La combustion du charbon est un processus qui implique la combustion de certains types de roches sédimentaires ou métamorphiques pour générer de l’énergie thermique. L’utilisation principale de la combustion du charbon est d’allumer des chaudières dans des centrales électriques, bien qu’il ait également été brûlé à d’autres fins telles que le chauffage et une source d’énergie pour les locomotives. Dans des pays comme les États-Unis, environ 10 % seulement du charbon total consommé chaque année est utilisé à des fins autres que la production d’électricité. Des milliards de tonnes métriques de charbon sont brûlées chaque année, ce qui représente environ la moitié de toute l’électricité produite dans le monde.
Il existe plusieurs types différents de charbon et de précurseurs du charbon, qui se forment tous lorsque certains matériaux biologiques sont exposés à des pressions très élevées pendant de longues périodes. La plupart de ces matériaux sont venus être utilisés comme combustible, de la tourbe au charbon anthracite. Des concentrations élevées de carbone rendent le charbon hautement combustible et lui permettent de brûler plus longtemps que des matériaux tels que le bois. Les charbons sous-bitumineux et bitumineux sont classés comme roches sédimentaires et contiennent plus d’impuretés que l’anthracite métamorphique plus dur. Tous les trois sont couramment utilisés pour alimenter les générateurs d’électricité au charbon.
Lorsque le charbon est brûlé dans le cadre d’un processus de production d’électricité, il est généralement d’abord pulvérisé en une fine poussière. La poussière de charbon est ensuite enflammée dans un four qui est attaché à une chaudière. La combustion du charbon peut générer beaucoup de chaleur, ce qui transforme l’eau de la chaudière en vapeur. La vapeur peut ensuite être utilisée pour activer des turbines capables de produire de l’électricité.
L’un des principaux sous-produits de la combustion du charbon est la cendre, qui peut prendre la forme de cendres de fond ou de cendres volantes. De nombreuses impuretés présentes dans le charbon peuvent s’échapper d’une centrale électrique sous forme de cendres volantes si des mesures appropriées ne sont pas prises, tandis que d’autres sont piégées dans les cendres résiduelles. Les deux variétés de cendres peuvent être récupérées pour être utilisées dans le ciment ou séparées en impuretés de base telles que l’aluminium et le fer, bien que l’uranium et d’autres matières fissiles soient parfois également trouvés. Une façon de réduire la quantité de cendres générée est de brûler une boue d’eau et de charbon plutôt que de la poussière en suspension dans l’air.
En plus de la production d’électricité, la combustion du charbon est également utilisée pour diverses autres applications industrielles. Une utilisation courante du charbon est de le transformer en coke, une substance très riche en carbone. Le processus de cokéfaction consiste à soumettre certains types de charbon à des températures très élevées sans fournir suffisamment d’oxygène pour une combustion complète. Le coke a plusieurs utilisations, bien qu’il soit essentiel au fonctionnement des hauts fourneaux dans la production d’acier.