De soorten kolen: samenstelling, gebruik en energiewaarde

Steenkool is een sedimentair zwart of donkerbruin gesteente dat qua samenstelling varieert. Sommige soorten steenkool verbranden heter en schoner, terwijl andere een hoog vochtgehalte en verbindingen bevatten die bijdragen aan zure regen en andere vervuiling bij verbranding.

Kolen van verschillende samenstelling worden gebruikt als een brandbare fossiele brandstof voor het opwekken van elektriciteit en het produceren van staal over de hele wereld. Volgens de is het de snelst groeiende energiebron ter wereld in de 21e eeuw Internationaal Energieagentschap (IEA)

Geologische processen en rottend organisch materiaal creëren steenkool gedurende duizenden jaren. Het wordt gewonnen uit ondergrondse formaties of 'naden', door ondergrondse tunnels of door grote delen van het aardoppervlak te verwijderen. De afgegraven steenkool moet worden schoongemaakt, gewassen en verwerkt om het voor commercieel gebruik voor te bereiden.

China produceert momenteel meer steenkool dan enig ander land ter wereld, hoewel de bewezen reserves op de vierde plaats staan ​​achter de VS, Rusland en India. Het IEA schat dat het wereldwijde aanbod tot 2020 met ongeveer 0,6 procent moet toenemen.

Australië staat bovenaan de wereldwijde lijst van exporteurs, met 298 miljoen ton steenkool overzee in 2010. Indonesië en Rusland staan ​​op de tweede en derde plaats en exporteren respectievelijk 162 en 109 miljoen ton. De VS werd wereldwijd vierde, met datzelfde jaar 74 miljoen ton buiten zijn grenzen verscheept.

Zuid-Afrika is het meest afhankelijk van steenkool en haalt 93 procent van zijn elektrische energie uit deze energiebron. China en India zijn ook sterk afhankelijk van steenkool voor aanzienlijke hoeveelheden van hun energie, respectievelijk 79 en 69 procent. De VS haalt 45 procent van zijn elektriciteit uit deze bron en staat op de 11e plaats op de wereldwijde lijst van landen die stroom opwekken uit deze bron.

Moeilijk versus Zacht: Steenkool valt in twee hoofdgroepen categorieën: hard en zacht. Zachte steenkool is ook bekend als bruinkool of bruinkool. China produceert meer dan drie keer meer steenkool dan enig ander land. De maar liefst 3.162 miljoen ton harde steenkool geproduceerd door China daalt de productie van de tweede en derde gerangschikte producenten - de VS met 932 miljoen ton en India met 538 miljoen metrische ton.

Duitsland en Indonesië binden bijna voor de eer van de hoogste eer bij de productie van zachte bruinkool. Deze landen groeven respectievelijk 169 miljoen en 163 miljoen ton.

Cokes versus Stoom: Cokeskool, ook bekend als metallurgische steenkool, heeft een laag zwavel- en fosforgehalte en is bestand tegen hoge hitte. Cokeskool wordt in ovens gevoerd en onderworpen aan zuurstofvrije pyrolyse, een proces dat de steenkool verwarmt ongeveer 1.100 graden Celsius, smelt het en verdrijft vluchtige verbindingen en onzuiverheden om te vertrekken pure koolstof. De hete, gezuiverde, vloeibaar gemaakte koolstof stolt tot brokken die "cokes" worden genoemd en die samen met ijzererts en kalksteen in een hoogoven kunnen worden gebracht om staal te produceren.

Stoomkool, ook bekend als thermische kool, is geschikt voor de productie van elektrische energie. Stoomkool wordt gemalen tot een fijn poeder dat snel brandt op hoge temperaturen en wordt gebruikt in energiecentrales om water te verwarmen in ketels die stoomturbines draaien. Het kan ook worden gebruikt om huizen en bedrijven van ruimteverwarming te voorzien.

Alle soorten steenkool bevatten vaste koolstof, die opgeslagen energie en verschillende hoeveelheden vocht, as, vluchtige stoffen, kwik en zwavel levert. Omdat de fysische eigenschappen en de kwaliteit van kolen sterk variëren, moeten kolengestookte elektriciteitscentrales worden ontworpen om deze te huisvesten de specifieke eigenschappen van de beschikbare grondstoffen en om de uitstoot van verontreinigende stoffen zoals zwavel, kwik en dioxines.

Steenkool geeft thermische energie of warmte af bij verbranding, samen met koolstof en as. As bestaat uit mineralen zoals ijzer, aluminium, kalksteen, klei en silica, evenals sporenelementen zoals arseen en chroom.

Het opgeslagen energiepotentieel in kolen wordt beschreven als de "calorische waarde", "verwarmingswaarde" of "warmte-inhoud". Het wordt gemeten in Britse thermische eenheden (Btu) of millijoule per kilogram (MJ / kg). Een Btu is de hoeveelheid warmte die ongeveer 0,12 Amerikaanse gallons - een pond water - met 1 graad Fahrenheit op zeeniveau zal verwarmen. MJ / kg staat voor de hoeveelheid energie die is opgeslagen in een kilogram. Dit is een uitdrukking van energiedichtheid voor brandstoffen gemeten op basis van gewicht.

De internationale standaardorganisatie ASTM (voorheen American Society for Testing and Materials) heeft een rangschikkingsmethode uitgegeven voor het classificeren van steenkoolkwaliteiten die zijn gevormd uit biologisch afbreekbare humusachtige turfstoffen en organisch materiaal of vitriniet. De rangorde van kolen is gebaseerd op niveaus van geologische metamorfose, vaste koolstof en calorische waarde. Het is bekend als ASTM D388–05 Standaardclassificatie van kolen volgens rang.

Als algemene regel geldt: hoe harder de steenkool, hoe hoger de energiewaarde en rang. De vergelijkende rangorde van vier verschillende soorten steenkool, van de dichtste koolstof en energie tot de minste dichtheid, is als volgt: