duuri -, molli-ja hivenaineet
kivihiilen alkuaineet on esitetty alla olevassa taulukossa. Tärkeimmät alkuaineet ovat alkuaineita, jotka muodostavat yli yhden prosentin kivihiilen painosta: hiili, vety, happi, typpi ja rikki. Hiilen suhteellinen osuus kasvaa paremmuusjärjestyksessä, kun taas hapen ja vedyn prosentit pienenevät paremmuusjärjestyksessä.
Pienet alkuaineet ae alkuaineet, jotka muodostavat 1,0-0,01 painoprosenttia kivihiilestä. Yhteisiä pieniä alkuaineita kivihiilessä ovat natrium, magnesium, alumiini, pii, fosfori, kalium, kalsium, titaani, mangaani ja rauta. Suurin osa pienistä alkuaineista liittyy kivihiilen mineraaleihin, joskin fosfori liittyy myös orgaaniseen kivihiilimatriisiin. Pienet alkuaineet ovat kivihiilessä suhteellisen yleisiä. Kaikkia näitä pieniä alkuaineita ei esiinny kaikissa hiilisaumoissa, ja ne, joita esiintyy, esiintyvät eri pitoisuuksina eri saumoissa. Itse asiassa pienten alkuaineiden pitoisuudet voivat muuttua vertikaalisesti ja sivusuunnassa yhden hiilikerroksen sisällä (KS.esim. finkelman, 1981, 1995; Schweinfurth ja Finkelman, 2003; Swaine, 2013).
loput jaksollisessa järjestelmässä hahmotelluista alkuaineista esiintyvät pitoisuuksina 100 miljoonasosaa tai vähemmän. Näitä kutsutaan hivenaineiksi. Kaikki hiilet eivät sisällä näitä alkuaineita, ja niiden pitoisuudet vaihtelevat suuresti hiilikerrostumien välillä ja niiden sisällä. Kivennäisaineiden tavoin hivenaineita voidaan lisätä turvetuksessa (syngeneettisessä) tai missä tahansa kivettymisvaiheessa (diageneettisessä).
hivenaineiden tärkeä osa-alue on kemiallinen assosiaatio. Hivenaineet voivat olla orgaanisesti sitoutuneita kivihiilimatriisiin tai liittyä kivennäisaineisiin. Antimoni, beryllium, boori, gallium ja germanium ovat yleensä orgaanisesti sitoutuneita; tämä tarkoittaa, että ne ovat kiinteästi kiinni hiilimatriisissa. Muun muassa arseeni, kromi, nikkeli, seleeni, titaani, uraani ja vanadiini voivat olla joko orgaanisesti sitoutuneita tai esiintyä mineraaliaineksessa riippuen kivihiilestä (Gluskoter ym., 1977; Miller ja Given, 1986; Given and Miller, 1987; Goodarzi, 1988; Finkelman, 1995; Swaine, 2013).
kivihiilen hivenaineiden kemiallisten yhteenliittymien ymmärtäminen voi auttaa määrittämään (1), voidaanko alkuaineet poistaa tai onko niitä vähennettävä kivihiilestä ennen sen käyttöä, (2) mihin alkuaineet päätyvät (päästöt, kiinteät jäännökset) hiilen käytön aikana ja sen jälkeen, ja (3) parhaat mekanismit, joilla voidaan lieventää mahdollisia teknologisia tai ympäristöongelmia, joita alkuaineella voi olla käyttöprosessissa parhaiden käytäntöjen ja säännösten perusteella.
hiilen hivenaineista 15 on Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston vaarallisten ilmansaasteiden luettelossa. Elohopea on tällä hetkellä ainoa hiilivoimaloiden päästöistä säännelty ja valvottu HAPs-alkuaine Yhdysvalloissa (U. S. Environmental Protection Agency, 1997, 1998, 2016b). Monet muut Hap: t (arseeni, kadmium, koboltti, elohopea, lyijy, jotkut seleeni ja antimoni) liittyvät yleisesti sulfidimineraaleihin, kuten pyriittiin, joten sulfidimineraalien poistaminen (tai ainakin vähentäminen) kivihiilestä ennen polttamista valmistuslaitoksissa ja rikkipitoisten savukaasujen poistaminen tai muuttaminen palamisen jälkeen auttaa lieventämisessä.
kivihiili ja kivihiilen rikastustuotteet ovat myös potentiaalisia hyödyllisten hivenaineiden lähteitä. Kivihiiltä on viime aikoina tutkittu mahdollisena harvinaisten maametallien lähteenä. Harvinaisten maametallien joukossa on monia alkuaineita, joista useimmat ihmiset eivät ole kuulleetkaan, kuten lantanidisarjan alkuaineet (Cerium lutetiumin kautta) ja ytterbium. Vaikka harvinaiset maametallit ovat suhteellisen ennenkuulumattomia, ne ovat erittäin tärkeitä nykyaikaisessa teknologisessa maailmassa, koska niitä käytetään monenlaisissa tuotteissa, joita käytetään päivittäin, mukaan lukien televisiot ja kännykät. Tutkijat etsivät uusia lähteitä näille alkuaineille kysynnän kasvaessa.
