grote, kleine en sporenelementen
de elementen in steenkool zijn in onderstaande tabel weergegeven. Belangrijke elementen zijn elementen die meer dan 1 gewichtsprocent van de steenkool uitmaken: koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en zwavel. Het relatieve percentage koolstof stijgt met rang, terwijl de percentages zuurstof en waterstof met rang dalen.
minder belangrijke elementen a elementen die 1,0 tot 0,01 gewichtspercent steenkool uitmaken. Veel voorkomende minder belangrijke elementen in steenkool zijn natrium, magnesium, aluminium, silicium, fosfor, kalium, calcium, titanium, mangaan en ijzer. De meeste kleine elementen worden geassocieerd met de mineralen in steenkool, hoewel fosfor ook geassocieerd is met de organische koolmatrix. Kleine elementen komen relatief veel voor in steenkool. Niet al deze minder belangrijke elementen komen in alle kolenlagen voor, en die welke wel voorkomen, zullen dat in verschillende concentraties in verschillende kolenlagen doen. In feite kunnen de concentraties van kleine elementen verticaal en zijdelings binnen één enkele kolenlaag veranderen (zie bijvoorbeeld Finkelman, 1981, 1995; Schweinfurth en Finkelman, 2003; Swaine, 2013).
de overige elementen in het periodiek systeem komen voor in concentraties van 100 delen per miljoen of minder. Dit worden sporenelementen genoemd. Niet alle kolen bevatten deze elementen en hun concentraties variëren sterk tussen en binnen kolenlagen. Net als bij minerale stoffen kunnen sporenelementen worden ingebracht tijdens de peatificatie (syngenetisch) of in elk stadium van de coalificatie (diagenetisch).
een belangrijk aspect van sporenelementen is chemische associatie. Sporenelementen kunnen organisch gebonden zijn aan de kolenmatrix of geassocieerd worden met minerale stoffen. Antimoon, beryllium, borium, gallium en germanium zijn meestal organisch gebonden; dit betekent dat ze nauw verbonden zijn met de kolenmatrix. Arseen, chroom, nikkel, selenium, titaan, uranium en vanadium, onder andere elementen, kunnen hetzij organisch gebonden zijn, hetzij voorkomen in minerale stoffen, afhankelijk van de kolen (Gluskoter e. a., 1977; Miller and Given, 1986; Given and Miller, 1987; Goodarzi, 1988; Finkelman, 1995; Swaine, 2013).
inzicht in de chemische associaties van sporenelementen in een steenkool kan helpen bij het bepalen (1) of de elementen vóór het gebruik uit de steenkool kunnen of moeten worden verwijderd of verminderd, (2) waar de elementen zullen eindigen (emissies, vaste residuen) tijdens en na het gebruik van steenkool, en (3) de beste mechanismen voor het verminderen van eventuele technologische of milieukwesties die een element in het gebruiksproces kan hebben op basis van beste praktijken en voorschriften.
van de sporenelementen in steenkool zijn er 15 opgenomen in de lijst van gevaarlijke luchtverontreinigende stoffen door het U. S. Environmental Protection Agency. Kwik is momenteel het enige HAPs-element dat wordt gereguleerd en gemonitord door de uitstoot van kolengestookte elektriciteitscentrales in de Verenigde Staten (U. S. Environmental Protection Agency, 1997, 1998, 2016b). Veel van de andere HAPs (arseen, cadmium, kobalt, kwik, lood, sommige selenium, en antimoon) worden vaak geassocieerd met sulfide mineralen zoals pyriet, dus het verwijderen (of op zijn minst verminderen) sulfide mineralen uit de kolen voorafgaand aan de verbranding in voorbereiding installaties, en het verwijderen of transformeren van zwavelhoudende rookgassen na verbranding, helpt bij de mitigatie.
steenkool en steenkoolproducten zijn ook Potentiële Bronnen van nuttige sporenelementen. Steenkool is onlangs onderzocht als een Potentiële Bron van zeldzame aardmineralen. Zeldzame-aarde mineralen bevatten veel elementen die de meeste mensen nog niet hebben gehoord van, met inbegrip van de Lanthanide serie elementen (cerium door lutetium) en ytterbium. Hoewel relatief ongehoord, zeldzame aardmineralen zijn zeer belangrijk in onze moderne technologische wereld, omdat ze worden gebruikt in een verscheidenheid van producten die dagelijks worden gebruikt, waaronder Televisies en mobiele telefoons. Wetenschappers zijn op zoek naar nieuwe bronnen van deze elementen als de vraag toeneemt.
