Indhold
Bituminøst kul: Bituminøst kul er typisk en bundet sedimentær sten. På dette foto kan du se lyse og kedelige bånd af kulmateriale orienteret vandret på tværs af prøven. De lyse bånd er velbevaret træholdigt materiale, såsom grene eller stængler. De kedelige bånd kan indeholde mineralsk materiale, der er vasket i sumpen af vandløb, trækul produceret af ild i sumpen eller nedbrudt plantemateriale. Dette eksemplar er ca. 7 cm bredt (7,5 centimeter). Foto af West Virginia Geological and Economic Survey.
Hvad er kul?
Kul er en organisk sedimentær sten, der dannes fra akkumulering og konservering af plantematerialer, normalt i et sumpmiljø. Kul er en brændbar sten, og sammen med olie og naturgas er det en af de tre vigtigste fossile brændstoffer. Kul har en lang række anvendelser; den vigtigste anvendelse er til produktion af elektricitet.
Kulformende miljøer: Et generaliseret diagram over en sump, der viser, hvordan vanddybde, konserveringsbetingelser, plantetyper og planteproduktivitet kan variere i forskellige dele af sumpen. Disse variationer giver forskellige typer kul. Illustration af West Virginia Geological and Economic Survey.
Tørv: En masse for nylig akkumuleret til delvist karboniseret planteaffald. Dette materiale er på vej til at blive kul, men dets kilde til planteaffald kan stadig let genkendes.
Rock & Mineral Kits: Få et sten-, mineral- eller fossilsæt for at lære mere om jordmaterialer. Den bedste måde at lære om klipper på er at have eksemplarer tilgængelige til test og undersøgelse.
Hvordan dannes kul?
Kulformer fra akkumulering af planteaffald, normalt i et sumpmiljø. Når en plante dør og falder ned i sumpen, beskytter sumpens stående vand den mod henfald. Sumpvandet er normalt mangelfuld med ilt, hvilket ville reagere med planteaffaldet og få det til at henfalde. Denne mangel på ilt giver planteaffaldet vedvarende. Derudover overlever insekter og andre organismer, der muligvis spiser planterester på landet, ikke godt under vand i et iltmangel.
For at danne det tykke lag af planteaffald, der kræves for at frembringe en kulssøm, skal hastigheden af akkumulering af planteaffald være større end forfaldshastigheden. Når der er dannet et tykt lag af planteaffald, skal det begraves af sedimenter som mudder eller sand. Disse vaskes typisk i sumpen af en oversvømmende flod. Vægten af disse materialer komprimerer planteaffaldet og hjælper med dets omdannelse til kul. Cirka ti meter med planteaffald komprimeres til kun en fod kul.
Planteaffald akkumuleres meget langsomt. Så det vil tage lang tid at akkumulere ti fod af planteaffald. De halvtreds fod af planteaffald, der er nødvendigt for at fremstille en fem fodtyk kulssøm, ville kræve tusinder af år at samle sig. I løbet af den lange periode skal sumpens vandstand være stabil. Hvis vandet bliver for dybt, drukner sumpens planter, og hvis vanddækslet ikke opretholdes, vil planteaffaldet forfaldne. For at danne en kulssøm skal de ideelle betingelser for perfekt vanddybde opretholdes i meget lang tid.
Hvis du er en skarp læser, undrer du dig sandsynligvis: "Hvordan kan 50 meter planteaffald samle sig i vand, der kun er et par meter dybt?" Svaret på dette spørgsmål er den primære årsag til, at dannelsen af en kulssøm er en meget usædvanlig forekomst. Det kan kun forekomme under en af to forhold: 1) en stigende vandstand, som perfekt holder trit med hastigheden på akkumulering af planteaffald; eller, 2) et aftagende landskab, der perfekt holder trit med hastigheden på akkumulering af planteaffald. De fleste kulssømme menes at have dannet sig under betingelse nr. 2 i et delta-miljø. På et delta afsættes store mængder flodsedimenter på et lille område af jordskorpen, og vægten af disse sedimenter forårsager udfald.
