Per la maggior parte delle persone, il carbone è carbone: pezzi neri di materiale polveroso e combustibile che fungono anche da regali di Natale per i bambini cattivi. Per gli esperti, tuttavia, ogni pezzo di carbone è diverso, con una vasta gamma di proprietà e qualità. La corretta valutazione di questi tratti è fondamentale per garantire che una particolare fornitura di carbone venga utilizzata nel modo più efficace e l’analisi del carbone è il modo sofisticato e scientifico in cui viene eseguita.
Un po’ come i diamanti, esiste un sistema di classificazione per il carbone che dipende da vari fattori. A differenza dei diamanti, che sono classificati in base a criteri come chiarezza, taglio e colore, l’analisi del carbone viene eseguita in due modi. L’analisi di prossimità si basa su fattori quali la presenza di umidità, la volatilità e il contenuto di carbonio. Questi sono derivati dai quattro ingredienti principali in un pezzo di carbone, che sono umidità, materia volatile, cenere e carbonio. L’analisi finale, al contrario, misura gli elementi costitutivi del carbone: ossigeno (O), carbonio (C), zolfo (S) e idrogeno (H), tra gli altri.
In base ai risultati di uno dei due tipi di analisi del carbone, un campione può essere classificato come lignite, bituminoso, antracite o grafite. Ciascuno di questi tipi ha uno scopo specifico diverso nell’industria del carbone. La lignite è anche conosciuta come lignite e il bituminoso è il classico carbone nero con cui la maggior parte delle persone ha familiarità.
Le varie parti di un’analisi di prossimità possono essere eseguite in laboratorio e comportano una varietà di test e misurazioni. Venendo dal sottosuolo, il carbone è bagnato quando viene estratto. Le acque sotterranee e altri liquidi si aggiungono al livello di umidità all’interno del carbone, noto come umidità intrinseca. L’analisi del carbone tenta di misurare la quantità di umidità intrinseca in un particolare campione. Come vorrebbe la logica, minore è l’umidità in un pezzo di carbone, meglio è.
La volatilità del carbone è misurata dalla proporzione di materia volatile, che include vari tipi di idrocarburi e zolfo, in un campione. Questa misura indica sostanzialmente quanto completamente un pezzo di carbone brucia quando l’aria non è presente. Viene testato riscaldando un campione fino a 1740°F (950 C).
Sottrarre ciò che rimane dopo un test di volatilità dalla massa originale di un campione fornisce anche una misura di ciò che è noto come contenuto di carbonio fisso. Questo generalmente costituisce circa la metà della massa complessiva di un dato campione di carbone. La misura della cenere in un’analisi del carbone determina semplicemente quanto materiale rimane dopo la combustione. Poiché praticamente tutto il carbonio, lo zolfo e l’umidità vengono bruciati quando vengono accesi, la cenere che rimane è solo una piccola percentuale della quantità originale di carbone.
L’analisi finale prevede anche vari test di laboratorio. Tuttavia, una tecnica nota come spettroscopia di rottura indotta da laser (LIBS) offre sempre più un approccio più semplice per valutare la composizione elementare del carbone. Nell’analisi del carbone del 21° secolo sono state adottate anche altre tecniche laser che eliminano la necessità dell’approccio tradizionale della batteria ai test, migliorando nel contempo la precisione.