زغال سنگ در نتیجه تبدیل مواد آلی انباشته شده تحت تأثیر عوامل بیولوژیکی، بیوشیمیایی، زمین شناسی و ژئوشیمیایی تشکیل شد.
فرآیند چنین دگرگونی را کربن‌سازی می‌گویند، یعنی غنی‌سازی با عنصر کربن (C)، زغال سنگ سخت حاوی 75 تا 92٪ از این عنصر است و انواع آن – آنتراسیت – تا 97٪. آنتراسیت همچنین آخرین حلقه در زنجیره تحولات است: ذغال سنگ نارس – زغال سنگ – زغال سنگ – آنتراسیت.
اجزای اصلی زغال سنگ در بازار، ماسرال‌ها (گروه‌های ویترینیت، لیپتینیت و اینرتینیت – معادل‌های معدنی در سنگ‌های معدنی) هستند که در نتیجه کربن‌شدن مواد آلی، مانند بافت گیاه، برگ، گرده‌ها تشکیل می‌شوند.
زغال سنگ فشرده و شکننده است و به رنگ سیاه است، زغال سنگ سخت با نوسانات بالای پارامترهای شیمیایی و تکنولوژیکی مشخص می شود که استفاده بعدی آن را در گرمایش، کک سازی و صنایع شیمیایی تعیین می کند.
خواص زغال سنگ سخت تا حد زیادی به شرایطی بستگی دارد که این ماده خام در آن شکل گرفته است، بیشترین نقش را دما و فشار بالا همراه با فرآیندهای دیاژنتیکی و دگرگونی ایفا کردند.
ماده آلی که زغال سنگ سخت می سازد تا حدود 40 درصد به ماده معدنی (خاکستر) آلوده است.
خاکستر شامل A2O3، Fe2O3، SiO2، و همچنین اکسیدهای Ca، Na، K، S و سایر عناصر معمولاً در مقادیر کم وجود دارند: Cu، Pb، Cd، Hg و غیره.
با توجه به منشأ آن، زغال سنگ سخت را می توان به موارد زیر تقسیم کرد: زغال سنگ هیومیک – تشکیل شده از بقایای فلور زمینی،
کربن ساپروپلیک، – از بقایای فلور آبزی تشکیل شده است، کربن لیپتوبیولیتیک – از تجمع رزین و اجزای موم گیاهان تشکیل شده است.
زغال سنگ سخت استخراج شده در معادن به انواع، مجموعه ها و طبقات تقسیم می شود.
انواع زغال سنگ سخت به دلیل خواص آن مانند: تف جوشی پذیری، میزان مواد فرار و گرمای احتراق متمایز شدند.
چندین نوع از این ماده اولیه به دلیل سودمندی و کاربرد آن متمایز شد (Polish Standard PN-G-97002:1982P زغال سنگ سخت – انواع).
