Ugljen
Ugljen, kao vrsta fosilnog goriva, je crna ili crno-smeđa, sedimentna stijena, sa
sadržajem ugljika od 30% (lignit) do 98% (antracit), pomiješanog s malim
količinama sumpornih i dušikovih spojeva. Nastao je raspadanjem i kompakcijom
biljne tvari u močvarama tijekom milijuna godina. Ugljen se vadi u ugljenokopima, a
primarno se upotrebljava kaogorivo.
Nastanak ugljena
Ugljen je organskog podrjetla, uglavnom biljnog, a u manjoj mjeri životinjskog.
Razlikujemo dvije faze nastanka ugljena:
1. U
prvoj fazi
nakupljena organska tvar taloži se u slatkovodnim sredinama
i redukcijskim uvjetima. Tada dolazi do truljenja organskih ostataka djelovanjem ograničene
količine kisika i aerobnih bakterija, te gnjiljenja i raspadanja djelovanjem anaerobnih
bakterija. Tako organski ostatci postupno prelaze u humusne tvari itreset.
2.
Druga faza
ili
pougljenjivanje
zbiva se nakon slijeganja tla i prekrivanja treseta
nanosima pijeska i gline, pod utjecajem fizikalnih i kemijskih činitelja
(povišenitlak i temperatura, djelovanje mineralnih primjesa, kemijski učinak plinova). To je
proces redukcije i kompakcije u kojem se i dalje istiskuje voda, a treset počinje pretvorbu
u lignit (ili po nekim klasifikacijama u mekani smeđi ugljen). Nastavkom dehidratacije stvara
se (tvrdi) smeđi, zatim kameni ugljen, a na kraju eventualnoantracit. Pri povišenoj temperaturi
i povišenom tlaku može nastati grafit.
Ugljenonosni bazeni su depresije i uleknuća (uglavnom sinklinale), u kojima su taložine
često sinsedimentacijske i mogu doseći iznimno velike debljine (cijela serija do nekoliko
stotina metara). Građa bazena najčešće je karakterizirana manje ili više poremećenim
sinklinalama, sinklinorijima i tektonskim grabama.
Obzirom na položaj, ugljena serija može biti
otkrivena, poluotkrivena
i
pokrivena
.
Unutar cijele serije može biti jedno ili više ležišta. Dijelovi ležišta koji su istraženi, ograničeni
i određeni za otkopavanje označuju se kao polja. Stupanj ugljenonosnosti polja iskazuje se
masom ugljena na 1 m³, a stupanj ugljenonosnosti bazena u tonama na 1 km³.
Podjela ugljena
Ugljen možemo podijeliti na
prirodni
i
umjetni
.
Prirodni ugljen nastaje milijunima godina procesom koji se
zove karbonizacija ili
pougljenjivanje
.
Posebnim postupkom može se proizvesti i umjetni ugljen tako da se organska materija
zagrijava bez prisustva zraka. Taj proces se zove suha destilacija. Pri suhoj destilaciji
uz umjetni ugljen kao čvrsti proizvod nastaju još i plinoviti i tekući prizvodi koji se
koriste kao sirovine za kemijsku industriju. Koks je najpoznatija vrsta umjetnog
ugljena. Ima veliku primjenu u industriji jer je zbog visokog
sadržaja ugljika kvalitetno gorivo i dobro redukcijsko sredstvo. Drugi česti primjer,
koji se ranije puno upotrebljavao u kućanstvima, je drveni ugljen.
Razlike među pojedinim
vrstama ugljena
potječu od različite ishodišne tvari, ali nastaju i
tijekom niza biokemijskih, geokemijskih i geoloških pretvorbi te tvari.
S obzirom na
sastav ishodišne tvari
ugljen može biti
humusni
,
sapropelitni
ili
liptobiolitni
. Na
Zemlji ima najviše humusnog ugljena, dok su sapropelitni i liptobiolitni rjeđi.
1. Humusni ugljen nastaje od ligninsko-celuloznog tkiva viših biljaka. To je ogrjevni
ugljen, slojevit, trakaste teksture i ne sadrži mnogo bitumena.
2. Sapropelitni ugljen potječe od sapropela, ostataka nižih
organizama, fitoplanktona i zooplanktona. Ishodišne su tvari bile bjelančevine i masti,
a nastali proizvod bitumen. Razlikuju se
pravi sapropeliti
i
saprokoliti
. U sapropelite
spadaju ugljeni kenel i boghed.
3. Liptobiolitni ugljen nastao je od otpornih ostataka viših biljaka. On ne sadrži dijelove
lingninsko-celuloznih tkiva. Obično je homogen u cijeloj svojoj masi.
Postoje
smolni
i
kutikulski liptobioti
. Glavni su
predstavnici disodil, piropisit i rabdopisit.
S obzirom na stupanj karbonizacije razlikuju se dvije velike skupine: kameni ugljen (plameni,
plinski, kovački, koksni, polumasni, mršavi, antracit) i smeđi ugljen(lignit, zemljasti, obični,
sjajni) te treset koji se ne smatra pravim ugljenom. Ugljen se može razlikovati po geološkoj
starosti i po primjeni (energetski i tehnološki). Najmlađi je treset, pa smeđi ugljen. Kameni
ugljen je stariji, a antracit je najstarija vrsta ugljena.
Kemijski sastav ugljena
Ugljen je složena smjesa tvari koja se sastoji od različitih ugljikovih i drugih spojeva.
Organski spojevi su gorivi dio, a mineralne primjese i voda (vlaga) negorivi dio ugljena koji
