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석탄

Coal
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석탄
퇴적암
Bituminous Coal.JPG
유연탄, 가장 일반적인 석탄 등급
구성.
기본적인카본
이차적인

석탄은 석탄층이라고 불리는 암석 지층으로 형성된 가연성 검은색 또는 갈색이 도는 검은 퇴적암이다.석탄은 주로 수소, 황, 산소, [1]질소 등 다양한 양의 다른 원소를 가진 탄소이다.석탄은 죽은 식물성 물질이 이탄으로 부패할 때 형성되며 수백만 [2]년 동안 깊은 매몰의 열과 압력에 의해 석탄으로 변환됩니다.석탄의 광대한 퇴적물은 석탄기 후기(펜실바니아)[3][4]와 페름기 시대에 지구의 열대 육지 대부분을 뒤덮었던 옛 습지(석탄 숲)에서 비롯되었다.그러나, 많은 중요한 석탄 퇴적물은 이것보다 더 젊고 중생대와 신생대에 기원한다.

석탄은 주로 연료로 사용된다.석탄은 수천 년 동안 알려지고 사용되었지만, 산업 혁명이 일어나기 전까지는 사용이 제한되었다.증기 기관의 발명으로 석탄 소비가 증가했다.2020년에 석탄은 세계 1차 에너지의 약 4분의 1과 전력의 [5]3분의 1 이상을 공급했다.일부 철과 철강 제조와 다른 산업 공정은 석탄을 태운다.

석탄의 추출과 사용은 조기 사망과 [6]질병을 야기한다.석탄의 사용은 환경을 파괴하고 기후변화에 기여하는 가장 큰 인공적인 이산화탄소 공급원이다.[7]2020년 석탄 연소에 의해 배출된 이산화탄소는 140억 톤으로 화석연료[8] 총 배출량의 40%, 전 세계 온실가스 [9]배출량의 25% 이상이다.세계적인 에너지 전환의 일부로서 많은 나라들이 석탄 [10][11]에너지 사용을 줄이거나 없앴다.유엔 사무총장은 각국 [12]정부에 2020년까지 새로운 석탄 발전소 건설을 중단할 것을 요청했다.2013년에 [13]전 세계 석탄 사용량이 최고조에 달했다.지구 온난화를 2°C(3.6°F) 미만으로 유지한다는 파리 협약 목표를 충족하기 위해서는 2020년부터 [14]2030년까지 석탄 사용이 절반으로 감소해야 하며, 석탄의 단계적 감소는 글래스고 기후 협약에서 합의되었다.

2020년에 석탄의 가장 큰 소비자와 수입국은 중국이었다.중국은 연간 석탄 생산량의 거의 절반을 차지하고 있고, 인도가 약 10분의 1을 차지하고 있다.인도네시아와 호주가 가장 많이 수출하고 러시아가 [15]그 뒤를 잇는다.

어원학

이 단어는 원래 고대 영어에서 kol의 형태를 취했는데, 이는 인도-유럽조어 어근 *g(e)u-lo-"살아있는 석탄"[16]에서 유래한 것으로 추측된다.게르만 어족에는 고대 프리지안 콜레, 중더치 콜레, 더치 쿨, 고대 하이 독일 철, 독일 콜레, 고대 노르드 콜 등이 있으며, 아일랜드어 gual도 인도-유럽 [16]어원을 통해 동족이다.

지질학

석탄은 광물질, 광물, [17]물로 이루어져 있다.화석과 호박은 석탄에서 발견될 수 있다.

형성

석탄의 화학구조 예시

죽은 식물이 석탄으로 변하는 것을 석탄화라고 한다.지질학적으로 볼 때 지구는 저지대 습지대에 울창한[18] 숲을 가지고 있었다.이러한 습지에서는 죽은 식물 물질이 생분해와 산화로부터 보호되면서 석탄화 과정이 시작되었고, 보통 진흙이나 산성수에 의해 토탄으로 전환되었다.이것은 결국 퇴적물에 의해 깊이 묻힌 거대한 이탄 늪에 탄소를 가두었다.그 후 수백만 년 동안, 깊은 매몰의 열과 압력은 물, 메탄, 이산화탄소의 손실을 초래했고 [17]탄소의 비율이 증가했습니다.생산되는 석탄의 등급은 도달한 최대 압력과 온도에 따라 결정되었으며, 갈탄('갈색 석탄'이라고도 함)은 비교적 온화한 조건에서 생산되었고, 역청탄, 역청탄 또는 무연탄('경질탄' 또는 '흑탄'이라고도 함)은 온도와 [2][19]압력 증가에 따라 차례로 생산되었다.

