Rocks

Steenkool



Wat is steenkool en hoe vormt het zich?


Bitumineuze kolen: Bitumineuze steenkool is meestal een gestreepte sedimentair gesteente. Op deze foto ziet u heldere en saaie banden van kolenmateriaal horizontaal georiënteerd over het specimen. De heldere banden zijn goed geconserveerd houtachtig materiaal, zoals takken of stengels. De saaie banden kunnen mineraal materiaal bevatten dat in het moeras is gewassen door stromen, houtskool geproduceerd door branden in het moeras, of afgebroken plantmaterialen. Dit exemplaar is ongeveer drie centimeter breed (7,5 centimeter). Foto door de West Virginia Geological and Economic Survey.

Wat is steenkool?

Steenkool is een organisch sedimentair gesteente dat ontstaat uit de ophoping en het behoud van plantaardig materiaal, meestal in een moerasomgeving. Steenkool is een brandbaar gesteente en is, samen met olie en aardgas, een van de drie belangrijkste fossiele brandstoffen. Steenkool heeft een breed scala aan toepassingen; het belangrijkste gebruik is voor de opwekking van elektriciteit.

Kolenvormende omgevingen: Een algemeen diagram van een moeras, dat laat zien hoe waterdiepte, bewaarcondities, plantentypes en plantproductiviteit kunnen variëren in verschillende delen van het moeras. Deze variaties zullen verschillende soorten steenkool opleveren. Illustratie door de geologische en economische enquête van West Virginia.

Turf: Een massa recent opgehoopt tot gedeeltelijk gecarboniseerd plantenresten. Dit materiaal is op weg om steenkool te worden, maar de bron van plantenresten is nog steeds gemakkelijk herkenbaar.

Rock & Mineral Kits: Koop een rots-, mineraal- of fossielenpakket voor meer informatie over aardse materialen. De beste manier om over rotsen te leren, is door monsters beschikbaar te hebben voor testen en onderzoek.

Hoe vormt kolen zich?

Steenkool wordt gevormd door de ophoping van plantenresten, meestal in een moerasomgeving. Wanneer een plant sterft en in het moeras valt, beschermt het stilstaande water van het moeras het tegen verval. Moeraswateren hebben meestal een tekort aan zuurstof, wat zou reageren met het plantafval en het zou rotten. Dit gebrek aan zuurstof zorgt ervoor dat plantenresten blijven bestaan. Bovendien overleven insecten en andere organismen die het plantafval op het land kunnen consumeren, niet goed onder water in een zuurstofarme omgeving.

Om de dikke laag plantenresten te vormen die nodig is om een ​​steenkoollaag te produceren, moet de snelheid van de accumulatie van plantenresten groter zijn dan de snelheid van verval. Zodra een dikke laag plantenresten is gevormd, moet deze worden begraven door sedimenten zoals modder of zand. Deze worden meestal in het moeras gewassen door een overstromende rivier. Het gewicht van deze materialen comprimeert het plantafval en helpt bij de omzetting ervan in steenkool. Ongeveer tien voet plantafval zal samenpersen tot slechts één voet steenkool.

Plantenresten hopen zich heel langzaam op. Dus het verzamelen van tien voet plantenresten zal lang duren. De vijftig voet plantenresten die nodig zijn om een ​​steenkoollaag van vijf voet dik te maken, zou duizenden jaren nodig hebben om zich op te hopen. Gedurende die lange tijd moet het waterniveau van het moeras stabiel blijven. Als het water te diep wordt, zullen de planten van het moeras verdrinken, en als de waterafdekking niet wordt gehandhaafd, zullen de plantenresten rotten. Om een ​​steenkoollaag te vormen, moeten de ideale omstandigheden van perfecte waterdiepte zeer lang worden gehandhaafd.

