Karbon, hidrogen dan oksigen merupakan bahan organik utama dalam batubara, jumlahnya lebih dari 95%; Semakin dalam batubaraifikasi, semakin tinggi kandungan karbonnya dan semakin rendah kandungan hidrogen dan oksigennya. Karbon dan hidrogen merupakan unsur yang menghasilkan panas selama pembakaran batu bara, dan oksigen merupakan unsur pendukung pembakaran. Ketika batu bara dibakar, nitrogen tidak menghasilkan panas, tetapi diubah menjadi nitrogen oksida dan amonia pada suhu tinggi, dan diendapkan dalam keadaan bebas. Belerang, fosfor, fluor, klor, dan arsenik merupakan komponen berbahaya dalam batubara, dan sulfur merupakan komponen yang paling penting. Ketika batu bara dibakar, sebagian besar belerang dioksidasi menjadi sulfur dioksida (SO2), yang dibuang bersama gas buang, mencemari atmosfer, membahayakan pertumbuhan hewan dan tumbuhan serta kesehatan manusia, dan menimbulkan korosi pada peralatan logam; Ketika batubara dengan kandungan sulfur tinggi digunakan dalam kokas metalurgi, hal ini juga mempengaruhi kualitas kokas dan baja. Oleh karena itu, kandungan “belerang” menjadi salah satu indeks penting untuk mengevaluasi kualitas batubara.

Gas yang mudah terbakar yang dihasilkan dari penguraian bahan organik pada batubara pada suhu dan kondisi tertentu disebut “volatile”, yaitu gas campuran yang tersusun dari berbagai hidrokarbon, hidrogen, karbon monoksida dan senyawa lainnya. Volatil juga merupakan indeks kualitas batubara utama, yang memainkan peran referensi penting dalam menentukan cara pengolahan dan pemanfaatan serta kondisi teknologi batubara. Batubara dengan derajat koalifikasi yang rendah mempunyai bahan yang mudah menguap (volatile matter) yang lebih rendah. Jika kondisi pembakaran tidak sesuai, batubara dengan kandungan volatil yang tinggi akan dengan mudah menghasilkan partikel karbon yang tidak terbakar pada saat pembakaran, yang biasa disebut dengan “asap hitam”; Dan menghasilkan lebih banyak polutan seperti karbon monoksida, hidrokarbon aromatik polisiklik dan aldehida, dan efisiensi termal berkurang. Oleh karena itu, kondisi dan peralatan pembakaran yang tepat harus dipilih sesuai dengan kandungan bahan mudah menguap batubara.

Terdapat sedikit zat anorganik dalam batubara, terutama air dan mineral, dan keberadaannya menurunkan kualitas dan nilai pemanfaatan batubara. Mineral merupakan pengotor utama dalam batubara, seperti sulfida, sulfat dan karbonat, yang sebagian besar merupakan komponen berbahaya.

“Kelembaban” mempunyai pengaruh yang besar terhadap pengolahan dan pemanfaatan batubara. Ketika air berubah menjadi uap selama pembakaran, ia menyerap panas, sehingga mengurangi nilai kalori batubara. Kelembaban dalam batubara dapat dibagi menjadi kelembaban eksternal dan kelembaban internal, dan kelembaban internal umumnya digunakan sebagai indeks untuk mengevaluasi kualitas batubara. Semakin rendah derajat pembatubaraan, semakin besar luas permukaan bagian dalam batubara dan semakin tinggi kadar airnya.

"Abu" adalah residu padat yang tersisa setelah batubara terbakar seluruhnya, dan merupakan indeks kualitas batubara yang penting. Abu terutama berasal dari mineral yang tidak mudah terbakar dalam batubara. Mineral yang dibakar seharusnya menyerap panas, dan terak dalam jumlah besar akan menghilangkan panas, sehingga semakin tinggi abunya, semakin rendah efisiensi termal pembakaran batubara; Semakin banyak abu maka semakin banyak juga abu yang dihasilkan dari pembakaran batu bara, sehingga semakin banyak pula fly ash yang dibuang. Umumnya kandungan abu batubara berkualitas tinggi dan batubara bersih relatif rendah [1].