석탄화에 관련된 요소들 중에서 온도는 [20]매몰된 압력이나 시간보다 훨씬 더 중요하다.유연탄은 35~80°C(95~176°F)의 낮은 온도에서 형성될 수 있으며, 무연탄은 최소 180~245°C(356~473°F)[21]의 온도가 필요합니다.

석탄은 대부분의 지질학 시기로부터 알려져 있지만, 석탄층과 페름기에 90%가 퇴적되었으며, 이는 지구 지질 [22]역사의 2%에 불과합니다.역설적이게도, 이것은 후기 고생대 빙하의 시기였다.그러나 빙하로 인한 지구 해수면 하락은 이전에 물에 잠겼던 대륙붕을 드러냈고, 여기에 기저면 하락으로 인한 침식 증가로 인한 넓은 하천 삼각주가 추가되었다.이러한 습지의 광범위한 지역은 석탄 [23]형성에 이상적인 조건을 제공했다.석탄의 빠른 형성은 석탄이 [24]드문 페름기-트라이아스기 멸종 사건에서 석탄 간극으로 끝났다.

유리한 지형만으로는 광범위한 석탄층을 [25]설명할 수 없다.빠른 석탄 증착에 기여하는 다른 요소들은 강한 산불을 촉진하고 유기체를 분해함으로써 거의 소화가 되지 않는 숯의 형성을 촉진하는 높은 산소 수준, 식물 성장을 촉진하는 높은 이산화탄소 수준, 그리고 결정적 리코피테 나무를 포함한 석탄기 숲의 특성이었다.owth는 탄소가 살아있는 나무의 심재에서 오랫동안 [26]묶여있지 않다는 것을 의미했다.

한 이론은 약 3억 6천만 년 전, 몇몇 식물들이 셀룰로오스 줄기를 훨씬 더 단단하고 목질적으로 만드는 복잡한 폴리머인 리그닌을 생산하는 능력을 발전시켰다고 제안했다.리그닌을 생성하는 능력은 첫 번째 나무의 진화를 이끌었다.그러나 박테리아와 곰팡이가 리그닌을 분해하는 능력을 즉시 진화시키지 못했기 때문에 나무는 완전히 썩지 않고 침전물 아래에 묻혀 결국 석탄이 되었다.약 3억 년 전, 버섯과 다른 곰팡이들이 이 능력을 발달시켜 지구 [27][28]역사의 주요 석탄 형성 시기를 끝냈다.몇몇 저자들이 석탄기 동안 리그닌 분해의 증거를 지적하고 기후 및 구조적인 요인이 더 그럴듯한 [29]설명이라고 제안했지만, 계통발생학적 분석에 의한 선조 효소의 재구성은 리그닌 분해 효소가 약 200 MYa의 [30]균류에 나타난다는 가설을 뒷받침했다.

한 가지 가능성 있는 구조학적 요인은 중앙 판간 산맥으로, 이 시기에 가장 높은 고도에 도달한 적도를 따라 뻗어 있는 거대한 산맥이다.기후 모델링은 중앙 판간 산맥이 석탄기 후기 대량의 석탄 퇴적에 기여했음을 시사한다.그 산들은 연중 많은 비가 내리는 지역을 만들어 냈고, 전형적인 몬순 기후의 건기는 없었다.이것은 석탄 [31]늪지대의 이탄 보존을 위해 필요하다.

석탄은 육지 식물보다 앞선 선캄브리아 지층에서 알려져 있다.이 석탄은 [32][33]조류 잔류물에서 유래한 것으로 추정된다.

때때로 석탄층은 사이클로템에 다른 퇴적물과 함께 매립된다.사이클로섬은 [34]대륙붕의 넓은 지역을 번갈아 노출시키고 범람시킨 해수면의 변동을 일으킨 빙하 주기에서 유래한 것으로 생각된다.

식물의 목질 조직은 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 구성되어 있다.현대의 이탄은 대부분 리그닌이며 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스 함량은 5%에서 40%입니다.왁스, 질소 및 황 함유 화합물 등 다양한 유기 화합물도 존재한다.[35]리그닌은 탄소 54%, 수소 6%, 산소 30%의 중량조성을 가지고 있으며, 셀룰로오스는 탄소 44%, 수소 6%, 산소 49%의 중량조성을 가지고 있다.역청탄은 탄소 84.4%, 수소 5.4%, 산소 6.7%, 질소 1.7%, 황 1.8%로 구성되어 있다.[36]이것은 석탄화 과정에서 일어나는 화학적 과정이 [37]탄소를 남기면서 산소와 수소의 대부분을 제거해야 한다는 것을 의미한다.

탄화는 주로 탈수, 탈탄산, 탈탄산에 의해 진행된다.탈수는 다음과 같은 반응을[38] 통해 성숙된 석탄에서 물 분자를 제거한다.

