Ugljik, vodonik i kisik su glavne organske tvari u uglju, čineći više od 95%; Što je dublja uglja, to je veći sadržaj ugljika i manji je sadržaj vodika i kisika. Ugljik i vodonik su elementi koji stvaraju toplotu tokom sagorevanja uglja, a kiseonik je element koji podržava sagorevanje. Kada se ugalj sagorijeva, dušik ne stvara toplinu, već se na visokoj temperaturi pretvara u dušikove okside i amonijak, te se taloži u slobodnom stanju. Sumpor, fosfor, fluor, hlor i arsen su štetne komponente uglja, od kojih je sumpor najvažniji. Kada se ugalj sagorijeva, većina sumpora se oksidira u sumpor-dioksid (SO2), koji se ispušta s dimnim plinom, zagađujući atmosferu, ugrožavajući rast životinja i biljaka i zdravlje ljudi, te korodirajući metalnu opremu; Kada se ugalj sa visokim sadržajem sumpora koristi u metalurškom koksovanju, to utiče i na kvalitet koksa i čelika. Stoga je sadržaj "sumpora" jedan od važnih pokazatelja za ocjenu kvaliteta uglja.

Zapaljivi plin koji nastaje razgradnjom organske tvari u uglju pod određenim temperaturama i uvjetima naziva se "hlapljivi", što je miješani plin sastavljen od različitih ugljovodonika, vodonika, ugljičnog monoksida i drugih jedinjenja. Hlapljiv je i glavni indeks kvaliteta uglja, koji igra važnu referentnu ulogu u određivanju načina prerade i korišćenja i tehnoloških uslova uglja. Ugalj sa niskim stepenom ugljenisanosti ima više isparljivih materija. Ako uslovi sagorevanja nisu odgovarajući, ugalj sa visokim sadržajem hlapljivih materijala će lako proizvesti nesagorele čestice ugljenika prilikom sagorevanja, opšte poznate kao "crni dim"; I proizvodi više zagađivača kao što su ugljični monoksid, policiklični aromatični ugljovodonici i aldehidi, a termička efikasnost je smanjena. Stoga, odgovarajuće uslove sagorevanja i opremu treba odabrati u skladu sa isparljivim materijama uglja.

U uglju ima malo neorganskih tvari, uglavnom vode i minerala, a njihovo postojanje smanjuje kvalitetu i upotrebnu vrijednost uglja. Minerali su glavne nečistoće u uglju, poput sulfida, sulfata i karbonata, od kojih su većina štetne komponente.

"Vlaga" ima veliki uticaj na preradu i korišćenje uglja. Kada se voda tokom sagorevanja pretvara u paru, ona apsorbuje toplotu, čime se smanjuje kalorična vrednost uglja. Vlaga u uglju se može podijeliti na vanjsku i unutrašnju vlagu, a unutarnja vlaga se općenito koristi kao indeks za procjenu kvaliteta uglja. Što je niži stepen koalifikacije, veća je unutrašnja površina uglja i veći je sadržaj vlage.

"Pepeo" je čvrsti ostatak koji ostaje nakon potpunog sagorevanja uglja i važan je indeks kvaliteta uglja. Pepeo uglavnom dolazi od nezapaljivih minerala u uglju. Kada se mineral spali, trebao bi apsorbirati toplinu, a velika količina šljake će odnijeti toplinu, pa što je veći pepeo, to je niža toplinska efikasnost sagorijevanja uglja; Što je više pepela, to je više pepela proizvedeno sagorevanjem uglja, a više letećeg pepela se ispušta. Općenito, sadržaj pepela u visokokvalitetnom i čistom uglju je relativno nizak [1].

Ugalj je rasprostranjen na svim kontinentima i okeanskim ostrvima, ali je distribucija uglja u svijetu vrlo neravnomjerna, a rezerve uglja u različitim zemljama su također vrlo različite. Kina, Sjedinjene Američke Države, Rusija i Njemačka bogate su rezervama uglja, a ujedno su i velike zemlje proizvođači uglja u svijetu, među kojima je Kina zemlja s najvećom proizvodnjom uglja u svijetu. Kineski resursi uglja su u prvom planu u svijetu, na drugom mjestu nakon Sjedinjenih Država, Rusije i Australije [9].

Iako je važan položaj uglja zamijenjen naftom, on će u dužem vremenskom periodu neminovno opadati zbog postepenog iscrpljivanja nafte. Zbog ogromnih rezervi uglja i brzog razvoja nauke i tehnologije, nove tehnologije kao što je gasifikacija uglja postale su zrele i naširoko se koriste.

Prema različitim izvornim materijalima i uvjetima nastanka uglja, ugalj u prirodi se može podijeliti u tri kategorije, i to humusni ugalj, rezidualni humusni ugalj i sapropelni ugalj.

Kina je prva zemlja koja koristi ugalj na svijetu. Rukotvorine od uglja pronađene su u drevnom kulturnom lokalitetu Xinle u provinciji Liaoning, a kolači od uglja pronađeni su i u gradu Gongyi u provinciji Henan.

U Shan Hai Jingu, ugalj se naziva kamen nie, dok se u dinastijama Wei i Jin ugalj naziva grafit ili ugljenik. Naziv ugalj prvi je upotrijebio Li Shizhen u Compendium of Materia Medica iz dinastije Ming.

