Éléments Majeurs, Mineurs et Oligo-éléments
Les éléments du charbon sont indiqués dans le tableau ci-dessous. Les principaux éléments sont des éléments qui constituent plus de 1% du charbon en poids: carbone, hydrogène, oxygène, azote et soufre. Le pourcentage relatif de carbone augmente avec le rang, tandis que les pourcentages d’oxygène et d’hydrogène diminuent avec le rang.
Éléments mineurs éléments ae qui constituent 1,0 à 0,01 % en poids d’un charbon. Les éléments mineurs courants du charbon sont le sodium, le magnésium, l’aluminium, le silicium, le phosphore, le potassium, le calcium, le titane, le manganèse et le fer. La plupart des éléments mineurs sont associés aux minéraux du charbon, bien que le phosphore soit également associé à la matrice organique du charbon. Les éléments mineurs sont relativement courants dans le charbon. Tous ces éléments mineurs ne se retrouvent pas dans tous les filons de charbon, et ceux qui se produisent le feront à différentes concentrations dans différents filons. En fait, les concentrations d’éléments mineurs peuvent changer verticalement et latéralement au sein d’un même lit de charbon (voir, par exemple, Finkelman, 1981, 1995; Schweinfurth et Finkelman, 2003; Swaine, 2013).
Le reste des éléments décrits dans le tableau périodique se trouvent à des concentrations de 100 parties par million ou moins. Ceux-ci sont appelés oligo-éléments. Tous les charbons ne contiennent pas ces éléments, et leurs concentrations varient considérablement d’un lit de charbon à l’autre et à l’intérieur de celui-ci. A l’instar des matières minérales, les oligo-éléments peuvent être introduits lors de la tourbification (syngénétique) ou à n’importe quel stade de la coalification (diagénétique).
Un aspect important des oligo-éléments est l’association chimique. Les oligo-éléments peuvent être liés organiquement à la matrice du charbon ou associés à des matières minérales. L’antimoine, le béryllium, le bore, le gallium et le germanium sont généralement liés organiquement; cela signifie qu’ils sont intimement attachés à la matrice du charbon. L’arsenic, le chrome, le nickel, le sélénium, le titane, l’uranium et le vanadium, entre autres éléments, peuvent être liés organiquement ou se trouver dans la matière minérale, selon le charbon (Gluskoter et autres, 1977; Miller et Given, 1986; Il s’agit de l’un des plus grands noms de la littérature et de la littérature française.
Comprendre les associations chimiques des oligo-éléments dans un charbon peut aider à déterminer (1) si les éléments peuvent être ou doivent être éliminés ou diminués du charbon avant l’utilisation, (2) où les éléments se retrouveront (émissions, résidus solides) pendant et après l’utilisation du charbon, et (3) les meilleurs mécanismes pour atténuer les problèmes technologiques ou environnementaux potentiels qu’un élément peut avoir dans le processus d’utilisation sur la base des meilleures pratiques et des réglementations.
Parmi les oligo-éléments contenus dans le charbon, 15 sont répertoriés comme polluants atmosphériques dangereux par l’Agence américaine de protection de l’environnement. Le mercure est actuellement le seul élément HAPs réglementé et surveillé à partir des émissions des centrales au charbon aux États-Unis (U.S. Environmental Protection Agency, 1997, 1998, 2016b). Bon nombre des autres HAP (arsenic, cadmium, cobalt, mercure, plomb, certains sélénium et antimoine) sont généralement associés à des minéraux sulfurés tels que la pyrite, de sorte que l’élimination (ou au moins la réduction) des minéraux sulfurés du charbon avant la combustion dans les usines de préparation, et l’élimination ou la transformation des gaz de combustion sulfureux après la combustion, facilite l’atténuation.
Le charbon et les produits d’enrichissement du charbon sont également des sources potentielles d’oligo-éléments utiles. Le charbon a récemment été étudié comme source potentielle de minéraux de terres rares. Les minéraux des terres rares comprennent de nombreux éléments dont la plupart des gens n’ont pas entendu parler, y compris les éléments de la série des lanthanides (cérium à lutétium) et l’ytterbium. Bien que relativement inconnus, les minéraux de terres rares sont très importants dans notre monde technologique moderne, car ils sont utilisés dans une variété de produits utilisés tous les jours, y compris les téléviseurs et les téléphones portables. Les scientifiques recherchent de nouvelles sources de ces éléments à mesure que la demande augmente.