2 R – OH → R – O – R + HO2
2 R-CH2-O-CH2-R → R-CH=CH-R + HO2

탈탄산화(decarboxylation)는 성숙된 석탄에서 이산화탄소를 제거하고 다음과[38] 같은 반응에 의해 진행됩니다.

RCOOH → RH + CO2

탈염이 다음과 같은 반응에 의해 진행되는 동안

23 R-CH → R-CH-R2 + CH4
R-CH-CH-R222 → R-CH=CH-R + CH4

상기 각 식에서 R은 반응기가 결합되어 있는 셀룰로오스 또는 리그닌 분자의 나머지를 나타낸다.

탈수 및 탈탄소는 석탄화 초기에 발생하는 반면 탈탄은 석탄이 역류 [39]수준에 도달한 후에야 시작됩니다.탈탄산화효과는 산소의 비율을 줄이는 반면 탈탄산화효과는 수소의 비율을 감소시킨다.탈수는 두 가지를 모두 수행하며, (탈탄과 함께) 탄소 골격의 포화도를 감소시킨다(탄소 간 이중 결합의 수를 증가시킨다).

탄화가 진행됨에 따라 지방족 화합물(탄소 원자의 사슬이 특징인 탄소 화합물)이 방향족 화합물(탄소 원자의 고리 특징인 탄소 화합물)로 대체되고 방향족 고리가 다방향족 화합물(탄소 원자의 고리)[40]로 융합되기 시작한다.그 구조는 흑연의 구조 요소인 그래핀과 점점 더 닮아간다.

화학적 변화는 평균 모공 [41]크기 감소와 같은 물리적 변화를 동반한다.갈탄(유기입자)은 흙처럼 보이는 후미네이트로 구성되어 있다.석탄이 아급유탄으로 성숙함에 따라 후미네이트는 유리([42]빛나는) 유리네이트로 대체되기 시작한다.유연탄의 숙성은 역청화로 특징지어지며, 역청화는 석탄의 일부를 탄화수소가 풍부한 [43]겔인 역청으로 변환한다.무연탄으로의 성숙은 두꺼운 유리가 [44]깨지는 방식과 유사하게 (탈수로부터) 직불화 및 원추형 파쇄와 함께 무연탄이 깨지는 경향이 증가하는 것이 특징이다.

종류들

노바스코샤의 아코니 심 포인트 해안 노출
미국 지질 조사국에서 사용하는 석탄 순위 체계

지질학적 과정이 시간이 지남에 따라 죽은 생물 물질에 압력을 가함에 따라 적절한 조건에서 변성 등급 또는 순위는 다음과 같이 순차적으로 증가합니다.

  • 석탄의 전구물질인 이탄
  • 갈탄, 즉 [45]갈탄은 건강에 가장 해로운 석탄으로, 거의 전적으로 발전용 연료로 사용된다.
    • 제트는 간석의 콤팩트한 형태이며, 때때로 광택이 나며 구석기 후기부터 장식용 돌로 사용되었습니다.
  • 아연탄은 갈탄과 유연탄의 성질이 다른 유연탄으로 주로 증기발전용 연료로 사용된다.
  • 유연탄, 고밀도 퇴적암으로 보통 검은색이지만 때로는 어두운 갈색이며 종종 밝고 칙칙한 물질의 명확한 띠를 가지고 있습니다.그것은 주로 증기-전기 발전 및 코크스 제조에 연료로 사용됩니다.영국에서는 증기 석탄으로 알려져 있으며, 역사적으로 증기 기관차나 선박에서 증기를 올리는 데 사용되었습니다.
  • 석탄의 최고 등급인 무연탄은 주로 주거 및 상업용 난방에 사용되는 단단하고 광택이 나는 검은 석탄입니다.
  • 흑연은 불이 붙기 어렵고 연료로 일반적으로 사용되지 않습니다. 흑연은 연필에 가장 많이 쓰이거나 윤활을 위해 가루로 사용됩니다.
  • 캔넬 석탄(때로는 "캔들 석탄"이라고도 함)은 주로 지방산염으로 구성된 상당한 수소 함량을 가진 미세 입자 상태의 고급 석탄입니다.

석탄에는 [46]몇 가지 국제 표준이 있다.석탄의 분류는 일반적으로 휘발성의 함량에 기초한다.하지만 가장 중요한 차이점은 증기를 통해 전기를 생산하기 위해 연소되는 열탄과 강철을 만들기 위해 고온에서 연소되는 야금탄 사이의 차이입니다.