Batubara tersebar di seluruh benua dan pulau-pulau di lautan, namun sebaran batubara di dunia sangat tidak merata, dan cadangan batubara di berbagai negara juga sangat berbeda. Tiongkok, Amerika Serikat, Rusia, dan Jerman kaya akan cadangan batu bara, dan mereka juga merupakan negara penghasil batu bara utama di dunia, di antaranya Tiongkok merupakan negara dengan produksi batu bara tertinggi di dunia. Sumber daya batubara Tiongkok berada di garis depan dunia, nomor dua setelah Amerika Serikat, Rusia, dan Australia [9].

Meski posisi penting batu bara telah tergeser oleh minyak, namun dalam jangka waktu yang lama mau tidak mau akan mengalami penurunan akibat menipisnya minyak secara bertahap. Karena banyaknya cadangan batubara dan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, teknologi baru seperti gasifikasi batubara telah matang dan digunakan secara luas.

Menurut perbedaan bahan asli dan kondisi pembentukan batubara, batubara di alam dapat dibedakan menjadi tiga kategori, yaitu batubara humus, batubara humus sisa, dan batubara sapropelik.

Tiongkok merupakan negara pertama yang menggunakan batu bara di dunia. Kerajinan batu bara ditemukan di situs budaya kuno Xinle di Provinsi Liaoning, dan kue batu bara juga ditemukan di kota gongyi, Provinsi Henan.

Di Shan Hai Jing, batu bara disebut stone nie, sedangkan di Dinasti Wei dan Jin, batu bara disebut grafit atau karbon. Nama batubara pertama kali digunakan dalam Ringkasan Materia Medica oleh Li Shizhen pada Dinasti Ming.

Yunani dan Roma kuno juga merupakan negara yang menggunakan batu bara sebelumnya. Sarjana Yunani Theophrastos menulis The History of Stone pada sekitar 300 SM, yang mencatat sifat dan asal usul batubara. Roma kuno mulai menggunakan batu bara untuk pemanas sekitar 2000 tahun yang lalu.

Batubara adalah lapisan humus hitam yang sangat tebal yang terakumulasi di tanah melalui cabang dan akar tanaman selama jutaan tahun. Karena perubahan kerak bumi, ia terus terkubur di bawah tanah dan terisolasi dari udara untuk waktu yang lama, dan setelah serangkaian perubahan fisik dan kimia yang rumit di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi, ia membentuk batuan sedimen hitam yang mudah terbakar, yang mana adalah proses pembentukan batubara.

Ketebalan lapisan batubara pada suatu tambang batubara berkaitan dengan kecepatan penurunan kerak dan penumpukan sisa tumbuhan di kawasan tersebut. Kerak bumi cepat rontok, dan sisa-sisa tumbuhan bertumpuk tebal, sehingga lapisan batubara di tambang batubara ini tebal. Sebaliknya kerak bumi perlahan-lahan turun, dan sisa-sisa tumbuhan bertumpuk tipis, sehingga lapisan batubara di tambang batubara ini tipis. Karena pergerakan tektonik kerak bumi, lapisan batubara horizontal asli terlipat dan retak. Lapisan batubara ada yang terkubur lebih dalam di bawah tanah, ada pula yang terdorong ke permukaan, atau bahkan terekspos ke dalam tanah sehingga mudah ditemukan oleh manusia. Terdapat juga beberapa lapisan batubara yang luasnya relatif tipis dan kecil, sehingga tidak memiliki nilai penambangan, dan tidak ada pernyataan terkini mengenai pembentukan batubara.

