Le charbon contient également des minéraux, qui se présentent principalement sous forme de particules ou de masses inorganiques cristallines et non cristallines. Un filon de charbon peut être composé de 50 pour cent de minéraux. Si la teneur en minéraux est supérieure à 50 %, la roche sera qualifiée de schiste carboné plutôt que de charbon. La plupart des charbons exploités contiennent moins de 20 % de matières minérales et de nombreux contrats de charbon exigent un rendement en cendres inférieur à 10 %, ce qui correspond approximativement (mais généralement moins) à la teneur réelle en matières minérales d’un charbon. Plus de 120 minéraux et composés inorganiques ont été documentés dans les charbons du monde entier (Finkelman, 1981 ; Vassilev et Vassileva, 1996 ; Ward, 2002 ; Schweinfurth et Finkelman, 2003).

Les minéraux dans le charbon peuvent être divisés en deux grandes catégories : (1) les minéraux qui proviennent de la tourbe initiale formant le charbon, appelés minéraux syngénétiques ou primaires, et (2) les minéraux diagénétiques ou secondaires, qui ont été introduits dans le charbon, remobilisés dans le charbon ou transformés à partir d’autres minéraux du charbon à n’importe quel moment après l’enfouissement de la tourbe initiale formant le charbon. Certains minéraux peuvent également se former dans le charbon par oxydation des sulfures et d’autres minéraux lorsque le charbon est exposé à la surface. Il s’agit de minéraux tertiaires. La plupart des minéraux tertiaires sont des transformations de minéraux qui sont déjà dans le charbon (Mackowsky, 1982 ; Renton, 1982 ; Vassilev et Vassileva, 1996 ; Ward, 2002).

Les minéraux syngénétiques ont tendance à être des particules minuscules (microns) intégrées dans la matrice du charbon. Les sources biogéniques de minéraux syngénétiques comprennent les plantes et les organismes présents dans les tourbes originales de formation du charbon. De nombreuses plantes incorporent des minéraux dans leurs structures. C’est le cas de la prêle commune, ou jonc de mer, qui incorpore de la silice dans ses tissus pour renforcer sa structure. Certains organismes qui vivent dans les tourbières, ou dont les restes sont transportés dans les tourbières, contiennent également des minéraux dans leurs structures corporelles (voir par exemple, Andrejko et autres, 1983).

Les minéraux détritiques, syngénétiques comprennent les argiles et autres sédiments transportés dans les tourbières charbonneuses lors des inondations. Les minéraux détritiques comprennent également la poussière et le limon transportés dans la tourbe par le vent. Les sédiments détritiques épais et concentrés forment les débris rocheux du charbon. L’apport de sédiments plus fins et moins concentrés est disséminé dans la tourbe formant le charbon, sans laminaire ou lit rocheux visible.

Un large éventail de précipités chimiques peut également se produire dans la tourbe par le biais de divers processus impliqués dans la peatification, notamment la réduction bactérienne des sulfates dans les eaux interstitielles de la tourbe.

Une fois qu’une tourbe est enfouie, l’introduction et la transformation des minéraux sont dites diagénétiques. Les minéraux diagénétiques ont tendance à être plus grossièrement cristallins que les minéraux syngénétiques. Après que le charbon ait atteint le stade de lignite, les minéraux diagénétiques ont tendance à se présenter sous forme de concentrations plus épaisses dans les tasseaux et les remplissages de fractures, qui sont visibles à l’œil nu. Cette distinction est importante, car les minéraux de remplissage de tasseaux sont plus faciles à éliminer du charbon que des minéraux syngénétiques et authigènes (Rao et Gluskoter, 1973 ; Mackowsky, 1982 ; Renton, 1982 ; Ward, 1989 ; van Krevelen, 1993).

La quantité, la taille des particules et le type de matière minérale dans le charbon influencent une grande variété d’utilisations, y compris la combustion pour la vapeur pour la production d’énergie électrique et la production de coke métallurgique pour fabriquer de l’acier. La compréhension des composants minéraux est non seulement importante pour les processus pratiques et la maintenance des équipements de combustion, mais aussi en raison des réactions chimiques qui se produisent pendant la combustion, et de la composition résultante des émissions et des résidus solides, en particulier dans les pays où la composition chimique des émissions ou des résidus est réglementée.

En savoir plus

Téléchargez les PDF ci-dessous pour vous aider à identifier les minéraux courants que l’on peut trouver dans le charbon, notamment : calcite, minéraux argileux, marcassite et pyrite, quartz, sidérite et sphalérite.