Hilt의 법칙은 지질학적 관측치입니다. 석탄이 (좁은 지역 내에서) 더 깊이 발견될수록 석탄의 등급(또는 등급)이 높아집니다.열 구배가 완전히 수직인 경우 적용되지만, 변성 작용은 깊이에 관계없이 등급의 횡방향 변화를 일으킬 수 있다.예를 들어 마드리드, 뉴멕시코 석탄밭의 석탄층 일부는 화성 실로부터의 접촉 변성에 의해 부분적으로 무연탄으로 전환되었고, 나머지 층은 역청탄으로 [47]남아 있었다.

역사

상세 정보:탄광의 역사
중국의 탄광 광부로 1637년에 출판된 톈궁카이우 백과사전 삽화에 실려 있다.

가장 먼저 알려진 용도는 기원전 4000년경 신석기시대 주민들이 검은 [48]갈탄으로 장식품을 조각하기 시작한 중국 선양 지역에서 유래했다.중국 북동부 푸순 광산의 석탄은 기원전 [49]1000년 전에 구리 제련에 사용되었다.13세기에 중국을 여행했던 이탈리아인 마르코 폴로는 석탄을 "검은 돌..."이라고 묘사했다.석탄이 너무 많아서 사람들은 [50]일주일에 세 번 뜨거운 목욕을 할 수 있다고 말했다.유럽에서 석탄을 연료로 사용하는 것에 대한 가장 이른 언급은 그리스 과학자 테오프라스토스(기원전 371–287년)[51][52]가 쓴 지질학 논문 On Stones(Lap.16)에서 나왔다.

유용하게 파낸 재료 중에 무연탄이라고 하는 것은 흙으로 만들어져 한번 불을 붙이면 숯불처럼 탄다.그것들은 리구리아에서 발견됩니다... 그리고 엘리스에서 하나는 산길을 통해 올림피아에 접근합니다; 그리고 그것들은 금속 일을 하는 사람들에 의해 사용됩니다.

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아웃크롭 석탄은 청동기 시대(기원전 3000-2000년) 동안 영국에서 사용되었으며, 그곳에서 장례용 [54][55]화덕의 일부를 형성했습니다.로마 브리튼에서는 두 개의 현대적인 밭을 제외하고, "로마인들은 기원후 2세기 말까지 잉글랜드와 웨일스의 모든 주요 탄전들에서 석탄을 착취하고 있었다."[56]AD 200년 경으로 거슬러 올라가는 석탄 거래의 증거는 체스터 근처의 헤론브릿지의 로마 정착촌과 곡물 [57]건조에 사용하기 위해 미들랜즈에서 카다이크를 통해 석탄이 운송된 이스트 앵글리아의 펜랜드에서 발견되었다.석탄재는 기원후 400년경으로 추정되는, 특히 노섬버랜드의 빌라와 로마 요새의 난로에서 발견되었다.서머셋 탄전이 된 곳에서 쉽게 구할 수 있는 표면 석탄은 지역적으로 [58]매우 낮은 주택에서 일반적으로 사용되었지만, 영국 서부에서는 현대 작가들이 아쿠에 술리스의 미네르바 제단에 있는 영구 석탄 화로의 경이로움을 묘사했습니다.로마 시대에 석탄이 그 도시에서 제철에 사용되었다는 [59]증거가 발견되었다.라인랜드의 에슈바일레에서는 역청탄 퇴적물이 철광석 [56]제련에 사용되었다.

1942년 영국의 탄광부

석탄이 영국에서 매우 중요하다는 증거는 서기 1000년 [60]이전까지는 존재하지 않는다.석탄은 13세기에 "해안"으로 불리게 되었다; 그 물질이 런던에 도착한 부두는 Seacoal Lane으로 알려졌고, 그래서 1253년 [61]헨리 3세의 헌장에서 확인되었다.처음에는 해안에서 많은 석탄이 발견되어 절벽 위의 노출된 석탄층에서 떨어지거나 수중 석탄 유출로 [60]인해 붙여졌지만, 헨리 8세가 되자,[62] 그것은 바다를 통해 런던으로 운반되는 방식에서 유래된 것으로 이해되었다.1257-1259년, 뉴캐슬 어폰 타인의 석탄은 웨스트민스터 [60]사원을 건설하는 대장간과 석회 버너들을 위해 런던으로 운송되었다.시코알 레인과 뉴캐슬 레인은 여전히 존재한다.[63]

쉽게 접근할 수 있는 이러한 자원들은 갱도 채굴이나 아딧에 의한 지하 채취가 [54]개발되었던 13세기에 이르러서는 대부분 고갈되었다(또는 증가하는 수요를 충족시킬 수 없었다).또 다른 이름은 광산에서 유래했기 때문에 "피토탄"이었다.

