Węgiel na świecie jest wydobywany już od niemal półtora wieku. Pierwsza, historyczna kopalnia węgla została założona w roku 1113 na południu Niemiec, w Miście Aachen. Z czasem zapotrzebowanie na ten cenny surowiec zrosło, w związku z czym powstawały kolejne kopalnie. W XIV wieku można już było mówić o w pełni rozwiniętym przemyśle górniczym, które pojawiło się w zagłębiu Ruhry. W Polsce górnictwo rozwinęło się dopiero w wieku XVI. Przez wiele lat wydobycie węgla stale rosło. W roku 1993 całkowite wydobycie tego cennego pierwiastka wyniosło 3655 mln ton. W roku 1980 osiągnęło już wartość ponad 140 mld ton. Dziś dostrzegalne jest zjawisko spadku wydobycia węgla. Współcześnie co raz częściej stosuje się technologie energooszczędne, co wiąże się to z likwidacją przestarzałych kopalń.
Szacuje się, iż 60 % wydobywanego węgla jest wykorzystywane w elektrowniach, 25 % zostaje przetworzone w koksowniach, zaś 15 % zużywa bezpośrednio przemysł oraz ludność.
Naturalnie istnieje kilka form kopalnych węgla. Różnią się one procentową zawartością pierwiastkowego węgla. Możemy zaliczyć do nich:
- szungit stanowi najstarszą formę kopalna węgla, zawierająca najwięcej, bo ok. 98,2 % czystego węgla. Jego złoża występują w Rosji, Szwecji oraz Irlandii, zazwyczaj w okolicach jezior. Jest niezwykle cennym surowcem, wykorzystywanym w przemyśle chemicznym.
- antracyt podobnie jak szungit zawiera bardzo dużo czystego węgla (ok. 94 - 96 %). Znajduje on zastosowanie przy wyrobie elektrod oraz jest używany jako surowiec energetyczny.
- węgiel kamienny zawiera ok. 78 - 92 % czystego węgla i jest najczęściej występującym węglem kopalnym. Przede wszystkim wykorzystuje go przemysł energetyczny. Otrzymuje się z niego koks, benzyny oraz smołę. - węgiel brunatny zawiera ok. 65 - 75 % czystego pierwiastka. Stanowi surowiec energetyczny, nieco gorszej jakości. Wytwarza się z niego także smołę, benzynę i oleje napędowe.
- torf , w którym znajduje się najmniej, bo jedynie ok. 60 % czystego węgla. Powstaje w skutek częściowego rozkładu roślin, przy dużej wilgotności. Jest używany jako paliwo lub kompost.
Jak widać z powyżej przedstawionych informacji, najczęściej występującą forma węgla jest węgiel kamienny. Z tego względu zostanie tutaj przedstawiona szerzej jego charakterystyka.
Węgiel kamienny powstaje w wyniku skomplikowanych przemian biochemicznych, geofizycznych i geochemicznych szczątków roślinnych, zachodzących bez dostępu powietrza oraz pod działaniem temperatury i ciśnienia. Zazwyczaj znajduje się na znacznych głębokościach. Niektóre pokłady występują płytko pod ziemią, już na głębokości kilku metrów, inne znacznie głębiej - nawet kilkanaście tysięcy metrów pod powierzchnią ziemi.
Skały węglowe można podzielić na cztery podstawowe typy, ze względu na ich cechy fizyczne:
- węgiel błyszczący
- węgiel półbłyszczący
- węgiel matowy
- węgiel włóknisty
W przyrodzie można rozróżnić kilka rodzajów węgla. Każdy z nich posiada odrębne, charakterystyczne właściwości, w zależności od których jest wykorzystywany. Do budowy pieców, zarówno przemysłowych, jak i domowych stosuje się węgiel płomienny lub węgiel chudy lub węgiel gazowo - płomienny. Ten ostatni wykorzystywany jest także w procesach uwodorniania. Gazownictwo oraz przemysł koksowniczy stosuje węgiel gazowy lub gazowo - koksowy. Inny gatunek węgla tzw. węgiel ortokoksowy stanowi substrat dla przemysłu metalurgicznego. Z kolei w odlewnictwie używa się węgla o nazwie metakoksowy. Do celów specjalnych służy węgiel antracytowy. Dodatki o funkcji schudzającej pełni węgiel semikoksowy.
Jednym z najważniejszych procesów w przemyśle związanym z węglem jest koksownictwo. Sam proces koksowania polega na prażeniu węgla w wysokiej temperaturze, dochodzącej nawet do 1000 - 1200ºC. Dokonuje się tego w specjalnych piecach dostosowanych do koksowania. Jako produkty uzyskuje się koks, smołę pogazową, wodę pogazową (amoniakalną) i gaz koksowniczy.
Gaz koksowniczy ma dalsze zastosowanie. Część jest wykorzystywana jako paliw, część stanowi substrat dla przemysłu chemicznego. Ze względu na wysoką wartość energetyczną, jest zużywany także przez koksownie, którym służy do ogrzewania pieców i baterii. Pozostałą ilość gazu koksowniczego sprzedaje się zakładom chemicznym, wykorzystującym go głównie do opału.
W skład gazu koksowniczego wchodzą następujące domieszki: benzol surowy, amoniak, siarkowodór, związki cyjankowe i pył. Jeżeli oczyści się go, to otrzyma się mieszaninę wodoru, metanu i azotu.
Drugim produktem w procesie koksowniczym jest woda pogazowa. Jej składnikami są m.in. amoniak i jego pochodne, pirydyna, a także inne związki chemiczne. Przede wszystkim służy do produkcji nawozów sztucznych, zawierających siarczan amonu.
Kolejny produkt - smoła węglowa jest substancją, znajdującą największe zastosowanie w przemyśle chemicznym. Jest czarną, gęstą cieczą, w skład której wchodzi wiele substancji. Do najważniejszych można zaliczyć: fenole, związki aromatyczne i zasady pirydynowe. W wyniku destylacji frakcyjnej uzyskuje się z niej czyste związki chemiczne, mogące służyć do syntez farmaceutyków, barwników oraz tworzyw sztucznych. Pozostałością podestylacyjna jest tzw. pak. Jest to czarna, amorficzna masa, o charakterystycznym połysku, która zawiera głównie wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Znajduje zastosowanie w przemyśle budowlanym, chemicznym, a także przy produkcji elektrod i lakierów.
Głównym produktem procesu koksowania jest koks. Koks to bryłki 90 % węgla. Mają czarną lub szaroczarna barwę i strukturę gąbczastą. Służy przede wszystkim w procesie wielkopiecowym do redukcji rud żelaza.
Węgiel kamienny wykorzystuje się w elektrowniach, elektrociepłowniach, transporcie. Potrzebny jest również w przemyśle hutniczym i odlewniczym. Mimo malejącego zapotrzebowania na węgiel nadal jest niezbędnym surowcem energetycznym.
Niewątpliwie węgiel stanowi jeden z najważniejszych pierwiastków chemicznych. Baz niego nie możliwe byłoby życie na kuli ziemskiej. Gdyby nie paliwa kopalne, wśród których największe znaczenie ma węgiel kamienny oraz ropa naftowa nie nastąpiłby tak gwałtowny rozwój cywilizacyjny. Warto o tym pamiętać i doceniać ten fakt.
