Carbon, hydro và oxy là chất hữu cơ chính trong than, chiếm hơn 95%; Quá trình than hóa càng sâu thì hàm lượng carbon càng cao và hàm lượng hydro và oxy càng thấp. Carbon và hydro là những nguyên tố tạo ra nhiệt trong quá trình đốt than và oxy là nguyên tố hỗ trợ quá trình đốt cháy. Khi đốt than, nitơ không sinh nhiệt mà chuyển hóa thành oxit nitơ và amoniac ở nhiệt độ cao và kết tủa ở trạng thái tự do. Lưu huỳnh, phốt pho, flo, clo và asen là những thành phần có hại trong than, trong đó lưu huỳnh là quan trọng nhất. Khi đốt than, phần lớn lưu huỳnh bị oxy hóa thành sulfur dioxide (SO2), thải ra theo khí thải, gây ô nhiễm bầu không khí, gây nguy hiểm cho sự phát triển của động thực vật, sức khỏe con người và ăn mòn thiết bị kim loại; Khi than có hàm lượng lưu huỳnh cao được sử dụng trong luyện cốc cũng ảnh hưởng đến chất lượng than cốc và thép. Vì vậy, hàm lượng “lưu huỳnh” là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng than.

Khí dễ cháy được tạo ra do sự phân hủy chất hữu cơ trong than ở nhiệt độ và điều kiện nhất định được gọi là "dễ bay hơi", là một loại khí hỗn hợp bao gồm nhiều hydrocacbon, hydro, carbon monoxide và các hợp chất khác. Độ biến động còn là chỉ số chất lượng than chính, có vai trò tham khảo quan trọng trong việc xác định cách thức chế biến, sử dụng và điều kiện công nghệ của than. Than có độ hóa than thấp có chất dễ bay hơi hơn. Nếu điều kiện cháy không phù hợp, than có hàm lượng chất bay hơi cao khi đốt dễ sinh ra các hạt cacbon không cháy hết, thường được gọi là “khói đen”; Và tạo ra nhiều chất ô nhiễm hơn như carbon monoxide, hydrocarbon thơm đa vòng và aldehyd, đồng thời hiệu suất nhiệt giảm. Vì vậy, cần lựa chọn điều kiện và thiết bị đốt thích hợp theo chất dễ bay hơi của than.

Trong than có rất ít chất vô cơ, chủ yếu là nước và khoáng chất, sự tồn tại của chúng làm giảm chất lượng và giá trị sử dụng của than. Khoáng chất là tạp chất chính trong than, chẳng hạn như sunfua, sunfat và cacbonat, hầu hết đều là thành phần có hại.

“Độ ẩm” có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chế biến và sử dụng than. Khi nước biến thành hơi trong quá trình đốt cháy, nó sẽ hấp thụ nhiệt, do đó làm giảm nhiệt trị của than. Độ ẩm trong than có thể được chia thành độ ẩm bên ngoài và độ ẩm bên trong, độ ẩm bên trong thường được sử dụng làm chỉ số để đánh giá chất lượng than. Mức độ hóa than càng thấp thì diện tích bề mặt bên trong của than càng lớn và độ ẩm càng cao.

"Tro" là cặn rắn còn sót lại sau khi đốt cháy hoàn toàn than và là chỉ số chất lượng than quan trọng. Tro chủ yếu đến từ các khoáng chất không cháy trong than. Khoáng vật khi đốt phải hấp thụ nhiệt, lượng xỉ lớn sẽ lấy đi nhiệt, do đó độ tro càng cao thì hiệu suất nhiệt đốt than càng thấp; Tro càng nhiều thì tro do đốt than sinh ra càng nhiều và tro bay thải ra càng nhiều. Nhìn chung, hàm lượng tro của than chất lượng cao và than sạch tương đối thấp [1].

Than được phân bố ở tất cả các châu lục và hải đảo, tuy nhiên sự phân bổ than trên thế giới rất không đồng đều, trữ lượng than ở các nước cũng rất khác nhau. Trung Quốc, Mỹ, Nga và Đức giàu trữ lượng than và cũng là những nước sản xuất than lớn trên thế giới, trong đó Trung Quốc là nước có sản lượng than lớn nhất thế giới. Tài nguyên than của Trung Quốc đứng đầu thế giới, chỉ sau Mỹ, Nga và Australia [9].

Mặc dù vị trí quan trọng của than đã được thay thế bởi dầu nhưng trong một thời gian dài chắc chắn nó sẽ suy giảm do nguồn dầu ngày càng cạn kiệt. Do trữ lượng than khổng lồ và sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ, các công nghệ mới như khí hóa than đã trưởng thành và được sử dụng rộng rãi.

Theo các nguyên liệu ban đầu và điều kiện hình thành than khác nhau, than trong tự nhiên có thể được chia thành ba loại: than mùn, than mùn dư và than sapropelic.

Trung Quốc là nước đầu tiên sử dụng than trên thế giới. Đồ thủ công bằng than được tìm thấy ở khu văn hóa cổ Xinle ở tỉnh Liêu Ninh, và bánh than cũng được tìm thấy ở thành phố Gongyi, tỉnh Hà Nam.

Ở Sơn Hải Kinh, than được gọi là đá nie, còn ở thời Ngụy và Tấn, than được gọi là than chì hoặc than. Tên than lần đầu tiên được sử dụng trong Compendium of Materia Medica của Li Shizhen vào thời nhà Minh.

Hy Lạp và La Mã cổ đại cũng là những quốc gia sử dụng than sớm hơn. Học giả Hy Lạp Theophrastos đã viết Lịch sử Đá vào khoảng năm 300 trước Công nguyên, trong đó ghi lại bản chất và nguồn gốc của than đá. La Mã cổ đại bắt đầu sử dụng than để sưởi ấm từ khoảng 2000 năm trước.