석탄을 이용한 조리 및 가정난방은 인류 역사를 통해 다양한 시기와 장소에서 행해져 왔으며, 특히 지표면의 석탄을 구할 수 있었고 땔감이 부족했던 시대와 장소에서 행해졌지만, 가정용 난로를 위한 석탄에 대한 광범위한 의존은 연료의 전환이 있을 때까지 존재하지 않았을 것이다.16세기 [64]후반과 17세기 초에 런던에서 네드되었습니다.역사학자 루스 굿맨은 그 전환의 사회경제적 영향과 후에 영국 전역으로[64] 확산된 것을 추적했고 석탄의 산업적 채택을 형성하는 것의 중요성은 이전에는 [64]: xiv–xix 충분히 인정받지 못했다고 제안했다.

산업혁명의 발전은 증기엔진이 물레방아에서 자리를 차지하면서 석탄의 대규모 사용을 이끌었다.1700년에 전 세계 석탄의 6분의 5가 영국에서 채굴되었다.영국은 석탄을 [65]에너지원으로 사용할 수 없었더라면 1830년대에 물레방아에 적합한 장소가 부족했을 것이다.1947년 영국에는[66] 약 75만 명의 광부들이 있었지만, 영국의 마지막 깊은 탄광은 [67]2015년에 폐쇄되었다.

유연탄과 무연탄 사이의 등급은 증기기관차의 연료로 널리 사용되었기 때문에 한때 "증기탄"으로 알려져 있었다.이 특수한 용도에서,[68] 그것은 때때로 미국에서 "바다 석탄"으로 알려져 있다.건조 소형 스팀 너트(DSSN)라고도 불리는 소형 "스팀 석탄"은 가정용 온수 난방 연료로 사용되었습니다.

석탄은 19세기와 20세기 산업에서 중요한 역할을 했다.유럽연합의 전신인 유럽 석탄 철강 공동체는 이 [69]상품의 거래를 기반으로 했습니다.

석탄은 노출된 석탄층의 자연 침식과 화물선의 바람에 의한 유출로 인해 전 세계 해변에 계속 도착하고 있다.이러한 지역의 많은 가정에서는 이 석탄을 가정 난방 [70]연료의 중요한, 때로는 일차적인 공급원으로 모읍니다.

방출 강도

배출 강도는 발전기의 수명 동안 발생하는 전기 단위당 배출되는 온실가스입니다.석탄발전소는 kWh당 약 1000g의 CO2eq를 배출하는 반면 천연가스는 kWh당 약 500g의 CO2eq로 중배출 강도가 높아 배출 강도가 높다.석탄의 배출 강도는 종류와 발전기 기술에 따라 다르며 일부 [71]국가에서는 kWh당 1200g을 초과합니다.

에너지 밀도

주요 기사:석탄의 에너지 가치

석탄의 에너지 밀도는 kg당[72] 약 24메가줄(kg당 약 6.7킬로와트시)이다.효율이 40%인 석탄 발전소의 경우 100W 전구 하나에 [73]1년간 전력을 공급하는 데 약 325kg(717lb)의 석탄이 필요합니다.

2017년 세계 에너지의 27.6%가 석탄에 의해 공급되었으며, 아시아는 이 [74]중 거의 4분의 3을 사용했다.

화학

구성.

석탄의 구성은 근위 분석(습기, 휘발성 물질, 고정 탄소, 재) 또는 최종 분석(회, 탄소, 수소, 질소, 산소, 황)으로 보고된다."휘발성 물질"은 자체적으로 존재하는 것이 아니라(일부 흡착된 메탄 제외), 석탄을 가열하여 생성 및 배출되는 휘발성 화합물을 나타냅니다.일반적인 역청탄은 탄소 84.4%, 수소 5.4%, 산소 6.7%, 질소 1.7%, 황 1.8%의 무회분 기준의 [36]건조 분석 결과를 얻을 수 있다.

산화물과 관련하여 주어진 회분의 구성은 [36]다음과 같습니다.

회분 조성, 중량 백분율
SiO
2		 20-40
알로
2
3		 10-35
Fe
2O
3		 5-35
카오 1-20
MgO 0.3-4
TiO
2		 0.5-2.5
Na
2O & K
2O		 1-4
그러니까
3		 0.1~12[75]

기타 마이너 컴포넌트는 다음과 같습니다.

평균 콘텐츠
물질. 내용
수은(Hg) 0.10±0.01ppm[76]
비소(As) 1.4–71 ppm[77]
셀레늄(Se) 3ppm[78]

코크스 석탄 및 코크스 사용으로 철분 제련

주요 기사:콜라(연료)
웨일즈, 영국의 무연 연료 공장에서 콜라 오븐.

