石炭
石炭は炭素の濃集度合(炭素の濃縮の程度) により石炭化度の高い方から、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、亜炭、泥炭に分類される。日本で一般に石炭と呼ばれているものは、このうち無煙炭から褐炭までである。なお、石炭化度は発熱量と燃料比(固定炭素÷揮発分、通常では無煙炭:4以上、瀝青炭:1~4、褐炭:1以下)を用いているが、国際的には一般に揮発分が用いられている。
(石炭化度の高い順に)
稼働中の炭鉱あり
現在、日本国内において稼働中の炭鉱はすべて北海道の炭鉱である。
釧路炭田:北海道釧路市(釧路コールマイン)埋蔵量25億t(国内最大)
国内唯一の坑内掘り炭鉱として年50万t生産中。採炭とベトナム・中国等への石炭技術の継承も行う。おもに発電用。
石狩炭田:北海道空知管内(夕張市、三笠市、美唄市、歌志内市、上砂川町、奈井江町、赤平市・芦別市)
規模の小さな露天掘りによる炭鉱が数カ所存在する。 北菱美唄(北菱産業埠頭):美唄市 三美炭鉱(三美鉱業):美唄市 砂子炭鉱(砂子組):三笠市 空知新炭鉱(空知炭鉱):歌志内市 東芦別炭鉱(平野重機鉱業):芦別市 新旭(芦別鉱業):芦別市
留萌炭田(北海道空知管内・留萌管内):羽幌町、沼田町など 吉住炭鉱(吉住炭鉱):小平町
出典:“3.坑内掘炭鉱について” (PDF). 北海道庁 (2017年3月9日). 2017年11月26日閲覧。“4.露天掘炭鉱について” (PDF).
古代ギリシアのテオプラストスの記録(紀元前315年)に石炭が鍛冶屋の燃料として使われたと書かれている。ほぼ同年代の中国戦国時代でも石炭を使用した遺跡が見つかっている。かつて中国華北で宋代に用いられたとされ、同時代の江南では木炭、四川では竹炭を利用していた。 日本での工業使用は、江戸時代で筑豊炭田の石炭が瀬戸内海の製塩に用いられた記録がある。元禄年間に貝原益軒が著した『筑前国続風土記』によれば、日本の筑前では山野に露出した石炭を「燃石」と称して、庶民が薪の代用燃料としていたようで、風呂や煮炊き用に火持ちの良い燃石を用いたと著されている。イギリスは国内に豊富な石炭資源を有し、一部は地表に露出していたため700年以上前から燃料として使われていた。18世紀にイギリスで産業革命が始まり、製鉄業をはじめとした工業が大規模化した。燃料消費量が増え 従来の薪や木炭を使用した工業システムでは森林資源の回復が追いつかなくなる問題が持ち上がり、工業用燃料として石炭が注目され始めた。
ボイラーで石炭を燃焼して発生した灰はフライアッシュ、灰が凝集して底部に残ったものをクリンカアッシュ(ボトムアッシュ)という。
炭素含有量80%以上。無煙炭に次いで石炭化度が高いが、粉鉄鉱焼結にも適さない一方、電力等微粉炭ボイラー用としては揮発分が少なすぎて適さず、比較的安値で取引される一般炭。セメント産業の燃料や流動床ボイラに使われる。着火性に劣るが比較的発熱量が高く、内陸工場への輸送コストが安く済む。
18世紀になってジェームズ・ワットによって蒸気機関が実用化され、燃料として石炭が大量に使用されるようになった。また同じ頃に石炭を乾留したコークスによる製鉄法が確立され、良質な鉄が安価に大量に生産できるようになり、産業革命を大きく推進させた。19世紀末になるとコークスを製造する際の副産物として出てきたドロドロの液体コールタールを原料として石炭化学工業が始まり、染料のインディゴ、薬品のアスピリン、ナフタリンなどが作られるようになった。石炭と石灰岩を高温(2,000°C)で反応させてできた炭化カルシウムからアセチレンが作られ、有機化学工業の主原料となった(現在この地位は石油起源のナフサ/エチレンに替わっている)。燃料としての石炭は工場の動力のほか、鉄道や船の蒸気機関の燃料として使われた。
都市の照明や暖房・調理用に石炭由来の合成ガスが使われた。これは石炭の熱分解から得られたガスで、最初はコークスを作る際に発生するメタンや水素を主成分とするコークス炉ガスがロンドンのガス灯などに使われた。次にもっと大量に生産できる都市ガスが開発された。灼熱したコークスに水をかけて得られる一酸化炭素と水素からなるガスで、大都市で1970年代まで使用されたが、便利ではあるが毒性が強いものであったため現在では毒性の少ない天然ガスに切り替わりつつある。19世紀末から20世紀中旬にかけて、先進各国の都市では工場や家庭で使用する石炭から出る煤煙による公害問題が大きくなっていった。
石炭の黄金時代の主な参考文献 - 『石炭技術総覧』第3章石炭を使う