कोळसा, दगडी : हा मुख्यतः वनस्पतींपासून आलेल्या कार्बनी पदार्थांचा बनलेला खडक असतो. तो मुख्यत्वे करून थरांच्या रूपात आढळतो आणि त्याचे थर शेल, पंकाश्म किंवा वालुकाश्म यांच्या सारख्या गाळाच्या खडकांच्या थरांत अंतःस्तरित म्हणजे अधूनमधून आढळतात.
लाखो वर्षांपूर्वी पृथ्वीवर असलेल्या वनस्पती व त्यांचे भाग ही दलदलीत वा उथळ पाण्यात साचत राहून त्यांच्या सामान्य किंवा प्रचंड जाडीच्या राशी तयार झाल्या. नंतर त्या राशींवर वाहत्या पाण्याबरोबर आलेला गाळ साचविला गेला. अशा रीतीने गाळाखाली पुरल्या गेलेल्या वनस्पतिज पदार्थांपासून दगडी कोळसा तयार झालेला असतो.
इतिहास : सु. ३,००० वर्षांपूर्वी चिनी लोक तांबे व लोह यांच्या धातुकांपासून (कच्च्या धातूपासून) धातू गाळण्यासाठी दगडी कोळशाचा उपयोग करीत असल्याचा सर्वांत जुना उल्लेख आढळतो. सॉलोमन राजांच्या कारकीर्दीतील (इ. स. पू. ९६१ – ९२२) म्हणींच्या पुस्तकात कोळसा नमूद केलेला आहे. ॲरिस्टॉटल (इ. स. पू. ३८४ – ३२२) यांनी त्यांच्या मेटरॉलॉनिका या पुस्तकात व त्यांचे शिष्य थीओफ्रॅस्टस (इ. स. पू. २८७) यांनी इतरत्र कोळशाबद्दल लिहिलेले आहे. त्यावेळी लोहार, सोनार इ. लोक कोळसा भट्ट्यांमध्ये वापरीत. ब्रिटनमधील रोमन लोकांच्या घरांच्या अवशेषांत (इ. स. ५० ते ५००) कोळसा व कोळशाची राख सापडते. नवव्या शतकात एका धर्मगुरूला कोळसा व कोळशाची राख सापडते. नवव्या शतकात एका धर्मगुरूला कोळसा व पीट खंडणी म्हणून मिळत असल्याचा उल्लेख आहे. लिंबर्ग या डच इलाख्यातील रोल्डक येथे इ. स. १११३ साली कोळशाचे खाणकाम चालू असल्याचा उल्लेख त्यावेळच्या वृत्तपत्रात आढळतो. त्यावेळेपासून आजतागायत या डोमॅनिएल नावाच्या खाणीतून उत्पादन होत आहे. मार्को पोलो यांनी चीनमधील कोळशाबद्दल ‘जळणारे खडक’ म्हणून इ. स. १२९८ मध्ये लिहिले आहे. तेराव्या शतकाच्या मध्यास इंग्लंडमध्ये कोळशाचे खाणकाम मोठ्या प्रमाणात सुरू झाले होते. जेम्स वॉट यांनी १७६५ मध्ये वाफेवर चालणार्‍या एंजिनाचा व १८१४ साली जॉर्ज स्टीफन्सन यांनी आगगाडीच्या एंजिनाचा शोध वाफेचे एंजिन यांनी औद्योगिक क्रांती घडवून आणली. अमेरिकेत प्रथम १६७३ साली इलिनॉय राज्यात कोळसा सापडला व १७४५ साली रिचमंड (व्हर्जिनिया) येथे कोळशाची पहिली खाण सुरू झाली. १७९३ मध्ये अँथ्रॅसाइटाची पहिली खाण सुरू झाली.
भारतात कोळसा अज्ञात अशा अगदी प्राचीन काळापासून माहीत आहे. मात्र पाश्चात्य लोक येथे येण्यापूर्वी त्याचे खाणकाम किंवा त्याचा व्यापार यांना सुरुवात झालेली नव्हती. १७७४ साली बीरभूम व पांचेत या जिल्ह्यांत कोळसा प्रथम सापडला. १८२० साली व्यवस्थित अशी अगदी पहिली खाण राणीगंज (प. बंगाल) येथे सुरू झाली. १८३९ साली कोळशाचे उत्पादन ३६ हजार टन झाले. १८५४ साली पूर्व भारतीय रेल्वे स्थापन झाल्यावर कोळशाची मागणी व उत्पादन वाढले. पुढे तागाच्या गिरण्या सुरू झाल्यावर कोळशाला अधिकाधिक मागणी येऊन दरवर्षी उत्पादनातही वाढ होऊ लागली. १९०६ साली सु. ९८ लाख टन उत्पादन झाले. यापैकी ८८ टक्के कोळसा बंगालमधून निघाला. या वेळेपासून आजतागायत कोळशाच्या वापरात व उत्पादनात सतत वाढ होत गेली. हल्ली भारतात दरवर्षी सात कोटी टनांहून अधिक कोळसा काढला जातो.
