GENERALITES SUR LE CHARBON I. ORIGINE ET FORMATION DU CHARBON

Le charbon est un combustible généralement de couleur noire, d’origine végétale et renfermant une forte teneur en carbone. Les facteurs qui influent le plus la formation du charbon sont : – L’effet de la tectonique et le lieu de la sédimentation – L’association végétale – Les conditions géochimiques : niveau de l’eau, pH, salinité Ces facteurs contrôlent : – La vitesse et le degré de dégradation de la matière végétale, – Le type et la proportion des constituants organiques et inorganiques qui caractérisent le charbon Parmi les facteurs qui conditionnent la maturité du charbon, les plus importants sont : – La température (imposée par la profondeur d’enfoncement du dépôt, l’influence géothermale,…etc.) – La pression résultant de la surcharge existante et de la pression issue de la tectonique, – Le temps écoulé depuis la formation. [7] La formation du charbon a lieu en deux étapes : – Première étape : le développement et dépôt des végétaux, – Deuxième étape : la dégradation des végétaux. [3] I.1. Développement et dépôt des végétaux A des époques géologiques reculées, pendant la période Carbonifère, le monde était couvert de végétation et d’association végétale de deux types : les forêts polaires et les steppes polaires. Ces végétations se développent, croissent plus ou moins facilement et meurent sous une couche d’eau. Les débris de végétaux qui sont déposés en milieux aquatiques marins, saumâtres ou doux subissent une dégradation

Dégradation des débris de végétaux

La dégradation se fait en deux stades : la diagenèse biochimique ou gélification et la diagenèse géochimique ou houillification.

Diagenèse biochimique

Pendant la diagenèse biochimique, les débris de végétaux subissent une dégradation de leur structure cellulaire et de leurs matières organiques complexes. Cette altération est liée à l’activité des bactéries aérobies et à celle des champignons. Le manque d’air causé par l’augmentation de la profondeur et le recouvrement par d’autres éléments conduit à la diminution progressive des bactéries aérobies puis leur disparition et à l’augmentation des bactéries anaérobies. Durant ce stade, la substance humique se forme et sa formation appelée humification est fonction de l’apport en oxygène, de l’augmentation de la température et de l’acidité du milieu. La dégradation de la structure cellulaire s’accompagne de l’enrichissement en carbone du dépôt (de 45% jusqu’à 55 à 60 % de carbone). [3] I.2.2. Diagenèse géochimique Après la disparition de la vie microbienne, les seules réactions sont géochimiques et on entre au stade de diagenèse géochimique. Ce stade consiste en une forme de métamorphisme qui permet le développement d’un jeune charbon (catagenèse). Le phénomène de subsidence entraîne un enfouissement plus profond du dépôt, une élévation de la température et de la pression. Ce phénomène favorise alors l’évolution du charbon. Des conditions particulières comme l’enfouissement brutal, l’augmentation de la température à cause du volcanisme et de la tectonique peuvent transformer un jeune charbon en anthracite. L’évolution de la tourbe en anthracite s’accompagne d’un changement physicochimique (diminution des rapports H/C, O/C donc augmentation de la teneur en carbone ; diminution de la teneur de matières volatiles, augmentation du pouvoir réflecteur de la vitrinite) et de changements structuraux (diminution de la porosité, apparition des litages).

Gisement allochtone et autochtone

Les débris de végétaux peuvent subir un transport ou rester sur le lieu où les plantes ont vécu. Dans le premier cas, on a une accumulation d’origine allochtone et dans le second cas, une accumulation d’origine autochtone.

CLASSIFICATION DU CHARBON

La classification du charbon est nécessaire pour standardiser la communication entre les producteurs et les utilisateurs du charbon. Plusieurs combinaisons de paramètres sont utilisées pour classifier le charbon. Ce qui entraîne un problème très complexe. De plus, chaque pays adopte sa classification nationale. Deux critères sont proposés pour la classification du charbon : 1- Le premier critère, scientifico- génétique est basé sur la composition, l’origine et le degré de maturité du charbon. 2- Le second critère technico-commercial se réfère aux paramètres technologiques tels que la teneur en cendre, le pouvoir calorifique ainsi qu’aux caractéristiques relatives à l’utilisation du charbon. [7] 4 En résumé, les classifications existantes résultent approximativement des analyses préliminaires du charbon et de quelques propriétés. Plus récemment, les paramètres pétrographiques sont introduits. Quatre classifications ont été déjà envisagées : – La classification chimique basée sur des analyses sommaires (humidité, matières volatiles, cendres, carbone fixe, pouvoir calorifique, hydrogène). – La classification biologique basée sur la nature des organismes intervenant dans la formation du charbon. – La classification pétrographique macroscopique et microscopique. – La classification industrielle basée sur les caractères macroscopiques : carbone total, humidité, pouvoir calorifique. [4] En 1981, un système international de classification a été illustré par un code de trois chiffres : le premier indique la classe, le second le groupe et le troisième le sous-groupe (Alpern). Ce système a été utilisé pendant 25ans et plus avant d’être adopté. Tous les paramètres qui caractérisent le charbon sont en relation avec trois conceptions de base : le grade, le rang, et le type. – Le grade est basé sur la teneur en cendre du charbon qui peut être haute (>80 %), moyenne (30 à 80 %) et faible (0 à 30 %) – Le type est basé sur la constitution pétrographique : le charbon est formé de nombreux constituants organiques fondamentaux caractérisés par une certaine homogénéité d’aspects appelés macéraux qui ont été rassemblés en trois groupes : vitrinite, exinite (ou leptinite) et inertinite dont chacun a ses caractéristiques particulières. – Le rang est subdivisé en lignite, houille bitumineux et anthracite. Chaque catégorie se subdivise en section faible, moyenne, et haute.