. Węgiel semi - koksowy.

5. Węgiel meta - koksowy.

6. Węgiel orto-koksowy.

7. Węgiel gazowo-koksowy.

8. Węgiel gazowy.

9. Węgiel gazowo-płomienny.

10.Węgiel płomienny.

Zastosowanie:

• węgiel kamienny jest jedynym w swoim rodzaju surowcem w przemyśle energetycznym oraz ma zastosowanie w starych mechanizmach ogrzewających gospodarstwa

• jest cennym surowcem dla przemysłu chemicznego

• zanim pojawiła się w użyciu gaz ziemny, otrzymywano go właśnie z węgla

• jest cennym surowcem dla przemysłu chemicznego, służy do produkcji kosmetyków i pestycydów

• są szeroko wyzyskiwane produkty przetwarzania węgla - smoła węglowa nadaje się do wytwarzana materiałów wybuchowych, rozpuszczalników, leków, aromatów do ciast, tłuszczów i środków do pielęgnacji, odzyskany z węgla amoniak również jest często wyzyskiwany

• pochodne węgla kamiennego, obejmujące związki amoniaku, smołę i lekkie oleje, są niezastąpione w produkcji barwników do tkanin, lekarstw, środków zapachowych, nawozów, środków ochrony roślin i do wielu innych dziedzin gospodarki

• węgiel kamienny jest ma wielką przyszłość jako paliwo w światowej gospodarce energetycznej, węgiel ten spełnia główne warunki jakie stawiane są współczesnym paliwom energetycznym, do których zalicza się: dostępność w skali globalnej, użyteczność poprzez produkcję elektryczności oraz możliwość bycia paliwem niegroźnym dla środowiska

Węgiel kamienny jest istotnym paliwem wyzyskiwanym bezpośrednio podczas spalania lub po obróbce chemicznej dla celów energetycznych. Stanowi od przeszło kilku stuleci podstawowe źródło energii pierwotnej, a dla niejednego kraju świata zadecydował o jego rozwoju gospodarczym i cywilizacyjnym. W drugiej połowie XX wieku zmienia się nagle i wyraźnie sytuacja na światowym rynku produkcji i wyzyskiwania węgla kamiennego. Zasoby węgla kamiennego szacuje się na ok. 300-400 lat. Mogą się szybko skończyć jego pokłady jako, że nie ma sobie równych - stanowi najtańsze źródło energetyczne. Wydobywany metodą głębinową węgiel kamienny znajdujący się głęboko pod powierzchnią ziemi wymaga budowy specjalnych szybów i zwożenia pracujących górników wraz ze sprzętem w głąb.

Występowanie

Największe złoża węgla kamiennego szacuje się na Stany Zjednoczone (m.in. takie stany jak: Wirginia, Pensylwania, Ohio, Kentucky), w Rosji i dawnych republikach radzieckich (m.in. zagłębia: Leńskie, Tunguskie, Kuźnieckie, Peczorskie) także w Chinach (zwł. prowincja Shanxi). Najwięksi potentaci w przemyśle węgla kamiennego to również Australia (Nowa Pd. Walia, Queensland), Kanada (głównie prowincja Alberta), Niemcy (m.in. zagłębia: Ruhry i Saary), Republika Południowej Afryki (głównie Transwal), Wielka Brytania (zagłębia: Yorkshire, Derbyshire, Durham i inne), Indie (głównie dorzecze rzeki Damodar), a także i Polska (Zagłębia Górnośląski, Dolnośląski i Lubelski).

Węgiel a środowisko

Spalaniu węgla towarzyszy emisja pyłów i szkodliwych gazów. W przypadku braku urządzeń oczyszczających spalenie 1 mln ton węgla kamiennego średniej jakości powoduje emisję około 20 000 t pyłów, 35 000 t SO2, 6000 t NOx, a także 2 mln ton CO2, którego nie potrafimy się pozbyć. Poza tym na wysypiska trafia około 300 000 ton popiołów.

Największym zagrożeniem środowiska jest emisja dwutlenku siarki i tlenków azotu powodująca kwaśne deszcze, które niszczą życie w akwenach, dewastują olbrzymie obszary lasów i powodują korozję konstrukcji metalowych i niszczenie budynków. Roczne straty z tego powodu w Europie sięgają wielu miliardów dolarów. Nie do oszacowania są ogromne straty spuścizny kulturalnej - zniszczone pomniki, rzeźby i budowle, w szczególności z piaskowca oraz marmuru.

Wydobycie 3 mln ton węgla spalanych rocznie w elektrowni o mocy 1000 MW(e) powoduje średnio śmierć 3 górników pod ziemią, a podczas jego transportu również zdarzają się wypadki śmiertelne. Według danych zebranych w różnych krajach szacuje się, że typowa elektrownia węglowa o mocy 1000 MW(e) powoduje przedwczesną śmierć 100-500 osób rocznie. Liczba zgonów zależy od wielu czynników, takich jak jakość spalanego węgla, stopień oczyszczania spalin, gęstość zaludnienia w pobliżu elektrowni i warunki meteorologiczne. W USA liczbę ofiar śmiertelnych energetyki węglowej ocenia się na 25000, a w Wielkiej Brytanii na 2000 rocznie.

Największe masowe zatrucia spalinami wydarzyły się w Dolinie Mozy (Belgia, 1952 r.), w Donora (Pensylwania, 1948 r.), w Londynie (1952 r.) oraz w Nowym Jorku (lata 1953, 1963, 1966). W Londynie w grudniu 1952 roku z powodu szczególnie niekorzystnych warunków meteorologicznych (inwersja temperatury), w ciągu kilku dni zmarło 3900 osób.

---