콜라는 고체 탄소를 포함한 잔류물 철강과 다른 철 제품은 제조에 사용된다 코킹 석탄(한low-ash, 저 유황 유연탄, 또한 야금 석탄으로 알려져),에서 파생된 것이다.[79]콜라 코킹 석탄에서 오븐에 산소 없이는 섭씨 1000°C만큼 높은 고도, 그 변덕스러운 유권자들 떠나고 함께 고정 탄소와 잔류 재를 혼합함을 구워 만들어진다.균열 콜라는 연료와 용광로에서 철광석 제련에 환원제로 사용된다.[80]이 일산화 탄소의 연소에 의해 생산된 철에 적철석(철의 산화물)을 감소시킨다.

폐기물 이산화 탄소도 생산된다 너무 녹아 있는 탄소에 그렇게 더 강철을 만드는 대우를 받아야 한다 풍부하다 선철과 함께(2Fe2O3+3C⟶ 4철 성분+3CO 2{\displaystyle{\ce{2Fe2O3+3->, 4Fe+3CO2}}}).

그래서 이들이 금속으로 이주하지 않는다 Coking는 석탄회, 유황, 인에서, 낮아야 한다.[79]그 콜라 충분히 왜 코킹 석탄이 전통적인 경로를 이용하여 강철 만드는 데 중요한 그 용광로에서 overburden의 무게에 저항하기 위해 단호해야 한다.콜라 석탄에서, 어렵고, 다공성과 29.6MJ/kg의 값이 색깔은 회색.일부 cokemaking 과정 석탄 타르, 암모니아, 빛 기름, 석탄 가스 등 부산물을 생산합니다.

석유 코크스(페트코크)는 정유에서 얻은 고체 잔류물로 코크스와 유사하지만 너무 많은 불순물을 함유하고 있어 야금 분야에 유용하지 않습니다.

주조 공장 부품에 사용

이 용도에서는 바다 석탄으로 알려진 미세 분쇄 역청탄은 주조 공장 모래의 성분입니다.녹은 금속이 몰드 안에 있는 동안 석탄은 천천히 연소하며 압력으로 가스를 방출하여 금속이 모래의 모공에 침투하는 것을 방지합니다.또한 주조 [81]전에 몰드에 동일한 기능을 도포한 페이스트 또는 액체인 '몰드 워시'에도 포함되어 있습니다.바다 석탄은 큐폴라 용해로 바닥에 사용되는 점토 라이닝("보드")과 혼합될 수 있습니다.가열하면 석탄이 분해되고 차체가 약간 부서지기 쉬워져 용융된 [82]금속을 두드리기 위한 구멍이 뚫리는 과정이 쉬워집니다.

코크스의 대체품

고철은 전기 아크로에서 재활용할 수 있으며, 제련으로 철을 만드는 대안으로 탄소질 연료를 사용하여 스펀지나 펠릿화 철을 만들 수 있는 직접 환원 철을 들 수 있습니다.이산화탄소 배출을 줄이기 위해 환원제로[83] 수소를, [84]탄소원으로 바이오매스나 폐기물을 사용할 수 있다.역사적으로 목탄은 용광로에서 코크스의 대안으로 사용되어 왔으며, 그 결과 발생하는 철을 목탄 철이라고 합니다.

가스화

주요 기사 : 석탄가스화 및 지하 석탄가스화

석탄 가스화는 통합 가스화 복합 사이클(IGCC) 석탄 화력발전소의 일부로서 가스 터빈을 점화하여 전기를 생산하는 일산화탄소(CO)와 수소(H2) 가스의 혼합물인 신가스를 생산하는 데 사용됩니다.신가스는 또한 피셔-트롭쉬 과정을 통해 가솔린과 디젤과 같은 운송 연료로 전환될 수 있다. 또는, 신가스는 메탄올로 직접 혼합되거나 메탄올에서 가솔린으로 [85]전환될 수 있다.가스화와 피셔-트로프쉬 기술은 남아프리카의 사솔 화학 회사에서 [86]석탄으로 화학 물질과 자동차 연료를 만들기 위해 사용되었습니다.

가스화 과정에서 석탄은 가열되고 가압되는 동시에 산소와 증기와 혼합된다.반응하는 동안 산소와 물 분자는 석탄을 산화시켜 일산화탄소(CO)로 만드는 동시에 수소 가스(H)를2 방출한다.이것은 지하 탄광에서 이루어지곤 했고, 또한 조명, 난방, 취사를 위해 소비자들에게 파이프로 연결된 도시 가스를 만들기 위해서였다.