Apakah batubara terbentuk dengan cara ini? Apakah beberapa eksposisi harus dipelajari dan didiskusikan lebih lanjut. Tambang batu bara yang besar memiliki lapisan batu bara yang tebal dan kualitas batu bara yang sangat baik, namun wilayahnya secara umum tidak terlalu luas. Jika merupakan akumulasi alami daun dan akar tanaman selama jutaan tahun, maka luasnya pasti sangat luas. Karena hutan dan padang rumput ada dimana-mana di bumi pada zaman dahulu, seharusnya terdapat jejak penyimpanan batubara di mana-mana di bawah tanah; Lapisan batubara belum tentu terlalu tebal, karena daun dan akar tanaman membusuk menjadi humus yang akan diserap tanaman. Jika diulangi, konsentrasinya tidak akan terlalu terkonsentrasi ketika akhirnya terkubur di bawah tanah, dan batas antara lapisan tanah dan lapisan batubara tidak akan begitu jelas.

Namun, tidak dapat disangkal fakta dan dasar bahwa batubara benar-benar terbentuk dari evolusi sistematis sisa-sisa tumbuhan, dan ini merupakan kebenaran yang tidak dapat disangkal. Selama Anda mengamati blok batu bara dengan cermat, Anda dapat melihat jejak daun dan akar tanaman; Jika Anda mengiris batubara dan mengamatinya di bawah mikroskop, Anda dapat menemukan jaringan dan struktur tumbuhan yang sangat jelas, dan terkadang benda-benda seperti batang terawetkan dalam lapisan batubara, dan beberapa lapisan batubara masih terbungkus dengan fosil serangga lengkap.

Di bawah suhu dan tekanan permukaan normal, sisa-sisa tanaman yang terakumulasi dalam genangan air diubah menjadi gambut atau sapropelik oleh gambut atau sapropelik; Setelah terkubur, lumpur gambut atau sapropelik tenggelam jauh ke bawah tanah karena penurunan basement cekungan dan diubah menjadi lignit melalui diagenesis; Ketika suhu dan tekanan meningkat secara bertahap, ia diubah menjadi batubara bitumen menjadi antrasit melalui metamorfisme. Gambut mengacu pada proses akumulasi sisa-sisa tumbuhan tingkat tinggi di rawa-rawa dan diubah menjadi gambut melalui perubahan biokimia. Sapropargisasi mengacu pada proses sisa-sisa organisme tingkat rendah diubah menjadi lumpur sapropelik melalui perubahan biokimia di rawa. Sapropargite adalah sejenis zat berlumpur yang kaya akan air dan aspalten. Proses gletser dapat berkontribusi pada pengumpulan dan pelestarian sisa-sisa tumbuhan pembentuk batubara [2].

Usia pembentukan batubara

Secara keseluruhan zaman geologis, ada tiga periode utama pembentukan batubara di dunia:

Pada zaman Karbon Paleozoikum dan Permian, tumbuhan pembentuk batubara sebagian besar merupakan tumbuhan spora. Jenis batubara utama adalah batubara bitumen dan antrasit.

Pada zaman Jurassic dan Cretaceous of Mesozoic, tumbuhan pembentuk batu bara sebagian besar adalah gymnospermae. Jenis batubara utama adalah batubara lignit dan bitumen.

Pada masa Kenozoikum Tersier, tumbuhan pembentuk batu bara sebagian besar adalah angiospermae. Batubara utamanya adalah lignit, diikuti oleh gambut dan beberapa batubara bitumen muda.

Batubara merupakan sumber daya energi fosil yang paling luas distribusinya di dunia, yang terbagi menjadi empat kategori: batubara bitumen dan antrasit, batubara sub-bituminus, dan lignit. 60% cadangan batubara dunia terkonsentrasi di Amerika Serikat (25%), republik Soviet (23%) dan Tiongkok (12%). Selain itu, Australia, India, Jerman, dan Afrika Selatan menyumbang 29% dari total produksi batubara dunia, dan cadangan batubara terbukti lebih dari 63 kali lipat cadangan minyak. Negara-negara dengan cadangan batubara yang kaya di dunia juga merupakan batubara.