प्रकार : दगडी कोळशाचे निरनिराळे गुणधर्म असलेले पुढील प्रकार आढळतात.
पीट : याचा समावेश दगडी कोळशात करीत नाहीत, परंतु वनस्पतिज पदार्थांचे कोळशात परिवर्तन होण्याच्या प्रक्रियेतील पहिला टप्पा म्हणजे पीट तयार होणे हा होय, असे मानले जाते. म्हणून त्याचा समावेश येथे केलेला आहे. पिटाचा रंग तपकिरी, काळसर तपकिरी किंवा काळा असतो. ते सच्छिद्र असून त्याची संरचना तंतुमय किंवा काष्ठमय असते. ते कमीअधिक कुजलेल्या वनस्पतिज पदार्थांचे बनलेले असल्यामुळे त्याच्यात पाने, फांद्या अथवा लाकूड यांसारखे छिन्नविछिन्न व अर्धवट कुजलेले वनस्पतींचे अवशेष असतात.
दलदलीत किंवा पाणथळ जमिनीतील तळ्यात व डबक्यात वनस्पतींची पाने, फांद्या, फुले, फळे इ. भाग साचत राहून तयार झालेल्या राशींपासून पीट तयार झालेले असते. अशा दमट पाणथळ परिस्थितीत ऑक्सिजनचा पुरवठा अपुरा पडतो किंवा होतही नाही. शिवाय काही पूतिरोधक (जंतुनाशक) कार्बनी अम्ले तयार होत असतात. त्यामुळे सूक्ष्मजंतू किंवा कवके (बुरशी सारख्या हरितद्रव्यरहित सूक्ष्म वनस्पती) यांच्या क्रियांना पायबंद बसतो. अशा परिस्थितीत वनस्पतींच्या मऊ भागांचे व चटणीप्रमाणे बारीक चूर्ण झालेल्या भागांचे ह्यूमस नावाच्या जेलीसारख्या पदार्थामध्ये परिवर्तन होते. मृत वनस्पतिज पदार्थांची जी राशी साचलेली असते तिच्यातील घटकांवर ह्यूमसाचा लेप बसतो. त्या पदार्थातील छिद्रातही ह्यूमस शिरते आणि त्याचा लेप बसतो. असा ह्यूमसचा लेप बसलेले पदार्थ अधिक न कुजता तसेच राहतात व ते साचून पीट तयार होते.
शीत किंवा समशीतोष्ण व दमट जलवायुमान (दीर्घकालीन सरासरी हवामान) असलेल्या पुष्कळ क्षेत्रांत पीट तयार झालेले आढळते. त्या प्रदेशांतील जलवायुमानात वनस्पती वाढण्याच्या वेग कुजण्याच्या वेगापेक्षा अधिक असतो म्हणून पीट साचू शकते. गंगेच्या किंवा इतर कित्येक त्रिभुज प्रदेशांत खणलेल्या विहीरींत एका खाली एक असे गाळात पुरले गेलेले पिटाचे थर आढळले आहेत.
निरनिराळ्या जलवायुमानाच्या क्षेत्रांतील वनस्पती निरनिराळ्या असल्यामुळे निरनिराळ्या क्षेत्रांतले पीट निरनिराळ्या वनस्पतींचे बनलेले असते. उदा., टंड्रा प्रदेशातील पीट मुख्यतः रेनडियर मॉस नावाच्या दगड फुलाचे बनलेले असते. इतर प्रदेशांतील पीट दलदली जमिनीत किंवा पाण्यात वाढणाऱ्या झाडाझुडपांची पाने, फांद्या, खोडे इत्यादींच्या अवशेषांचे बनलेले असते.
वनस्पतिज पदार्थ साचत राहिले म्हणजे वरच्या थराचा भार पडत राहून खालचे थर दाबले जातात व त्यांच्यातील पाणी बाहेर घालविले जाते. ते संकोच पावून टणक होतात व त्यांचे परिपक्व पीट बनते. अशा तऱ्हेने तयार झालेले पीट गाळाखाली पुरले गेले म्हणजे ते अधिक टणक होते व त्याच्यापासून दगडी कोळशाचे सामान्य प्रकार तयार होतात [→ पीट].