Als u een scherpzinnige lezer bent, vraagt ​​u zich waarschijnlijk af: "Hoe kunnen vijftig voet plantenresten zich ophopen in water dat slechts een paar voet diep is?" Het antwoord op die vraag is de belangrijkste reden dat de vorming van een steenkoollaag een zeer ongewone gebeurtenis is. Het kan alleen optreden onder een van twee omstandigheden: 1) een stijgend waterniveau dat perfect gelijke tred houdt met de snelheid van de opeenhoping van plantenresten; of 2) een afnemend landschap dat perfect gelijke tred houdt met de snelheid van de opeenhoping van plantenresten. De meeste kolenlagen worden gevormd onder voorwaarde # 2 in een deltaomgeving. Op een delta worden grote hoeveelheden riviersedimenten afgezet op een klein deel van de aardkorst, en het gewicht van die sedimenten veroorzaakt de verzakking.

Om een ​​steenkoollaag te vormen, moeten perfecte omstandigheden van accumulatie van plantenresten en perfecte verzakkingscondities voorkomen in een landschap dat deze perfecte balans gedurende zeer lange tijd behoudt. Het is gemakkelijk te begrijpen waarom de omstandigheden voor het vormen van steenkool slechts een klein aantal keren in de geschiedenis van de aarde hebben plaatsgevonden. De vorming van een steenkool vereist het samenvallen van zeer onwaarschijnlijke gebeurtenissen.

Rang
(Van laagste
naar hoogste)
eigenschappen
TurfEen massa recent opgehoopt tot gedeeltelijk gecarboniseerd plantenresten. Turf is een organisch sediment. Begrafenis, verdichting en coalificatie zullen het transformeren in steenkool, een rots. Het heeft een koolstofgehalte van minder dan 60% op een droge asvrije basis.
BruinkoolBruinkool is de laagste rang van steenkool. Het is een turf dat is getransformeerd in een rots, en die rots is een bruinzwarte steenkool. Bruinkool bevat soms herkenbare plantstructuren. Per definitie heeft het een verwarmingswaarde van minder dan 8300 Britse thermische eenheden per pond op een minerale-stofvrije basis. Het heeft een koolstofgehalte tussen 60 en 70% op een droge asvrije basis. In Europa, Australië en het VK worden sommige bruinkool op laag niveau "bruinkool" genoemd.
Sub bitumineusSubbitumineuze kool is een bruinkool die is onderworpen aan een verhoogd niveau van organisch metamorfisme. Dit metamorfisme heeft een deel van de zuurstof en waterstof in de steenkool verdreven. Dat verlies levert kolen op met een hoger koolstofgehalte (71 tot 77% op droge asvrije basis). Subbitumineuze kool heeft een verwarmingswaarde tussen 8300 en 13000 Britse thermische eenheden per pond op een minerale-stofvrije basis. Op basis van de verwarmingswaarde wordt het onderverdeeld in subbitumineuze A, subbitumineuze B en subbitumineuze C-rangen.
bitumineuzeBitumineus is de meest voorkomende rang van steenkool. Het is goed voor ongeveer 50% van de in de Verenigde Staten geproduceerde steenkool. Bitumineuze kool wordt gevormd wanneer een subbitumineuze kool wordt onderworpen aan verhoogde niveaus van organisch metamorfisme. Het heeft een koolstofgehalte tussen 77 en 87% op een droge asvrije basis en een verwarmingswaarde die veel hoger is dan bruinkool of subbitumineuze kool. Op basis van vluchtige inhoud worden bitumineuze kolen onderverdeeld in bitumineuze bitumineuze, medium-vluchtige bitumineuze en hoog-vluchtige bitumineuze. Bitumineuze kool wordt vaak "zachte kool" genoemd; deze aanduiding is echter een term voor de leek en heeft weinig te maken met de hardheid van de rots.
AnthraciteAntraciet is de hoogste rang van steenkool. In tegenstelling tot andere soorten kolen, wordt het meestal beschouwd als een metamorf gesteente. Het heeft een koolstofgehalte van meer dan 87% op een droge asvrije basis. Antracietkool heeft in het algemeen de hoogste stookwaarde per ton op een minerale-stofvrije basis. Het wordt vaak onderverdeeld in semi-antraciet, antraciet en meta-antraciet op basis van het koolstofgehalte. Antraciet wordt vaak "steenkool" genoemd; dit is echter de term van een leek en heeft weinig te maken met de hardheid van de rots.

