1. 석탄의 성질
가. 특성 : 석탄은 그 종류에 따라 특이성이 있으나 일반적으로 다음과 같은 특성이 있다.
1) 비중 : 1.1 ~ 1.4
2) 색 : 흑색이 보통이고 탄화가 심할수록 진한 흑색을 나타내며 단면은 광택이 난다.
3) 풍화 : 석탄속의 수소와 공기 중의 산소가 결합하여 석탄이 깨져버리는 현상
4) 자연 발화성 : 석탄 속에 유화철이 섞여 있을 때에는 습기와 공기의 작용으로 산화 발열하며, 그 발열이 60˚ 이상이 되면 작용이 더욱 심해져 자연발화하기 쉽다.
5) 착화성과 연소성 : 연대가 짧고 조잡한 것일수록 연소에 의하여 Gas를 내기 쉬우므로 불이 붙기 쉽고 잘 탄다. 탄산가스나 수분이 많을수록 화력이 약하고 탄분(1000℃~1500℃)이 많아지면 착화와 연소가 나쁘다. 석탄의 발화점에 있어서는 무연탄이나 Cokes가 600℃ ~ 650℃, 역청탄은 450℃, 아탄(亞炭)은 250℃이다.
6) 발열량 : 탄소, 수소, 유황의 함유량에 따라 발열량에 차이가 있다.
7) 점결성(Caking property) : 열을 가하면(360℃) 녹고, 식으면 굳어 붙어 괴상(傀狀)으로 되어 Cokes를 남기는 성질이다.
8) 탄화도 : 연료비 수치의 대소로서 알 수 있다.(연료비 = 고정탄소 / 가연성휘발성)
9) 비열은 약 0.2 Kcal/Kg℃, 회비열은 0.16~0.17 Kcal/Kg℃이다.
나. 종류
1) 탄화의 정도에 따른 분류
가) 니탄(泥炭 : Peat) : 갈색 또는 황색이며 진흙상이다. 탄소 53~59%, 발열량은 3,000~4,000 Kcal로 연료가가 적다. 소태류가 늪속에서 퇴적하여 탄화한 것으로 한랭한 지방에 많이 분포되어 있다.
나) 갈탄(褐炭 : Brown coal) : 색은 갈색 또는 흑갈색으로 목질이 탄화한 것으로 탄화 강도는 니탄보다 훨씬 좋으나 역시 불충분하다. 비중은 1.2~1.5, 탄소는 55~75%, 수분은 10~15%이다. 탄분이 많은 편으로 점결성이 없고 가루가 되기 쉬우며 자연 발화성도 많다. 발열량은 6,000 Kcal 이하이며, 이중 탄화의 정도가 얕고 질이 나쁜 것을 아탄(亞炭 : Ignite)이라 한다.
다) 역청탄(瀝靑炭 : Bituminous coal) : 이것을 흑탄이라고도 하는데 보통 석탄이라고 하면 이것을 말하며, 유연탄이라고도 한다. 70~80% 탄소를 함유하고 휘발성이 많고, 건유(석탄이나 목재 따위의 고체 유기물을 공기가 통하지 않는 기구에 넣고 가열하여 휘발성 물질과 비휘발성 물질을 분리하는 일)하면 Coal Tar가 생기기 때문에 이와 같은 이름으로 불린다. 충분히 탄화해 있고 탈 때는 황색의 불꽃을 올리고 취기(좋지 않은 냄새)를 낸다. 색은 회흑색 또는 빌로드 흑색이고 발열량은 6,000~8,000 Kcal, 비중은 1.2~1.4이다.
라) 무연탄(無煙炭 : Anthracite) : 75~95%의 탄소를 함유하고 색은 검은색 또는 철흑색을 나타내고 금속 광채를 갖고 있으며, 비중은 1.3~1.7 이상이고 휘발성이 적기 때문에 태우려면 강한 열을 필요로 하나, 연소 때에는 거의 연기를 내지 않고 불꽃이 대단히 적으며, 그 위에 화력이 가장 강하다. 일반적으로 불점결성(끈끈해지지 않는 성질)으로 발열량은 6,000~7,000 Kcal이고 연료비는 7 이상이다. 무연탄은 연탄, Cokes, 원료탄, 카바이드용으로 없어서는 안 될 석탄이다.
2) 형상에 따른 분류
가) 입도(분체 또는 입체의 입자 크기의 정도)에 의한 구별 : 괴탄(Lump coal), 분탄(Dust coal), 미분(Fine particles)
나) 선탄(Coal dressing)에 의한 구분 : Unscreened coal, 미세탄, 세탄, 세분
다) 영국, 미국에서의 거래상 구분 : Slack, Pea, Nut egg, Lump
3) 용도상의 분류
일반 연탄(연료용), 원료용탄(Cokes용), 무연탄, 선석(Natural coke)
* 석탄의 이용
| 고체로 이용 | 건류(乾溜) | 제철, 철물용, 일반연료, 카바이트, 아세틸렌 |
| 성형(成型) | 연료, 합성화학연료 | |
| 부활(賦活) | 활성탄, 액상흡착제 | |
| 탄화(炭化) | 전극, 탄소재, 카본 블랙 | |
| 산화(酸化) | 부민산, 방향족 카본산 | |
| 기체로 이용 | 건류(乾溜) | 도시가스, 합성천연가스(SNG), 일반연료, 고로주입, 아세틸렌(플라즈마 가스화) |
| 가스화 | 합성화학원료(메탄올 등) | |
| 액체로 이용 | 건류(乾溜) | 특수연료(제트연료), 타르화학, 합성화학원료 |
| 수소화 | 액체원료(가솔린, 제트유), 방향족화학원료 | |
| 할로겐화 | 윤활유, 유기불소화합물 | |
| 용제처리 | 팽윤탄, 용제정제법(SRC), 콜로이달원료, 방향족화학원료 |
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