Въглищата в различните си модификации могат да имат цвят от кафяв до черен. Това е добро гориво, така че се използва за преобразуване на топлинна енергия в електрическа енергия. Образува се в резултат на натрупването на растителна маса и протичането на физични и химични процеси в нея.
Различни модификации на въглища
Натрупването на дървесна маса в блатиста почва води до образуването на торф, който е предшественик на въглищата. Формулата на торфа е доста сложна, освен това няма специфично стехиометрично съотношение за този вид въглища. Сухият торф се състои от въглерод, водород, кислород, азот и серни атоми.
Освен това, торфът при продължително излагане на висока температура и високо налягане, произтичащи от хода на геоложките процеси, претърпява редица от следните модификации на въглища:
- Кафеви въглища или лигнит.
- Битум.
- Въглища.
- Антрацит.
Крайният продукт от тази верига от трансформации е твърд графит или подобни на графит въглища, чиято формула е чист въглерод C.
Въглеродна дървесина
Преди около 300 милиона години, през карбона, по-голямата част от земята на нашата планета е била покрита с гигантски папратови гори. Постепенно тези гори изчезнаха, а дървесината се натрупва в блатистите почви, върху които те растяха. Голямо количество вода и мръсотия създават пречки за проникването на кислород, така че мъртвата дървесина не се разлага.
Дълго време новосъздадената дървесина покриваше по-старите слоеве, чието налягане и температура постепенно се увеличаваха. Свързаните геоложки процеси в крайна сметка доведоха до образуването на въглищни находища.
Процес на карбонизация
Терминът "карбонизация" се отнася до метаморфната трансформация на въглерода, свързана с увеличаване на дебелината на дървесните слоеве, тектонски движения и процеси, както и повишаване на температурата в зависимост от дълбочината на пластовете.
Увеличаването на налягането основно променя физическите свойства на въглищата, чиято химическа формула остава непроменена. По-специално, неговата плътност, твърдост, оптична анизотропия и порьозност се променят. Повишаването на температурата променя самата формула на въглищата към увеличаване на съдържанието на въглерод и намаляване на кислорода и водорода. Тези химични процеси водят до повишаване на горивните характеристики на въглищата.
Въглища
Тази модификация на въглищата е много богата на въглерод, което води до висок коефициент на топлопреминаване и води до използването му в енергийната индустрия като основно гориво.
Формулата за въглища се състои отбитумни вещества, чиято дестилация дава възможност за извличане на ароматни въглеводороди и вещество, известно като кокс, което се използва широко в металургичните процеси. Освен битумни съединения, във въглищата има много сяра. Този елемент е основният източник на замърсяване на въздуха от изгаряне на въглища.
Въглищата са черни и горят бавно, създавайки жълт пламък. За разлика от кафявите въглища, неговата калоричност е по-висока и възлиза на 30-36 MJ/kg.
Формулата на въглищата има сложен състав и съдържа много съединения на въглерод, кислород и водород, както и азот и сяра. Такова разнообразие от химични съединения е началото на развитието на цяло направление в химическата промишленост - карбохимия.
В момента каменните въглища са почти заменени от природен газ и нефт, но продължават да съществуват две важни приложения:
- основно гориво в ТЕЦ;
- източник на кокс, получен чрез безкислородно изгаряне на каменни въглища в затворени доменни пещи.
