Kivihiili sisältää myös mineraaleja, jotka esiintyvät enimmäkseen epäorgaanisina, kiteisinä ja kiteytymättöminä hiukkasina tai massoina. Hiilisauma voi koostua jopa 50-prosenttisesti mineraaleista. Jos kiviaineksia on yli 50 prosenttia, kiveä kutsuttaisiin kivihiilen sijasta hiilipitoiseksi liuskekiveksi. Useimmissa louhituissa kivihiilissä on alle 20 prosenttia mineraaliainesta, ja monissa hiilisopimuksissa vaaditaan alle 10 prosentin tuhkapitoisuutta, joka on suunnilleen (mutta yleensä pienempi kuin) kivihiilen todellinen mineraaliainespitoisuus. Maailmanlaajuisesti kivihiilissä on todettu olevan yli 120 mineraalia ja epäorgaanista yhdistettä (Finkelman, 1981; Vassilev ja Vassileva, 1996; Ward, 2002; Schweinfurth ja Finkelman, 2003).

Kivihiilen mineraalit voidaan jakaa kahteen laajaan luokkaan: (1) mineraalit, jotka ovat peräisin alkuperäisestä kivihiiltä muodostavasta turpeesta, joita kutsutaan syngeneettisiksi tai primäärisiksi mineraaleiksi, ja (2) diageneettiset tai sekundääriset mineraalit, jotka on tuotu kivihiileen, uudelleen mobilisoituneet kivihiileen tai muuntuneet kivihiilen muista mineraaleista milloin tahansa sen jälkeen, kun alkuperäinen kivihiiltä muodostava turve on haudattu. Joitakin mineraaleja voi muodostua kivihiileen myös sulfidien ja muiden mineraalien hapettumisen kautta, kun kivihiili paljastuu pinnalla. Näitä kutsutaan tertiäärimineraaleiksi. Useimmat tertiäärimineraalit ovat kivihiilessä jo olevien mineraalien muunnoksia (Mackowsky, 1982; Renton, 1982; Vassilev ja Vassileva, 1996; Ward, 2002).

Syngeneettiset mineraalit ovat yleensä pieniä (mikrometriä) hiilen matriisiin upotettuja hiukkasia. Syngeenisten mineraalien biogeenisiin lähteisiin kuuluvat kasvit ja organismit alkuperäisissä hiiltä muodostavissa turpeissa. Monet kasvit sisällyttävät mineraaleja rakenteisiinsa. Esimerkkinä tästä on jouhivihvilä, joka sisällyttää kudoksiinsa piidioksidia luodakseen rakenteellista lujuutta. Jotkin organismit, jotka elävät turpeissa tai jotka kulkeutuvat turpeisiin tai joiden jäännökset kulkeutuvat turpeisiin, sisältävät myös mineraaleja ruumiinrakenteissaan (ks. esim. Andrejko ym. 1983).

Detriittisiin, syngeeneettisiin mineraaleihin kuuluvat savet ja muut sedimentit, jotka kulkeutuvat hiiltä muodostaviin turpeisiin tulvien aikana. Detritaalisiin mineraaleihin kuuluvat myös tuulen turpeeseen kuljettama pöly ja siltti. Paksut, konsentroituneet detritaaliset sedimentit muodostavat kivilajittumia kivihiilessä. Hienojakoisemmat, vähemmän konsentroituneet sedimentit ovat levinneet hiiltä muodostavaan turpeeseen ilman näkyviä kivilamelleja tai kerrostumia.

Turpeessa voi esiintyä myös monenlaisia kemiallisia saostumia erilaisissa turpeenmuodostukseen liittyvissä prosesseissa, kuten turpeen huokosvesien sulfaattien bakteeripelkistymisessä.

Kun turve on hautautunut, mineraalien kulkeutumisen ja muuttumisen sanotaan olevan diageneettistä. Diageeniset mineraalit ovat yleensä karkeakiteisempiä kuin syngeeniset mineraalit. Kun kivihiili on saavuttanut ruskohiilivaiheen, diageneettiset mineraalit esiintyvät yleensä paksumpina konsentraatioina raoissa ja halkeamien täytöissä, jotka ovat paljain silmin nähtävissä. Tämä ero on merkittävä, koska cleat-täytteiset mineraalit on helpompi poistaa kivihiilestä kuin syngeeniset, autigeeniset mineraalit (Rao ja Gluskoter, 1973; Mackowsky, 1982; Renton, 1982; Ward, 1989; van Krevelen, 1993).

Hiilen sisältämän mineraaliaineksen määrä, partikkelikoko ja tyyppi vaikuttavat monenlaisiin käyttötarkoituksiin, kuten polttoon höyryn tuottamiseksi sähköenergian tuotantoa varten ja metallurgisen koksin tuottamiseen teräksen valmistusta varten. Mineraalikomponenttien ymmärtäminen ei ole tärkeää ainoastaan käytännön prosessien ja polttolaitteiden kunnossapidon kannalta, vaan myös polton aikana tapahtuvien kemiallisten reaktioiden ja niistä aiheutuvien päästöjen ja kiinteiden jäännösten koostumuksen vuoksi, erityisesti maissa, joissa päästöjen tai jäännösten kemiallista koostumusta säännellään.

Learn more

Lataa alla olevat PDF-tiedostot, jotka auttavat tunnistamaan kivihiilessä esiintyviä yleisiä mineraaleja, kuten kalsiittia, savimineraaleja, markasiittia ja pyriittiä, kvartsia, sideriittia ja sfaleriittia.