Węgiel zawiera również minerały, które występują głównie jako nieorganiczne krystaliczne i niekrystaliczne cząstki lub masy. Pokład węgla może składać się nawet w 50 procentach z minerałów. Przy zawartości ponad 50 procent substancji mineralnych, skałę określa się mianem łupków węglowych, a nie węgla. Większość wydobywanych węgli ma mniej niż 20 procent substancji mineralnej, a wiele umów węglowych wymaga mniej niż 10 procent popiołu, co w przybliżeniu (ale zazwyczaj mniej niż) odpowiada rzeczywistej zawartości substancji mineralnej w węglu. Ponad 120 minerałów i związków nieorganicznych zostało udokumentowanych w węglach na całym świecie (Finkelman, 1981; Vassilev i Vassileva, 1996; Ward, 2002; Schweinfurth i Finkelman, 2003).

Minerały w węglu można podzielić na dwie szerokie kategorie: (1) minerały, które powstały w pierwotnym torfie węglotwórczym, określane mianem minerałów syngenetycznych lub pierwotnych, oraz (2) minerały diagenetyczne lub wtórne, które zostały wprowadzone do węgla, remobilizowane w węglu lub przekształcone z innych minerałów w węglu w dowolnym czasie po tym, jak pierwotny torf węglotwórczy został zakopany. Niektóre minerały mogą również powstawać w węglu w wyniku utleniania siarczków i innych minerałów, kiedy węgiel jest odsłonięty na powierzchni. Określa się je mianem minerałów trzeciorzędowych. Większość minerałów trzeciorzędowych to transformacje minerałów, które już znajdują się w węglu (Mackowsky, 1982; Renton, 1982; Vassilev i Vassileva, 1996; Ward, 2002).

Minerały syngenetyczne mają tendencję do występowania w postaci drobnych (mikronowych) cząstek osadzonych w matrycy węglowej. Biogenne źródła minerałów syngenetycznych obejmują rośliny i organizmy występujące w pierwotnych torfach węglotwórczych. Wiele roślin włącza minerały do swoich struktur. Przykładem tego jest skrzyp pospolity, czyli sitowie, które zawiera krzemionkę w swoich tkankach, aby zapewnić wytrzymałość strukturalną. Niektóre organizmy, które żyją w, lub są transportowane do torfów, lub których szczątki są transportowane do torfów również zawierać minerały w ich struktury ciała (patrz na przykład, Andrejko i inni, 1983).

Detrytalne, syngenetyczne minerały obejmują gliny i inne osady transportowane do węgla torfów tworzących podczas powodzi. Minerały detrytyczne obejmują również pył i muł przenoszony na torf przez wiatr. Grube, skoncentrowane osady detrytowe tworzą odłamy skalne w węglu. Drobniejsze, mniej skoncentrowane osady są rozpraszane w torfie węglotwórczym bez widocznej warstwy skalnej lub złoża.

Szeroki wachlarz osadów chemicznych może również występować w torfie w wyniku różnych procesów związanych z torfifikacją, w tym bakteryjnej redukcji siarczanów w wodach porowych torfu.

Od momentu zasypania torfu, wprowadzanie i przekształcanie minerałów jest określane jako diagenetyczne. Minerały diagenetyczne mają tendencję do bycia bardziej grubokrystalicznymi niż minerały syngenetyczne. Po osiągnięciu przez węgiel etapu węgla brunatnego, minerały diagenetyczne mają tendencję do występowania w postaci grubszych skupisk w wypełnieniach rozpadlin i szczelin, które są widoczne gołym okiem. To rozróżnienie jest istotne, ponieważ minerały wypełniające szczeliny są łatwiejsze do usunięcia z węgla niż syngenetyczne, autigeniczne minerały (Rao i Gluskoter, 1973; Mackowsky, 1982; Renton, 1982; Ward, 1989; van Krevelen, 1993).

Ilość, wielkość cząstek i rodzaj materii mineralnej w węglu wpływa na wiele różnych zastosowań, w tym spalanie w celu uzyskania pary do produkcji energii elektrycznej oraz produkcję koksu metalurgicznego do wytwarzania stali. Zrozumienie składników mineralnych jest ważne nie tylko dla procesów praktycznych i konserwacji sprzętu do spalania, ale także z powodu reakcji chemicznych, które zachodzą podczas spalania, oraz składu wynikowego emisji i pozostałości stałych, szczególnie w krajach, w których skład chemiczny emisji lub pozostałości jest regulowany.

Dowiedz się więcej

Pobierz pliki PDF poniżej, aby pomóc w identyfikacji wspólnych minerałów, które można znaleźć w węglu, w tym: kalcyt, minerały ilaste, marakasyt i piryt, kwarc, syderyt i sfaleryt.