Il carbone contiene anche minerali, che si presentano principalmente come particelle o masse inorganiche cristalline e non cristalline. Un filone di carbone può consistere fino al 50% di minerali. Con più del 50% di materia minerale, la roccia verrebbe definita scisto carbonaceo piuttosto che carbone. La maggior parte dei carboni estratti sono meno del 20 per cento di materia minerale, e molti contratti di carbone richiedono meno del 10 per cento di resa in cenere, che è approssimativamente (ma generalmente meno del) contenuto effettivo di materia minerale di un carbone. Più di 120 minerali e composti inorganici sono stati documentati nei carboni in tutto il mondo (Finkelman, 1981; Vassilev e Vassileva, 1996; Ward, 2002; Schweinfurth e Finkelman, 2003).

I minerali nel carbone possono essere divisi in due grandi categorie: (1) minerali che hanno avuto origine nella torba originale che forma il carbone, chiamati minerali singenetici o primari, e (2) minerali diagenetici o secondari, che sono stati introdotti nel carbone, rimobilizzati nel carbone, o trasformati da altri minerali nel carbone in qualsiasi momento dopo che la torba originale che forma il carbone è stata sepolta. Alcuni minerali possono anche formarsi nel carbone per ossidazione di solfuri e altri minerali quando il carbone è esposto in superficie. Questi sarebbero chiamati minerali terziari. La maggior parte dei minerali terziari sono trasformazioni di minerali che sono già nel carbone (Mackowsky, 1982; Renton, 1982; Vassilev e Vassileva, 1996; Ward, 2002).

I minerali singenetici tendono ad essere particelle minuscole (micron) incorporate nella matrice del carbone. Le fonti biogenetiche di minerali syngenetic includono le piante e gli organismi nelle torbe originali che formano il carbone. Molte piante incorporano minerali nelle loro strutture. Un esempio di questo è l’equiseto comune, o giunco spazzino, che incorpora silice nei suoi tessuti per fornire forza strutturale. Alcuni organismi che vivono o sono trasportati nelle torbe, o i cui resti sono trasportati nelle torbe contengono anche minerali nelle loro strutture corporee (vedi per esempio, Andrejko e altri, 1983).

I minerali detritici e syngenetici includono argille e altri sedimenti trasportati nelle torbe che formano il carbone durante le inondazioni. I minerali detritici includono anche polvere e limo trasportati nella torba dal vento. I sedimenti detritici spessi e concentrati formano le parti di roccia nel carbone. I sedimenti più fini e meno concentrati sono disseminati nella torba che forma il carbone senza una lamina di roccia visibile o un letto.

Nella torba può anche verificarsi una vasta gamma di precipitati chimici attraverso vari processi coinvolti nella torbiera, compresa la riduzione batterica dei solfati nelle acque dei pori della torba.

Una volta che la torba è sepolta, l’introduzione e la trasformazione dei minerali è detta diagenetica. I minerali diagenetici tendono ad essere più grossolanamente cristallini dei minerali singenetici. Dopo che il carbone ha raggiunto lo stadio di lignite, i minerali diagenetici tendono a presentarsi come concentrazioni più spesse nei riempimenti di fenditure e fratture, che sono visibili ad occhio nudo. Questa distinzione è significativa, perché i minerali cleat-filling sono più facili da rimuovere dal carbone che dai minerali singenetici e autigenici (Rao e Gluskoter, 1973; Mackowsky, 1982; Renton, 1982; Ward, 1989; van Krevelen, 1993).

La quantità, la dimensione delle particelle e il tipo di materia minerale nel carbone influenzano un’ampia varietà di usi, tra cui la combustione per il vapore per la produzione di energia elettrica e la produzione di coke metallurgico per fare acciaio. La comprensione dei componenti minerali è importante non solo per i processi pratici e la manutenzione delle apparecchiature di combustione, ma anche per le reazioni chimiche che si verificano durante la combustione, e la composizione risultante delle emissioni e dei residui solidi, soprattutto nei paesi in cui la composizione chimica delle emissioni o dei residui è regolata.

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Scarica i PDF qui sotto per aiutarti a identificare i minerali comuni che si possono trovare nel carbone, tra cui: calcite, minerali di argilla, marcasite e pirite, quarzo, siderite e sfalerite.