Than đá (coal) là một trong những nguồn nhiên liệu hóa thạch quan trọng nhất, được hình thành từ xác thực vật bị chôn vùi qua hàng triệu năm dưới tác động của áp suất và nhiệt độ. Quá trình này gọi là than hóa (coalification), khiến than chuyển dần từ dạng thấp cấp sang cao cấp với hàm lượng carbon tăng lên, độ ẩm giảm và giá trị nhiệt lượng tăng.
Than được phân loại chủ yếu theo hạng (rank) dựa trên hàm lượng carbon, nhiệt trị (calorific value), độ ẩm, chất bay hơi và tro. Dưới đây là các loại than phổ biến nhất, từ thấp cấp đến cao cấp.
- Than bùn (Peat)
Đặc điểm: Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình than hóa, chưa phải là than đá thực sự. Than bùn có màu nâu hoặc đen nhạt, cấu trúc xơ, giống như đất sét hoặc mùn hữu cơ, chứa rất nhiều nước (độ ẩm lên đến 75% hoặc hơn) và tạp chất cao. Hàm lượng carbon thấp (<40-55%).
Nhiệt trị: Thấp nhất, khoảng 5-8 MJ/kg.
Cách nhận biết:
Màu nâu đen, dễ vỡ vụn, có mùi đất ẩm hoặc mùi hữu cơ.
Khi đốt cháy chậm, khói nhiều, mùi khó chịu, để lại nhiều tro.
Dễ phân biệt bằng cách cầm: nặng và ướt do độ ẩm cao.
Ứng dụng: Chủ yếu dùng làm phân bón, cải tạo đất hoặc đốt trực tiếp ở khu vực nông thôn. Ít dùng công nghiệp do hiệu suất thấp.
Nguồn: Phổ biến ở các vùng đầm lầy.
- Than nâu (Lignite hoặc Brown Coal)
Đặc điểm: Than trẻ nhất trong các loại than đá, hình thành sau than bùn khoảng 50-70 triệu năm. Màu nâu đến nâu đen, cấu trúc mềm, dễ vỡ, độ ẩm cao (35-66%), hàm lượng carbon 25-35% (hoặc lên đến 40-55% tùy phân loại).
Nhiệt trị: Thấp, khoảng 8-17 MJ/kg.
Cách nhận biết:
Màu nâu đặc trưng (khác với đen của các loại cao cấp).
Dạng vụn hoặc cục mềm, dễ bị oxy hóa và tự cháy khi tiếp xúc không khí lâu.
Khi đốt: Khói nhiều, lửa vàng cam, để lại tro nhiều.
Thử độ ẩm: Để ngoài không khí sẽ khô và nứt.
Ứng dụng: Chủ yếu dùng cho nhà máy nhiệt điện gần mỏ (do vận chuyển tốn kém vì nặng nước). Ít dùng luyện kim.
Nguồn: Phổ biến ở Đức, Úc, Việt Nam (một phần).
- Than á bitum (Sub-bituminous)
Đặc điểm: Giai đoạn trung gian giữa than nâu và than bitum. Màu đen, nhưng mờ (không bóng), độ ẩm thấp hơn than nâu (15-30%), hàm lượng carbon 35-45% (hoặc 45-65%).
Nhiệt trị: Trung bình, khoảng 17-24 MJ/kg.
Cách nhận biết:
Màu đen nhưng bề mặt mờ, không có ánh kim.
Cứng hơn than nâu nhưng vẫn dễ vỡ so với bitum.
Đốt: Ít khói hơn than nâu, nhiệt ổn định hơn.
Ứng dụng: Nhiệt điện, một số ngành công nghiệp.
Nguồn: Phổ biến ở Mỹ, Indonesia (than Indo thường thuộc loại này hoặc bitum).
- Than bitum (Bituminous Coal)
Đặc điểm: Loại than phổ biến và quan trọng nhất trên thế giới. Hàm lượng carbon 45-86%, độ ẩm thấp (5-15%), có hai loại chính: than mỡ (cao chất bay hơi) và than gầy (thấp chất bay hơi). Màu đen, cứng hơn, có thể có ánh.
Nhiệt trị: Cao, 24-35 MJ/kg.
Cách nhận biết:
Màu đen đậm, khi gõ có tiếng vang, dễ tách lớp.
Đốt: Lửa vàng, khói vừa phải (tùy loại), tạo than cốc tốt cho luyện kim.
Phân biệt bằng hàm lượng chất bay hơi (volatile matter): Than mỡ cao (>20-30%), than gầy thấp.
Ứng dụng: Nhiệt điện, luyện thép (làm than cốc), xi măng, hóa chất.
Nguồn: Rất phổ biến ở Trung Quốc, Ấn Độ, Úc, Việt Nam (Quảng Ninh).
- Than antraxit (Anthracite)
Đặc điểm: Loại than cao cấp nhất, hình thành sau hàng trăm triệu năm. Hàm lượng carbon 86-97%, độ ẩm rất thấp (<5-10%), chất bay hơi thấp. Màu đen bóng, cứng nhất.
Nhiệt trị: Cao nhất, 30-35 MJ/kg hoặc hơn.
Cách nhận biết:
Màu đen sáng bóng, ánh kim loại hoặc ngũ sắc (đặc trưng nhất để phân biệt).
Cứng, khó vỡ bằng tay, dẫn điện tốt, cháy gần như không khói, lửa xanh hoặc trắng.
Không dính tay, ít tro, cháy lâu và sạch.
Ứng dụng: Luyện kim cao cấp, sưởi ấm gia đình, lọc nước (than hoạt tính), điện cực.
Nguồn: Ít hơn các loại khác, phổ biến ở Việt Nam (Hòn Gai – Cẩm Phả), Trung Quốc, Nga.
Bảng so sánh nhanh các loại than
Các cách phân biệt chi tiết khác
Quan sát ngoại quan: Màu sắc (nâu → đen mờ → đen bóng), độ cứng (mềm → cứng), độ bóng (mờ → kim loại).
Thử đốt: Khói nhiều/ít, màu lửa, thời gian cháy, lượng tro.
Phân tích hóa học/laboratories (chính xác nhất):
Hàm lượng carbon cố định, chất bay hơi (VM), tro, lưu huỳnh, độ ẩm.
Nhiệt trị (kcal/kg hoặc MJ/kg) bằng máy đo calorimeter.
Phân loại theo hình thái: Than cục (cỡ lớn), than cám (nhỏ), than bùn (vụn).
Phân loại theo mục đích: Than nhiệt (đốt điện), than luyện kim (làm cốc).
Lưu ý khi sử dụng: Chọn loại than phù hợp với thiết bị để tối ưu hiệu suất và giảm ô nhiễm (than antraxit sạch nhất). Ở Việt Nam, than Quảng Ninh chủ yếu là antraxit và bitum chất lượng cao.
Than là nguồn tài nguyên quý nhưng không tái tạo được. Việc khai thác và sử dụng cần tuân thủ quy định môi trường để giảm phát thải CO₂ và ô nhiễm.
