Contenido y propiedades químicas
El carbón se divide en varias categorías para ayudar a los compradores, como los servicios eléctricos, a evaluar el valor calorífico y el contenido de materia volátil de cada unidad de carbón que compran. Los sistemas de clasificación más comúnmente empleados son aquellos basados en análisis que se pueden realizar con relativa facilidad en el laboratorio, por ejemplo, determinar el porcentaje de materia volátil perdida al calentarse a aproximadamente 950 °C (aproximadamente 1,750 °F) o la cantidad de calor liberado durante la combustión del carbón en condiciones estándar (véase también utilización del carbón). ASTM International (anteriormente la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales) asigna rangos a los carbones en función del contenido de carbono fijo, el contenido de materia volátil y el valor calorífico. Además de los rangos principales (lignito, subbituminoso, bituminoso y antracita), cada rango se puede dividir en grupos de carbón, como el carbón bituminoso de alta volatilidad. Estas categorías difieren ligeramente entre los países; sin embargo, las categorías son a menudo comparables con respecto a la humedad, el contenido de materia volátil y el valor calorífico. Otras denominaciones, como el carbón de coque y el carbón de vapor, se han aplicado a los carbones, y también tienden a diferir de un país a otro.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Prácticamente todos los sistemas de clasificación utilizan el porcentaje de materia volátil presente para distinguir las filas del carbón. En la clasificación ASTM, los bituminosos de alto volátil (y los de mayor rango) se clasifican en función de su contenido de materia volátil. Los carbones de rango inferior se clasifican principalmente en función de sus valores de calor, debido a sus amplios rangos de contenido de materia volátil (incluida la humedad). El carácter aglomerante de un carbón se refiere a su capacidad para ablandarse y hincharse cuando se calienta y para formar masas similares a coque que se utilizan en la fabricación de acero. Los carbones más adecuados para aglomerar se encuentran en el rango bituminoso.
Los análisis de carbón pueden presentarse en forma de análisis» próximos «y» últimos», cuyas condiciones analíticas son prescritas por organizaciones como ASTM. Un análisis proximal típico incluye la humedad, las cenizas, la materia volátil y el contenido fijo de carbono. (El carbono fijo es el material, distinto de la ceniza, que no se vaporiza cuando se calienta en ausencia de aire. Por lo general, se determina restando la suma de los tres primeros valores—humedad, cenizas y materia volátil—en porcentaje de peso del 100 por ciento.) Es importante por razones económicas conocer el contenido de humedad y cenizas de un carbón, ya que no contribuyen al valor calorífico de un carbón. En la mayoría de los casos, la ceniza se convierte en un residuo indeseable y en una fuente de contaminación, pero para algunos fines (por ejemplo, el uso como fuente química o para la licuefacción de carbón) la presencia de materia mineral puede ser deseable. La mayor parte del valor calórico de un carbón proviene de su materia volátil, excluyendo la humedad, y el contenido de carbono fijo. Para la mayoría de los carbones es necesario medir la cantidad real de calor liberado durante la combustión (expresado en megajulios por kilogramo o unidades térmicas británicas por libra).
Los análisis finales se utilizan para determinar el contenido de carbono, hidrógeno, azufre, nitrógeno, cenizas, oxígeno y humedad de un carbón. Para aplicaciones específicas, se pueden emplear otros análisis químicos. Estos pueden implicar, por ejemplo, identificar las formas de azufre presentes. El azufre puede presentarse en forma de minerales sulfurados (pirita y marcasita), minerales sulfatados (yeso) o azufre unido orgánicamente. En otros casos, los análisis pueden implicar la determinación de los oligoelementos presentes (p. ej., mercurio, cloro), que pueden influir en la idoneidad de un carbón para un propósito particular o ayudar a establecer métodos para reducir la contaminación ambiental, etc.