È il più antico carbone proveniente da resti vegetali preistorici; contiene una percentuale di carbonio pari al 90% ed ha un potere calorifico di 35.6 MJ/kg (8500 kcal/kg). Questo tipo di carbone risale a circa 400 milioni di anni fa. Ha colore nero e lucentezza metallica, è un carbone duro e fragile e più pesante degli altri, dà una fiamma corta, con poco fumo, sviluppa moltissimo calore, essendo il carbone più antico è il più ricco di carbonio, ma viene utilizzato molto poco perché assai costoso, essendo difficilmente reperibile.
L'antracite è il carbone di qualità superiore, usato principalmente per il riscaldamento domestico. È duro, fragile e nero lucido, contiene un'alta percentuale di carbonio fissato e una bassa percentuale di materia volatile. L'umidità contenuta nell'antracite appena estratta è in genere inferiore al 15%. Il potere calorifico specifico dell'antracite pura varia dai 22 ai 28 milioni di Btu/ton (da 26 a 33 MJ/kg). L'antracite consumata negli Stati Uniti contiene in media 25 milioni di Btu/ton (29 MJ/kg).
A partire dal 1980, gli scarti e i detriti di antracite vengono usati per la generazione di energia elettrica. Questo combustibile in media contiene 15 milioni di Btu/ton (17 MJ/kg), o meno.
La formula chimica deriva da quella del carbone fossile ed è :
È possibile effettuare un'analisi elementare, per valutare la composizione percentuale nei vari elementi costituenti (% di C, H, N, S, …).
Un altro tipo di analisi è quella cosiddetta immediata, cui fanno riferimento i contratti commerciali ed i requisiti di qualità; tra queste ci sono la percentuale di acqua, di sostanze volatili e di ceneri.
La percentuale di acqua (% H2O) si determina come perdita in peso a 105 °C; la percentuale di sostanze volatili (% S.V.) si determina, invece, come perdita in peso a 950 °C; infine la percentuale di ceneri si determina come residuo dopo calcinazione. Si effettuano anche misure della plasticità e della resistenza meccanica quali l'indice di libero rigonfiamento, il potere agglutinante ed il potere agglomerante.
L'indice di libero rigonfiamento (i.l.r.) si misura dopo riscaldamento ad 820 °C confrontando il residuo con un profilo di riferimento.
Il potere agglutinante (p.a.) si determina riscaldando il campione polverizzato e disperso in un materiale inerte; si ottiene un materiale cementato di cui si misura la resistenza meccanica: si misura l'attitudine del carbone a cementare a sé materiali inerti. È indice della compattezza e resistenza del coke ottenibile.
Il potere cokificante è invece l'attitudine del carbone, scaldato in assenza di aria, ad aumentare di volume formando una massa porosa. Si effettua scaldando il campione a 600 °C e valutando forma e consistenza del residuo.
Esistono diversi tipi di carboni fossile, che si differenziano a seconda dell'età : il più antico è l'antracite, quindi litantrace, poi lignite e il più giovane, la torba.
La composizione chimica elementare varia con l'età, arricchendosi in carbonio e perdendo ossigeno:
| Sostanza | % C | % H | % O | % N | % S | % ceneri |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Legno | 50 - 54 | 6 - 6,5 | 43,5 - 44 | 0,3 - 0,5 | 0 | 0,5 - 1,2 |
| Torba | 50 - 60 | 5,5 - 6,5 | 30 - 48 | 0,8 - 3 | 0,1 - 0,2 | 3 - 25 |
| Lignite | 60 - 75 | 5 - 6 | 20 - 45 | 0,7 - 2 | 1 - 12 | 3 - 8 |
| Litantrace | 75 - 90 | 4,5 - 5,5 | 5 - 15 | 0,7 - 2 | 0,5 - 4 | 0,5 - 4 |
| Antracite | 92 - 95 | 2 - 2,5 | 3 | 0,5 - 1 | 0,5 - 2 | 0,5 - 2 |
Il loro potere calorifico aumenta da torba ad antracite, mentre il rapporto H/C è sempre più piccolo:
| Sostanza | rapporto H/C | P.C. (MJ/kg) |
|---|---|---|
| Legno | 1,55 | 10,5-18,8 (2500-4500 kcal/kg) |
| Torba | 1,30 | 12,6-18,8 (3000-4500 kcal/kg) |
| Lignite | 0,97 | 16,7-26,0 (4000-6200 kcal/kg) |
| Litantrace | 0,72 | 31,8-37,7 (7600-9000 kcal/kg) |
| Antracite | 0,29 | 34,8-37,7 (8300-9000 kcal/kg) |
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