elemente majore, minore și oligoelemente
elementele din cărbune sunt prezentate în tabelul de mai jos. Elementele majore sunt elemente care constituie mai mult de 1% din cărbune în greutate: carbon, hidrogen, oxigen, azot și sulf. Procentul relativ de carbon crește cu rang, în timp ce procentele de oxigen și hidrogen scad cu rang.
elemente minore ae elemente care constituie 1,0 până la 0,01% dintr-un cărbune în greutate. Elementele minore comune din cărbune sunt sodiu, magneziu, aluminiu, siliciu, fosfor, potasiu, calciu, titan, mangan și fier. Majoritatea elementelor minore sunt asociate cu mineralele din cărbune, deși fosforul este, de asemenea, asociat cu matricea organică a cărbunelui. Elementele minore sunt relativ frecvente în cărbune. Nu toate aceste elemente minore apar în toate cusăturile de cărbune, iar cele care apar vor face acest lucru în concentrații diferite în cusături diferite. De fapt, concentrațiile elementelor minore se pot schimba vertical și lateral într-un singur pat de cărbune (a se vedea, de exemplu, Finkelman, 1981, 1995; Schweinfurth și Finkelman, 2003; Swaine, 2013).
restul elementelor prezentate în tabelul periodic apar în concentrații de 100 de părți pe milion sau mai puțin. Acestea se numesc oligoelemente. Nu toți cărbunii conțin aceste elemente, iar concentrațiile lor variază foarte mult între și în interiorul paturilor de cărbune. Similar materiei minerale, oligoelementele pot fi introduse în timpul peaatificării (syngenetic) sau în orice stadiu al coalificării (diagenetic).
un aspect important al oligoelementelor este asocierea chimică. Oligoelementele pot fi legate organic de matricea cărbunelui sau asociate cu materia minerală. Antimoniul, beriliul, borul, galiul și germaniul sunt de obicei legate organic; aceasta înseamnă că sunt strâns atașate de matricea cărbunelui. Arsenic, crom, nichel, seleniu, titan, uraniu, și vanadiu, printre alte elemente, pot fi fie organic legat sau apar în materie minerală, în funcție de cărbune (Gluskoter și alții, 1977; Miller și dat, 1986; Given și Miller, 1987; Goodarzi, 1988; Finkelman, 1995; Swaine, 2013).
înțelegerea asociațiilor chimice ale oligoelementelor dintr-un cărbune poate ajuta la determinarea (1) dacă elementele pot fi sau trebuie îndepărtate sau diminuate din cărbune înainte de utilizare, (2) unde vor ajunge elementele (emisii, reziduuri solide) în timpul și după utilizarea cărbunelui și (3) cele mai bune mecanisme pentru atenuarea oricăror potențiale probleme tehnologice sau de mediu pe care un element le poate avea în procesul de utilizare pe baza celor mai bune practici și reglementări.
dintre oligoelementele din cărbune, 15 sunt enumerate ca poluanți atmosferici periculoși de către Agenția SUA pentru Protecția Mediului. Mercurul este în prezent singurul element HAPs reglementat și monitorizat din emisiile centralelor electrice pe cărbune din Statele Unite (Agenția SUA pentru Protecția Mediului, 1997, 1998, 2016b). Multe dintre celelalte Hap-uri (arsenic, cadmiu, cobalt, mercur, plumb, unele seleniu și antimoniu) sunt frecvent asociate cu minerale sulfurate, cum ar fi Pirita, astfel încât îndepărtarea (sau cel puțin reducerea) mineralelor sulfurate din cărbune înainte de ardere în instalațiile de preparare și îndepărtarea sau transformarea gazelor de ardere sulfuroase după ardere, ajută la atenuare.
produsele de cărbune și de cărbune sunt, de asemenea, surse potențiale de oligoelemente utile. Cărbunele a fost recent investigat ca o sursă potențială de minerale din pământuri rare. Mineralele din pământurile Rare includ multe elemente despre care majoritatea oamenilor nu au auzit, inclusiv elementele din seria lantanidelor (ceriu prin lutețiu) și yterbiu. Deși relativ nemaiauzit, mineralele din pământurile rare sunt foarte importante în lumea noastră tehnologică modernă, deoarece sunt utilizate într-o varietate de produse utilizate în fiecare zi, inclusiv televizoare și telefoane mobile. Oamenii de știință caută noi surse ale acestor elemente pe măsură ce cererea crește.