लिग्नाइट किंवा तपकिरी कोळसा : हा पिटाइतका सच्छिद्र नसून त्याच्यापेक्षा अधिक घट्ट आणि कठीण असतो, पण सामान्य दगडी कोळशापेक्षा कमी घट्ट व कठीण असतो. नुसत्या डोळ्यांनी ओळखू येतील अशा वनस्पतिज संरचना याच्या बऱ्याचशा भागात नसतात, पण काही थोडे वनस्पतींच्या पानांचे किंवा सालींचे तुकडे असल्याचे सहज ओळखता येते. सूक्ष्मदर्शकाने पाहिले असता मात्र याच्यात वनस्पतिज पदार्थांचे कोशिकामय (पेशीमय) संरचना असलेले पुष्कळ तुकडे आढळतात. याचा रंग तपकिरी ते काळा, कस तपकिरी आणि भंजन (फुटणे) अनियमित असते. याच्यात बराच जलांश असतो. वाळल्यावर याचा सहज भुगा होतो.
क्रिटेशस (सु. १४ ते ९ कोटी वर्षांपूर्वीच्या) काळात व तृतीय कल्पात (सु. ६.५ ते १.२ कोटी वर्षांपूर्वीच्या काळात) तयार झालेले लिग्नाइटाचे मोठे साठे उत्तर अमेरिकेत व तृतीय कल्पात तयार झालेले तसेच साठे यूरोपात आहेत. भारतात तमिळनाडू, कच्छ, राजस्थान आणि काश्मीर यांच्यातील काही क्षेत्रांत लिग्नाइटाचे साठे आहेत. त्यांपैकी सर्वांत महत्त्वाचा साठा म्हणजे तमिळनाडूच्या दक्षिण अर्काट जिल्ह्यातील नेव्हेली येथील होय. तो सु. २६० चौ. किमी. क्षेत्रात पसरलेला आहे. त्याच्यात लिग्नाइटाचे पाच थर असून त्यांपैकी मधल्या थराची अधिकात अधिक जाडी २२.७ मी. आणि सरासरी जाडी १५.२४ मी. भरते. उघडे खाणकाम करून येथील लिग्नाइट काढले जाते [→ लिग्नाइट].
बिट्युमेनी कोळसा : आपण सामान्यतः ज्याला दगडी कोळसा म्हणतो तो बिट्युमेनी असतो. आगगाड्यांची वा आगबोटींची एंजिने, कारखान्यातील भट्ट्या, पाणी तापविण्याचे बंब, घरगुती शेगड्या इत्यादींसाठी हा जळण म्हणून वापरला जातो. हा थरांच्या स्वरूपात आढळतो. त्याच्यात एकूण तीन दिशांनी जाणारी दुर्बलतेची किंवा संधीची प्रतले (पातळ्या) असतात. प्रतलांच्या अशा तीन प्रकारच्या गटांपैकी एका गटातील प्रतले कोळशाच्या स्तरणतलास (थराच्या पातळीस)समांतर असतात. उरलेल्या दोन गटांची प्रतले कोळशाच्या स्तरणतलास व एकमेकांस काटकोन करून असतात. अशी स्तरणतले असल्यामुळे कोळसा खणून काढताना किंवा फोडताना त्याचे चौरस ठोकळ्याच्या आकाराचे तुकडे सहज पडतात.
दगडी कोळशाचे सवच प्रकार साध्या पाहणीत अगदी अपारदर्शक असतात पण अत्यंत पातळ, सु. तीन सहस्त्रांश सेंमी. इतक्या किंवा त्यापेक्षा थोड्या कमी जाडीच्या त्यांच्या चकत्या केल्या असता ते दुधी काचेसारखे पारभासी होतात व सूक्ष्मदर्शकाने त्यांचे परीक्षण करता येते.
सामान्य दगडी कोळशाला बिट्युमेनी कोळसा म्हणतात. त्याच्यात प्रत्यक्ष बिट्युमेन नसते, परंतु त्याच्यापासून ⇨ कोल गॅस व ⇨ कोक तयार करताना जे ऊर्ध्वपातित (वाफ करून आणि मग ती थंड करून अलग करण्यात येणारे) पदार्थ मिळतात त्यांपैकी एक पदार्थ म्हणजे कोल टार (दगडी कोळसा डांबर) हा असतो व तो बिट्युमेनाचा एक प्रकार होय. बिट्युमेनी कोळशाची संरचना पत्रित किंवा पट्टेदार असते. पट्टे स्तरणतलास समांतर असून त्यांची जाडी कमीअधिक असते. कागदा सारख्या पातळ थरापासून तो काही थोडे सेंमी. इतक्या जाडीचे व आलटून पालटून चकचकीत व निस्तेज असे पट्टे त्याच्यात असतात. पट्ट्यांचे संघटन निरनिराळे असून ते तीन वा चार प्रकारच्या पदार्थांचे बनलेले असतात. ह्यांची नावे व गुणधर्म असे.