For at der kan dannes en kulssøm, skal perfekte betingelser for akkumulering af planteaffald og perfekte forsænkningsbetingelser forekomme i et landskab, der opretholder denne perfekte balance i meget lang tid. Det er let at forstå, hvorfor betingelserne for dannelse af kul kun har forekommet et lille antal gange gennem Jordens historie. Dannelsen af et kul kræver sammenfald af meget usandsynlige hændelser.
Antracit kul: Antracit er den højeste rang af kul. Det har en lys glans og går i stykker med en semi-konkokoid brud.
Hvad er kul "rang"?
Planteaffald er et skrøbeligt materiale sammenlignet med de mineralmaterialer, der udgør andre klipper. Når planteaffald udsættes for nedvarmning og tryk ved begravelse, ændres det i sammensætning og egenskaber. Kolens "rang" er et mål for, hvor meget ændring der er sket. Undertiden bruges udtrykket "organisk metamorfisme" til denne ændring.
Baseret på sammensætning og egenskaber tildeles kul en rangprogression, der svarer til deres niveau af organisk metamorfisme. Den grundlæggende rangprogression er sammenfattet i tabellen her.
brunkul: Den laveste rang af kul er "lignit." Det er tørv, der er blevet komprimeret, afvandet og lithificeret til en klippe. Det indeholder ofte genkendelige plantestrukturer.
Hvad er brugen af kul?
Elektricitetsproduktion er den primære anvendelse af kul i USA. Det meste af kul, der udvindes i USA, transporteres til et kraftværk, knuses til en meget lille partikelstørrelse og brændes. Varme fra det brændende kul bruges til at producere damp, der gør en generator til at producere elektricitet. Det meste af den elektricitet, der forbruges i USA, fremstilles ved at brænde kul.
Kulfyret kraftværk: Foto af et kraftværk, hvor kul brændes for at producere elektricitet. De tre store stakke er køletårne, hvor vand, der bruges i elproduktionsprocessen, afkøles før genbrug eller frigørelse til miljøet. Emissionen, der streamer fra den højre stabel, er vanddamp. Forbrændingsprodukterne fra kulforbrænding frigøres i den høje, tynde stabel til højre. Inden i denne stabel findes en række kemiske sorbenter til at absorbere forurenende gasser produceret under forbrændingsprocessen. Billede copyright / Michael Utech.
Kul har mange andre anvendelser. Det bruges som varmekilde til fremstillingsprocesser. For eksempel produceres mursten og cement i ovne opvarmet ved forbrænding af en stråle med pulveriseret kul. Kul bruges også som en strømkilde til fabrikker. Der bruges den til at varme op damp, og dampen bruges til at drive mekaniske apparater. For et par årtier siden blev de fleste kul brugt til rumopvarmning. Nogle kul bruges stadig på den måde, men andre brændstoffer og kulproduceret elektricitet bruges nu i stedet.
Koksproduktion er stadig en vigtig anvendelse af kul. Koks produceres ved at opvarme kul under kontrollerede forhold i fravær af luft. Dette driver nogle af de flygtige materialer ud og koncentrerer kulstofindholdet. Koks bruges derefter som et kulstofbrændstof til metalforarbejdning og anden anvendelse, hvor en særlig varmbrændende flamme er nødvendig.
Kul bruges også til fremstilling. Hvis kul opvarmes, kan gasser, tærer og producerede rester anvendes i en række fremstillingsprocesser. Plast, tagdækning, linoleum, syntetisk gummi, insekticider, malingsprodukter, medicin, opløsningsmidler og syntetiske fibre inkluderer alle nogle kulafledte forbindelser. Kul kan også omdannes til flydende og gasformigt brændstof; disse anvendelser af kul er imidlertid hovedsageligt eksperimentelle og udføres i mindre skala.