석탄계 코크스에 대한 정리

코크스는 석탄과 석유에서 얻을 수 있다. 이번 게시글은 그중 석탄계 코크스에 대해서 정리했다. 

 

석탄의 용도

석탄은 크게 두 가지 용도로 사용된다.

• 석탄화력발전소의 에너지원
• 제철용 원료탄

석탄화력발전소는 다량의 석탄을 태워 에너지를 얻는다. 그래서 현재 석탄발전소를 건설하는데 어려움이 잇따르고 있다. 지구 온난화가 점점 심해지며 환경단체의 반발이 거세다. 에너지경제연구원이 최근 발간한 '중기 에너지 수요 전망' 보고서에 따르면, 2024년까지 석탄 수요가 연평균 0.7% 감소함에 따라 전체 에너지 소비에서 석탄이 차지하는 비중도 27%에서 24%로 줄어들 전망이다.

제철용 원료탄은 고로 안의 철광석을 녹이는 열원 역할을 하는 필수적인 원재료로, 철강재 생산 단가의 약 20~30%를 차지한다. 석탄을 건류하면 야금용 코크스를 얻을 수 있는데, 이 코크스는 산화철 상태인 철광석을 환원시키는 역할을 한다.

건류: 석탄이나 목재 따위의 고체 유기물을 공기가 통하지 않는 기구에 넣고 가열하여 휘발성 물질과 비휘발성 물질을 분리하는 일. 또는 그런 방법

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석탄계 코크스

석탄은 사슬 형태인 석유에 비해 고리 형태의 방향족 성분을 많이 포함한다. 그래서 비교적 구조가 복잡하고 많은 종류의 분자가 존재하기 때문에, 아직까지 구조나 형태 등이 완벽히 밝혀지지 않았다.

석탄의 분자 모양

제철 과정에서 야금용 코크스를 만들기 위해 석탄을 건류하면 코크스와 함께 콜타르가 만들어진다. 이 콜타르를 이용해서 또 다른 종류의 석탄계 코크스를 제작할 수 있다. 현재 국내에서 피엠씨텍에서 생산하고 있다.

야금용 코크스 외에도 전극봉 용으로 사용되는 침상코크스, 등방흑연블록의 재료인 등방코크스 등이 있다. 

사용되는 석탄의 종류에 따라 코크스의 성능이 달라진다. 석탄의 갈탄, 역청탄, 토탄 등 많은 종류가 있으며 석탄의 탄소 함량이나 휘발분, 원소 성분 등에 따라 이어지는 콜타르 및 코크스의 특징이 달라진다.

석탄계 코크스의 사용처

가탄재: 강철을 만드는 과정에서 탄소 함량을 높여주기 위해 첨가하는 물질

주물용 코크스(Foundry coke): 주철을 용해할 때 연료로 사용

야금용 코크스(Metallurgical coke): 용광로에서 제선용으로 사용. 

전극봉(Carbon electrode): 철광석을 녹일 때 사용하는 물질로, 고온의 환경을 만드는 데 사용된다. 

인조흑연(Artificial graphite): 코크스를 흑연화시키면 얻을 수 있는 물질로, 배터리의 음극(-)으로 사용된다. 

 

2020/09/30 - [탄소화학] - 석유계 코크스란?

석유계 코크스란?