फ्युझेन : हे मऊ, सूक्ष्मकणी आणि लोणारी कोळशासारखे असते. फ्युझेन हा कोळशातला मलिन पदार्थ असून दगडी कोळसा हाताळला असता फ्युझेना मुळे हात काळे होतात. फ्युझेनाच्या थरास अनुसरून कोळसा सहज दुभागतो. फ्युझेन हे लोणारी कोळशाच्या धलपीसारखे दिसते आणि त्यांची संरचना कोशिकामय असते. अशा संरचनेमुळे त्यांच्यात वायू, पायराइट किंवा कॅल्साइट यासारख्या खनिजांचे कण असू शकतात. ज्या कोळशात फ्युझोनाचे पुष्कळ थर असतात तो जळल्यावर बरीच खनिज राख उरण्याचा संभव असतो, म्हणून कोळशात फ्युझेनाचे पुष्कळ थर असणे अनिष्ट असते.
फ्युझेन हे लाकडापासून किंवा सालीपासून तयार झालेले असते. ते लोणारी कोळशासारखे असते म्हणून त्याला खनिज लोणारी कोळसा असेही म्हणतात. तो कसा उत्पन्न होतो हे कळलेले नाही. त्याच्यापैकी काही अंश गतकालीन वनातील वृक्षांना वणवा लागल्यामुळे निर्माण झाला असण्याचा संभव आहे, पण बराचसा भाग वृक्ष पुरले गेल्यावर त्यांच्यापासून कोळसा निर्माण होण्याच्या प्रक्रियांत तयार झाला असावा असे दिसते.
कोळशातील काही पट्टे काळ्या चमकदार पदार्थांचे व काही पट्टे काळ्या निस्तेज पदार्थांचे बनलेले असतात. चमकदार पट्टे व्हिट्रेनाचे किंवा क्लॅरेनाचे व निस्तेज पट्टे ड्युरेनाचे बनलेले असतात.
व्हिट्रेन : हे समांग (एकजिनसी) असून काळ्या काचेसारखे दिसते. याचे भंजन शंखाभ (गोलसर पृष्ठ असलेले) असते. वृक्षांच्या काष्ठाचे किंवा सालीचे घटक पूर्णपणे अपघटित होऊन (कुजून) जी कार्बनी कलिल (अतिसूक्ष्म कण लोंबकळत्या स्वरूपात असलेली) जेली तयार होते, ती कठीण होऊन व्हिट्रेन तयार झालेले असते. व्हिट्रेनाच्या पट्ट्यांच्या कडा सरळ असून त्या इतर घटकांच्या कडांहून स्पष्ट वेगळ्या दिसतात.
क्लॅरेन : याची संरचना सूक्ष्मपत्रित असून अति-सूक्ष्मकणी आधारकात व्हिट्रेनाचे धागे आणि पातळ चकत्या विखुरल्या जाऊन हे तयार झालेले असते. भारतातील कोळशात क्लॅरेन नसते.
ड्युरेन : हे समांग नसून अनेक सूक्ष्मकणी व भिन्न घटकांचे बनलेले असते. याच्यात बीजुकांच्या (वनस्पतीच्या लाक्षणिक प्रजोत्पादक भागांच्या) वेष्टनासारख्या टिकाऊ भागांचे कमीअधिक चुरडले गेलेले व चापट झालेले अवशेष, व्हिट्रेनाचे सूक्ष्म धागे किंवा कण, फ्युझोनाच्या टिकल्या किंवा कण, रेझिनाच्या सूक्ष्म गोळ्या इ. पदार्थ अत्यंत सूक्ष्मकणी आधारकात विखुरलेले असतात. आधारक हा वनस्पतिज पदार्थ पाण्यात भिजून व कुजून निर्माण झालेल्या अति-सूक्ष्मकणी पदार्थांचा बनलेला असतो. तो इतका सूक्ष्मकणी असतो की, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक वापरल्याशिवाय त्याच घटक दिसत नाहीत.
सूक्ष्मदर्शकाने निरीक्षण केले असता कोळसा असंख्य प्राथमिक अशा सूक्ष्म घटकांचा बनलेला असतो, असे दिसून येते. या सूक्ष्म घटकांना मॅसेरले असे म्हणतात. मॅसेरले व्हिट्रिनाइट, एक्झिनाइट व इनर्टिनाइट या मुख्य गटांत विभागतात. मॅसेरले व त्यांची उत्पत्ती कोष्टक क्र. १ मध्ये दिला आहे.
