ถ่าน หิน คือ หินตะกอนชนิด หนึ่งและเป็นแร่เชื้อเพลิงสามารถติดไฟได้ มีสีน้ำตาลอ่อนจนถึงสีดำ มีทั้งชนิดผิวมันและผิวด้าน น้ำหนักเบา ถ่านหินประกอบด้วยธาตุที่สำคัญ 4 อย่างได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และออกซิเจน นอกจากนั้น มีธาตุหรือสารอื่น เช่น กำมะถัน เจือปนเล็กน้อย ถ่านหินที่มีจำนวนคาร์บอนสูงและมีธาตุอื่น ๆ ต่ำ เมื่อนำมาเผาจะให้ความร้อนมาก ถือว่าเป็นถ่านหินคุณภาพดี
การเกิดถ่านหิน
        พืชในยุคโบราณเมื่อประมาณ 350 ถึง 280 ล้าน ปีที่ผ่านมา เมื่อตาบลงแล้วเกิดการทับถมและเน่าเปื่อยผุพังอยู่ใต้แหล่งน้ำและโคลตม เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของผิวโลก เช่น แผ่นดินไหว หรือภูเขาไฟระเบิด ซากพืชเหล่านี้จะจมลงไปในผิวโลก ภายใต้ความร้อนและความดันสูง ซากพืชเหล่านี้ซึ่งอยู่ในภาวะที่ขาดออกซิเจนหรือมีออกซิเจนขำกัดจะเกิดการ ย่อยสลายอย่างช้า ๆ โครงสร้างของพืชซึ่งประกอบด้วยเซลลูโลส น้ำ และลิกนิน ซึ่งมีธาตุองค์ประกอบเป็นคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เมื่อถูกย่อยสลายให้มีขนาดโมเลกุลเล็กลง คาร์บอนจะเปลี่ยนแปลงเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีปริมาณคาร์บอนตั้งแต่ร้อยละ 50 โดยมวล หรือมากกว่าร้อยละ 70 โดยปริมาตร ส่วนไฮโดรเจนและออกซิเจนจะเกิดเป็นสารประกอบอื่นแยกออกไป

  ปัจจัยที่มีผลต่อสมบัติของถ่านหิน
การที่สมบัติทางกายภาพและทางเคมีของถ่านหินตามแหล่งต่าง ๆ แตกต่างกัน เป็นผลจากปัจจัยหลายอย่างดังนี้
        1. ชนิดของพืช
        2. การเน่าเปื่อยที่เกิดขึ้นการถูกฝังกลบ
        3. ปริมาณสารอนินทรีย์ที่ปนเปื้อนในขั้นตอนการเกิด
        4. อุณหภูมิและความดันในขณะที่มีการเปลี่ยนแปลง

ถ่านหินสามารถแยกประเภทตามลำดับชั้นได้เป็น 5 ประเภท คือ
1. พีต (Peat) เป็น ขั้นแรกในกระบวนการเกิดถ่านหิน ประกอบด้วยซากพืชซึ่ง บางส่วนได้สลายตัวไปแล้ว แต่ซากพืชบางส่วนยังสลายตัวไม่หมด ยังมองเห็นเป็นลำต้น กิ่ง หรือใบ มีสีน้ำตาลถึงสีดำ มีปริมาณคาร์บอนต่ำ ประมาณร้อยละ 50-60 โดยมวล มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นสูงแต่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้

2. ลิกไนต์ (Lignite) เป็นถ่านหินที่มีสีน้ำตาลผิวด้าน มีซากพืชหลงเหลืออยู่เล็กน้อย มีคาร์บอนร้อยละ 60-75 มีออกซิเจนค่อนข้างสูง มีความชื้นสูงถึงร้อยละ 30-70 เมื่อติดไฟมีควันและเถ้าถ่านมาก มีความชื้นมาก เป็นถ่านหินที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า บ่มใบยาสูบ      
\   

3. ซับบิทูมินัส (Subbituminous) เป็น ถ่านหินที่ใช้เวลาในการเกิดนานกว่าลิกไนต์ มีสีน้ำตาลถึงสีดำ ผิวมีทั้งด้านและเป็นมัน มีทั้งเนื้ออ่อนและเนื้อแข็ง มีความชื้นประมาณร้อยละ 25-30 มีคาร์บอนสูงกว่าลิกไนต์ เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพเหมาะสมในการผลิตกระแสไฟฟ้าและงานอุตสาหกรรม
4. บิทูมินัส (Bituminous) เป็น ถ่านหินที่ใช้เวลาในการเกิดนานกว่าซับบิทูมินัส เนื้อแน่น แข็ง มีสีน้ำตาลถึงสีดำสนิท ประกอบด้วยชั้นถ่านหินสีดำมันวาว ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อการถลุงโลหะ และเป็นวัตถุดิบเพื่อเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงอื่นๆ

 
   5. แอนทราไซต์ (Anthracite) เป็นถ่านหินที่ใช้เวลาในการเกิดนานกว่าบิทูมินัส มีลักษณะดำเป็นเงา มันวาวมาก มีรอยแตกเว้าแบบก้นหอย มีปริมาณคาร์บอนประมาณร้อยละ 90-98 ความชื้นต่ำประมาณร้อยละ 2-5 มีค่าความร้อนสูงแต่ติดยาก เมื่อติดไฟให้เปลวไฟสีน้ำเงิน ไม่มีควัน ใช้เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่างๆ