Grčka i stari Rim su također bile zemlje koje su ranije koristile ugalj. Grčki učenjak Teofrast je napisao Istoriju kamena oko 300. godine prije Krista, u kojoj je zabilježena priroda i porijeklo uglja. Stari Rim je počeo da koristi ugalj za grejanje pre oko 2000 godina.

Ugalj je izuzetno debeo sloj crnog humusa koji se milionima godina nakuplja na tlu granama i korijenjem biljaka. Zbog promjene zemljine kore, ona je kontinuirano zakopana pod zemljom i dugo izolirana od zraka, a nakon niza složenih fizičko-hemijskih promjena pod visokom temperaturom i visokim pritiskom formira crnu zapaljivu sedimentnu stijenu, koja je proces formiranja uglja.

Debljina sloja uglja u rudniku uglja povezana je sa brzinom opadanja kore i akumulacije biljnih ostataka na ovom području. Zemljina kora brzo opada, a biljni ostaci su nagomilani debeli, tako da je sloj uglja u ovom rudniku debeo. Naprotiv, zemljina kora polako opada, a biljni ostaci su tanki, tako da je sloj uglja u ovom rudniku tanak. Zbog tektonskog kretanja zemljine kore, originalni horizontalni slojevi uglja su presavijeni i polomljeni. Neki slojevi uglja su zatrpani dublje pod zemljom, drugi su istisnuti na površinu, ili čak izloženi tlu, što ljudi lako pronađu. Postoje i slojevi uglja koji su relativno tanki i male površine, tako da nema rudarske vrijednosti, a nema ni ažurirane izjave o formiranju uglja.

Da li se ugalj formira na ovaj način? Da li neka izlaganja treba dalje proučavati i diskutovati. Veliki rudnik uglja ima debeo sloj uglja i odličan kvalitet uglja, ali njegova površina općenito nije velika. Ako je to prirodna akumulacija lišća i korijena biljaka milijunima godina, njegova površina bi trebala biti vrlo velika. Budući da su šume i pašnjaci bili posvuda na zemlji u drevnim vremenima, trebalo bi da postoje tragovi skladištenja uglja svuda pod zemljom; Ugljeni sloj nije nužno jako debeo, jer lišće i korijenje biljaka trunu u humus, koji će biljke apsorbirati. Ako se ponovi, neće biti toliko koncentriran kada se konačno zakopa pod zemljom, a granica između sloja tla i ugljenog sloja neće biti tako jasna.

Međutim, ne može se poreći činjenica i osnova da ugalj zaista nastaje sistematskom evolucijom biljnih ostataka, što je nepobitna istina. Dokle god pažljivo promatrate blok uglja, možete vidjeti tragove lišća i korijena biljaka; Ako isječete ugalj i promatrate ga pod mikroskopom, možete pronaći vrlo jasna biljna tkiva i strukture, a ponekad su stvari poput debla sačuvane u ugljenim slojevima, a neki slojevi uglja su još uvijek omotani potpunim fosilima insekata.

Pod normalnom temperaturom i pritiskom površine, biljni ostaci akumulirani u stajaćoj vodi pretvaraju se u treset ili sapropel pomoću treseta ili sapropela; Nakon zatrpavanja, treset ili sapropelni mulj tone u duboko podzemlje zbog propadanja podruma bazena i pretvara se u lignit kroz dijagenezu; Kada se temperatura i pritisak postepeno povećavaju, metamorfizmom se pretvara u bitumenski ugalj u antracit. Peatizacija se odnosi na proces da se ostaci viših biljaka akumuliraju u močvarama i transformišu u treset kroz biohemijske promjene. Sapropargizacija se odnosi na proces u kojem se ostaci nižih organizama pretvaraju u sapropelno blato kroz biohemijske promjene u močvarama. Sapropargit je vrsta muljevite tvari bogate vodom i asfaltenom. Glečerski proces može doprinijeti prikupljanju i očuvanju biljnih ostataka koji stvaraju ugalj [2].

Doba formiranja uglja

U cijelom geološkom dobu u svijetu postoje tri glavna perioda stvaranja uglja:

U paleozoiku karbonu i permu, biljke koje su stvarale ugalj bile su uglavnom spore biljke. Glavne vrste uglja su bitumenski ugalj i antracit.

U juri i kredi mezozoika, biljke koje su stvarale ugalj bile su uglavnom golosemenčice. Glavne vrste uglja su lignit i bitumenski ugalj.

U tercijaru kenozoika, biljke koje su stvarale ugalj bile su uglavnom kritosjemenjače. Glavni ugalj je lignit, zatim treset i nešto mladog bitumenskog uglja.

Ugalj je najrasprostranjeniji fosilni energetski resurs na svijetu, koji je uglavnom podijeljen u četiri kategorije: bitumenski ugalj i antracit, subbitumenski ugalj i lignit. 60% svjetskih rezervi uglja je koncentrisano u Sjedinjenim Državama (25%), sovjetskim republikama (23%) i Kini (12%). Osim toga, Australija, Indija, Njemačka i Južna Afrika čine 29% ukupne svjetske proizvodnje uglja, a dokazane rezerve uglja su više od 63 puta veće od rezervi nafte. Zemlje sa bogatim rezervama uglja u svijetu su također ugalj.