Uhlie vo svojich rôznych modifikáciách môže mať farbu od hnedej po čiernu. Je to dobré palivo, preto sa využíva pri premene tepelnej energie na elektrickú energiu. Vzniká ako výsledok akumulácie rastlinnej hmoty a prechodu fyzikálnych a chemických procesov v nej.
Rôzne úpravy uhlia
Akumulácia drevnej miazgy v bažinatej pôde vedie k tvorbe rašeliny, ktorá je prekurzorom uhlia. Vzorec rašeliny je pomerne komplikovaný, navyše pre tento typ uhlia neexistuje žiadny špecifický stechiometrický pomer. Suchá rašelina sa skladá z atómov uhlíka, vodíka, kyslíka, dusíka a síry.
Rašelina pri dlhodobom vystavení vysokej teplote a vysokému tlaku v dôsledku priebehu geologických procesov podlieha viacerým nasledujúcim úpravám uhlia:
- Hnedé uhlie alebo lignit.
- Bitumen.
- Uhlie.
- Antracit.
Konečným produktom tohto reťazca transformácií je tvrdý grafit alebo uhlie podobné grafitu, ktorého vzorec je čistý uhlík C.
Uhličité drevo
Asi pred 300 miliónmi rokov, v období karbónu, bola väčšina našej planéty pokrytá obrovskými papraďovými lesmi. Postupne tieto lesy odumierali a drevo sa hromadilo v močaristých pôdach, na ktorých rástli. Veľké množstvo vody a nečistôt vytváralo prekážky pre prenikanie kyslíka, takže mŕtve drevo sa nerozkladalo.
Čerstvo odumreté drevo po dlhú dobu pokrývalo staršie vrstvy, ktorých tlak a teplota sa postupne zvyšovali. Pridružené geologické procesy nakoniec viedli k vytvoreniu uhoľných ložísk.
Proces karbonizácie
Pojem „karbonizácia“označuje metamorfnú premenu uhlíka spojenú so zväčšovaním hrúbky vrstiev stromov, tektonickými pohybmi a procesmi, ako aj so zvyšovaním teploty v závislosti od hĺbky vrstiev.
Zvýšenie tlaku mení predovšetkým fyzikálne vlastnosti uhlia, ktorého chemický vzorec zostáva nezmenený. Mení sa najmä jeho hustota, tvrdosť, optická anizotropia a pórovitosť. Zvýšenie teploty mení samotný vzorec uhlia smerom k zvýšeniu obsahu uhlíka a zníženiu kyslíka a vodíka. Tieto chemické procesy vedú k zvýšeniu palivových vlastností uhlia.
Uhlie
Táto úprava uhlia je veľmi bohatá na uhlík, čo vedie k vysokému koeficientu prestupu tepla a vedie k jeho použitiu v energetickom priemysle ako hlavné palivo.
Vzorec uhlia pozostáva zbitúmenové látky, ktorých destilácia z nej umožňuje extrahovať aromatické uhľovodíky a látku známu ako koks, ktorá je široko používaná v metalurgických procesoch. Okrem bitúmenových zlúčenín je v uhlí veľa síry. Tento prvok je hlavným zdrojom znečistenia ovzdušia spaľovaním uhlia.
Uhlie je čierne a horí pomaly, pričom vytvára žltý plameň. Na rozdiel od hnedého uhlia je jeho výhrevnosť vyššia a dosahuje 30-36 MJ/kg.
Vzorec uhlia má zložité zloženie a obsahuje veľa zlúčenín uhlíka, kyslíka a vodíka, ako aj dusíka a síry. Takáto rozmanitosť chemických zlúčenín bola začiatkom vývoja celého smeru v chemickom priemysle - karbochémie.
V súčasnosti bolo čierne uhlie takmer nahradené zemným plynom a ropou, ale naďalej existujú dve dôležité využitia:
- hlavné palivo v tepelných elektrárňach;
- zdroj koksu získaného bezkyslíkovým spaľovaním čierneho uhlia v uzavretých vysokých peciach.