Than là một lớp mùn đen cực dày được tích tụ trên mặt đất bởi cành và rễ cây trong hàng triệu năm. Do sự thay đổi của lớp vỏ trái đất, nó liên tục bị chôn vùi dưới lòng đất và cách ly với không khí trong một thời gian dài, và sau một loạt các thay đổi vật lý và hóa học phức tạp dưới nhiệt độ cao và áp suất cao, nó tạo thành một loại đá trầm tích dễ cháy màu đen, là quá trình hình thành than.

Độ dày của vỉa than trong mỏ than có liên quan đến tốc độ suy giảm của lớp vỏ và sự tích tụ tàn dư thực vật ở khu vực này. Lớp vỏ trái đất đang sụp đổ nhanh chóng, tàn dư thực vật chất đống dày đặc nên vỉa than ở mỏ than này dày đặc. Ngược lại, vỏ trái đất đang rơi xuống từ từ, tàn dư thực vật chất đống mỏng nên vỉa than ở mỏ than này cũng mỏng. Do sự vận động kiến ​​tạo của vỏ trái đất, các vỉa than nằm ngang ban đầu bị gấp nếp và nứt gãy. Một số vỉa than được chôn sâu hơn dưới lòng đất, một số vỉa than khác được đẩy lên trên mặt nước, thậm chí lộ ra ngoài lòng đất nên người dân rất dễ phát hiện. Ngoài ra còn có một số vỉa than có diện tích tương đối mỏng và nhỏ nên không có giá trị khai thác và cũng không có tuyên bố cập nhật nào về sự hình thành của than.

Than có được hình thành theo cách này không? Liệu một số giải trình có cần được nghiên cứu và thảo luận thêm hay không. Một mỏ than lớn có vỉa than dày và chất lượng than tuyệt vời, nhưng diện tích nhìn chung không lớn lắm. Nếu là sự tích tụ tự nhiên của lá và rễ cây hàng triệu năm thì diện tích của nó phải rất lớn. Bởi vì rừng và đồng cỏ có ở khắp nơi trên trái đất vào thời cổ đại nên dưới lòng đất phải có dấu vết của các kho than; Các vỉa than không nhất thiết phải dày lắm, vì lá và rễ cây mục nát thành mùn, cây sẽ hấp thụ. Nếu lặp đi lặp lại, nó sẽ không còn đậm đặc như vậy khi cuối cùng được chôn dưới lòng đất, ranh giới giữa lớp đất và vỉa than sẽ không quá rõ ràng.

Tuy nhiên, không thể phủ nhận sự thật và cơ sở rằng than thực sự được hình thành do quá trình tiến hóa có hệ thống của tàn dư thực vật, đó là một sự thật không thể chối cãi. Chỉ cần quan sát kỹ khối than, có thể thấy dấu vết của lá, rễ cây; Nếu bạn cắt than và quan sát nó dưới kính hiển vi, bạn có thể tìm thấy các mô và cấu trúc thực vật rất rõ ràng, và đôi khi những thứ như thân cây được bảo quản trong các vỉa than, và một số vỉa than vẫn được bọc bằng hóa thạch côn trùng hoàn chỉnh.

Dưới nhiệt độ và áp suất bình thường của bề mặt, tàn dư thực vật tích tụ trong nước tù đọng sẽ được chuyển hóa thành than bùn hoặc sapropelic bằng than bùn hoặc sapropelic; Sau khi bị chôn lấp, than bùn hoặc bùn sapropelic chìm xuống sâu dưới lòng đất do tầng đáy bể bị suy thoái và được chuyển hóa thành than non qua quá trình tạo thành; Khi nhiệt độ và áp suất tăng dần sẽ chuyển hóa thành than bitum thành than antraxit nhờ quá trình biến chất. Quá trình than bùn đề cập đến quá trình tàn dư của thực vật bậc cao tích tụ trong đầm lầy và được chuyển thành than bùn thông qua những thay đổi sinh hóa. Sapropargization đề cập đến quá trình phần còn lại của các sinh vật bậc thấp được chuyển thành bùn sapropelic thông qua những thay đổi sinh hóa ở đầm lầy. Sapropargite là một loại chất bùn giàu nước và nhựa đường. Quá trình sông băng có thể góp phần thu thập và bảo quản tàn tích của nhà máy sản xuất than [2].

Tuổi hình thành than

Trong toàn bộ thời đại địa chất, trên thế giới có ba thời kỳ hình thành than lớn:

Trong kỷ Than đá Cổ sinh và kỷ Permi, thực vật tạo than chủ yếu là thực vật bào tử. Các loại than chính là than bitum và than antraxit.

Trong kỷ Jura và kỷ Phấn trắng của Mesozoi, thực vật tạo than chủ yếu là thực vật hạt trần. Các loại than chính là than non và than bitum.

Vào đại Kainozoi, thực vật tạo than chủ yếu là thực vật hạt kín. Than chủ yếu là than non, tiếp theo là than bùn và một ít than bitum non.

Than là nguồn năng lượng hóa thạch được phân bố rộng rãi nhất trên thế giới, chủ yếu được chia thành bốn loại: than bitum và than antraxit, than á bitum và than non. 60% trữ lượng than có thể khai thác của thế giới tập trung ở Hoa Kỳ (25%), các nước cộng hòa Xô viết (23%) và Trung Quốc (12%). Ngoài ra, Úc, Ấn Độ, Đức và Nam Phi chiếm 29% tổng sản lượng than của thế giới và trữ lượng than đã được chứng minh gấp hơn 63 lần so với trữ lượng dầu. Những quốc gia có trữ lượng than dồi dào trên thế giới cũng là than đá.