3C(석탄) + O2 + HO2 → H2 + 3CO

정유사가 휘발유를 생산하려고 하면, 신가스는 피셔-트롭쉬 반응으로 흐릅니다.이것은 간접 석탄 액상화라고 알려져 있다.그러나 수소가 바람직한 최종 산물인 경우, 신가스는 물 가스 이동 반응에 공급되어 더 많은 수소가 방출됩니다.

CO + HO2 → CO2 + H2

액상화

주요 기사 : 석탄 액상화

석탄은 수소화 또는 [87]탄화에 의해 가솔린이나 디젤에 상당하는 합성연료로 직접 전환될 수 있다.석탄 액상화는 원유에서 발생하는 액체 연료보다 더 많은 이산화탄소를 배출한다.바이오매스에 혼합하여 CCS를 사용하면 석유 공정보다 약간 적은 배출량을 배출하지만 비용이 [88]많이 듭니다.국영 중국 에너지 투자회사는 석탄 액상화 공장을 운영하고 있으며 추가로 [89]2개를 건설할 계획이다.

석탄 액상화는 [90]석탄을 운송할 때 화물 위험을 언급할 수도 있다.

화학물질의 생산

석탄으로부터의 화학약품 생산

1950년대부터 석탄에서 화학물질이 생산되어 왔다.석탄은 다양한 화학비료 및 기타 화학제품의 생산에 원료로서 사용될 수 있다.이 제품들의 주요 경로는 석탄 가스화로 신가를 생산하는 것이었다.신가스에서 직접 생산되는 1차 화학물질은 메탄올, 수소 및 일산화탄소를 포함하는데, 메탄올은 올레핀, 아세트산, 포름알데히드, 암모니아, 요소 및 기타 다양한 유도체 화학물질이 제조되는 화학 구성 요소이다.1차 화학제품과 고부가가치 파생상품의 전조로서 singas의 다용도는 석탄을 사용하여 다양한 상품을 생산할 수 있는 선택권을 제공한다.하지만 21세기에는 석탄층 메탄의 사용이 더욱 [91]중요해지고 있다.

석탄 가스화를 통해 제조할 수 있는 화학제품의 슬레이트에는 일반적으로 천연가스와 석유에서 추출한 원료가 사용될 수 있기 때문에 화학산업은 가장 비용 효율이 높은 원료를 사용하는 경향이 있다.따라서 석탄 사용에 대한 관심은 고유가와 천연가스 가격 상승, 그리고 석유와 가스 생산에 부담을 줄 수 있는 높은 세계 경제 성장 기간 동안 증가하는 경향이 있었다.

석탄에서 화학으로 가는 과정에는 상당한 양의 [92]물이 필요하다.중국 산시성과 같은 석탄 의존성이 오염을 [95]통제하기 위해 고군분투하고 있는 중국에는[93][94] 화학 생산의 많은 석탄이 있다.

발전

연소 전 처리

주요 기사:정제탄

정제탄은 아급탄과 갈탄(갈색) 등 저급탄에서 수분과 특정 오염물질을 제거하는 석탄업그레이드 기술의 산물이다.석탄이 연소되기 전에 석탄의 특성을 바꾸는 여러 가지 연소 전 처리 및 공정의 한 형태입니다.열 효율 개선은 사전 건조(특히 [96]갈탄 또는 바이오매스와 같은 고습성 연료와 관련됨)를 통해 달성할 수 있습니다.연소 전 석탄 기술의 목표는 석탄 연소 시 효율을 높이고 배출량을 줄이는 것입니다.예연소 기술은 석탄 연료 보일러의 배출을 제어하는 예연소 기술의 보완으로 사용될 수 있습니다.

발전소 연소

주요 기사 : 석탄화력발전소
미국 유타주 헬퍼 인근의 캐슬 게이트 발전소
석탄 철도 차량
슬로베니아 류블랴나 발전소에서 석탄을 밀어내는 불도저

석탄 발전소에서 전기를 생산하기 위해 고체 연료로 연소되는 석탄을 열탄이라고 한다.석탄은 또한 연소를 통해 매우 높은 온도를 생성하는 데 사용된다.대기 오염으로 인한 조기 사망자는 GW당 연간 200명으로 추정되지만, 스크러버를 사용하지 않는 발전소 주변에서는 더 높거나 도시에서 [97]멀리 떨어져 있는 경우에는 더 낮을 수 있다.석탄 사용을 줄이려는 전 세계의 노력은 일부 지역을 저탄소 공급원에서 천연 가스와 전기로 전환하게 만들었다.

석탄을 발전용으로 사용할 경우, 석탄은 보통 분쇄된 후 보일러가 있는 용해로에서 연소됩니다(분쇄 석탄 연소 [98]보일러 참조).용해로 열은 보일러 물을 증기로 변환하고, 증기는 발전기를 돌리고 [99]전기를 생산하는 터빈을 회전시키는 데 사용됩니다.이 프로세스의 열역학적 효율은 연소 전 처리, 터빈 기술(예: 초임계 증기 발생기) 및 공장 [100][101]연수에 따라 약 25%에서 50% 사이에 차이가 있습니다.