Antraciet kolen: Antraciet is de hoogste rang van steenkool. Het heeft een heldere glans en breekt met een semi-conchoidale breuk.

Wat is kolen "rang"?

Plantafval is een breekbaar materiaal in vergelijking met de minerale materialen die andere rotsen vormen. Omdat plantenresten worden blootgesteld aan de hitte en druk van begraven, verandert het in samenstelling en eigenschappen. De "rang" van een steenkool is een maat voor hoeveel verandering heeft plaatsgevonden. Soms wordt de term "organisch metamorfisme" gebruikt voor deze verandering.

Op basis van samenstelling en eigenschappen worden kolen toegewezen aan een rangorde die overeenkomt met hun niveau van organisch metamorfisme. De basis rangschikking is samengevat in de tabel hier.

Bruinkool: De laagste rang van steenkool is "bruinkool". Het is turf dat is samengeperst, ontwaterd en gelithificeerd tot een rots. Het bevat vaak herkenbare plantstructuren.

Wat zijn de toepassingen van steenkool?

Elektriciteitsproductie is het primaire gebruik van steenkool in de Verenigde Staten. Het grootste deel van de in de Verenigde Staten gedolven kolen wordt naar een energiecentrale getransporteerd, tot een zeer kleine deeltjesgrootte verpletterd en verbrand. Warmte van de brandende steenkool wordt gebruikt om stoom te produceren, die een generator verandert om elektriciteit te produceren. Het grootste deel van de elektriciteit die in de Verenigde Staten wordt verbruikt, wordt gemaakt door steenkool te verbranden.

Kolencentrale: Foto van een energiecentrale waar kolen worden verbrand om elektriciteit te produceren. De drie grote stapels zijn koeltorens waar water dat wordt gebruikt in het elektriciteitsproductieproces wordt gekoeld voordat het opnieuw wordt gebruikt of in het milieu terechtkomt. De emissiestreaming van de meest rechtse stapel is waterdamp. De verbrandingsproducten van het verbranden van de steenkool worden vrijgegeven in de lange, dunne stapel aan de rechterkant. Binnen die stapel zit een verscheidenheid aan chemische sorptiemiddelen om vervuilende gassen te absorberen die tijdens het verbrandingsproces worden geproduceerd. Beeldauteursrecht iStockphoto / Michael Utech.

Steenkool heeft vele andere toepassingen. Het wordt gebruikt als warmtebron voor productieprocessen. Bakstenen en cement worden bijvoorbeeld geproduceerd in ovens die worden verwarmd door de verbranding van een straal poederkool. Steenkool wordt ook gebruikt als energiebron voor fabrieken. Daar wordt het gebruikt om stoom te verwarmen, en de stoom wordt gebruikt om mechanische apparaten aan te drijven. Enkele decennia geleden werd de meeste steenkool gebruikt voor ruimteverwarming. Sommige kolen worden nog steeds op die manier gebruikt, maar andere brandstoffen en met kolen geproduceerde elektriciteit worden nu in plaats daarvan gebruikt.

Cokesproductie blijft een belangrijk gebruik van steenkool. Cokes wordt geproduceerd door steenkool onder gecontroleerde omstandigheden te verwarmen in afwezigheid van lucht. Dit verdrijft een deel van de vluchtige materialen en concentreert het koolstofgehalte. Cokes wordt vervolgens gebruikt als een koolstofrijke brandstof voor metaalverwerking en andere toepassingen waarbij een bijzonder heet brandende vlam nodig is.

Steenkool wordt ook gebruikt bij de productie. Als steenkool wordt verwarmd, kunnen de geproduceerde gassen, teers en residuen worden gebruikt in een aantal productieprocessen. Kunststof, dakbedekking, linoleum, synthetisch rubber, insecticiden, verfproducten, medicijnen, oplosmiddelen en synthetische vezels bevatten allemaal enkele van steenkool afgeleide verbindingen. Steenkool kan ook worden omgezet in vloeibare en gasvormige brandstoffen; deze toepassingen van steenkool zijn echter hoofdzakelijk experimenteel en worden op kleine schaal uitgevoerd.

Bekijk de video: 3. Steenkool en aardolie (Oktober 2020).