석탄을 보다 효율적으로 연소하는 몇 개의 통합 가스화 복합 사이클(IGCC) 발전소가 건설되었습니다.석탄을 분쇄해 증기발생 보일러에서 연료로 직접 연소시키는 대신 석탄을 가스화해 신가스를 만들고, 신가스는 가스터빈에서 연소해 전기를 생산한다(천연가스가 터빈에서 연소되는 것과 같다).터빈의 뜨거운 배기 가스는 보조 증기 터빈에 전원을 공급하는 열 회수 증기 발생기에서 증기를 상승시키는 데 사용됩니다.열과 전력을 합친 경우 전체 플랜트 효율은 94%[102]에 달할 수 있습니다.IGCC 발전소는 기존의 분쇄 석탄 연료 발전소보다 지역 오염을 덜 배출하지만, 가스화 후 및 연소 전 탄소 포집 및 저장 기술은 지금까지 [103]석탄과 함께 사용하기에는 너무 비싼 것으로 입증되었습니다.석탄을 사용하는 다른 방법으로는 소련에서 개발된 석탄-물 슬러리 연료(CWS)나 MHD 토핑 사이클이 있다.하지만 수익 부족으로 널리 쓰이지 않는다.

2017년에 전 세계 전력의 38%가 석탄에서 발생했는데,[104] 이는 30년 전과 동일한 비율입니다.2018년 전 세계 설치 용량은 2TW(이 중 1TW는 중국에 있음)로 전체 [105]발전 용량의 30%를 차지했습니다.가장 의존도가 높은 주요 국가는 남아프리카 공화국으로 전력의 80% 이상이 [106]석탄으로 생산되고 있지만, 중국만 세계 석탄 [107]생산 전력의 절반 이상을 생산하고 있습니다.

석탄의 최대 사용량은 [108]2013년에 도달했다.2018년 석탄 화력발전소 용량 인자는 평균 51%로, 가용 운전 시간의 [109]약 절반 동안 운영되었습니다.

석탄 산업

메인 페이지:카테고리:석탄회사, 석탄광업, 국가별 석탄, 중국의 석탄산업, 파키스탄의 석탄산업, 인도의 석탄산업, 호주의 석탄기업

채굴

주요 기사 : 탄광

연간 약 8,000 Mt의 석탄이 생산되며, 그 중 약 90%는 경질 석탄이고 10%는 갈탄이다.2018년 현재 절반 이상이 지하 [110]갱도에서 나온 것이다.노천 채굴보다 지하 채굴 중에 사고가 더 많이 발생한다.모든 국가가 광업 사고 통계를 발표하는 것은 아니기 때문에 전 세계 수치가 불확실하지만, 대부분의 사망자는 중국의 탄광 사고로 생각되고 있다.2017년 중국에서는 [111]375명의 탄광 관련 사망자가 있었다.채굴되는 석탄은 대부분 열탄(증기를 만들어 전기를 생산하는 데 사용되기 때문에 증기 석탄이라고도 함)이지만, 야금 석탄(철을 만들기 위해 코크스를 만드는 데 사용되기 때문에 "석탄" 또는 "코킹 석탄"이라고도 함)은 전 세계 석탄 [112]사용량의 10%에서 15%를 차지한다.

거래 상품으로서

1895년 오하이오주 톨레도에서 목격된 광대한 석탄 부두

중국은 세계 석탄의 거의 절반을 채굴하고 인도가 약 [113]10분의 1을 채굴하고 있다.호주는 세계 석탄 수출의 약 3분의 1을 차지하고 있으며, 인도네시아와 러시아가 그 뒤를 잇고 있으며, 가장 큰 수입국은 일본과 인도이다.

야금 석탄의 가격은 변동성이 높고[114] 열탄 가격보다 훨씬 높다. 왜냐하면 야금 석탄은 유황 함량이 낮아야 하고 더 많은 [115]청소가 필요하기 때문이다.석탄 선물 계약은 석탄 생산자와 전력 산업에 헤지 및 리스크 관리를 위한 중요한 도구를 제공합니다.

일부 국가에서는 새로운 육상 풍력 또는 태양광 발전이 이미 기존 발전소의 석탄 발전 비용보다 저렴하다(원가별 [116][117]전기 비용 참조).그러나 중국의 경우 2020년대[118] 초반, 동남아의 경우 [119]2020년대 후반까지 예측되지 않는다.인도에서는 새로운 발전소를 건설하는 것이 비경제적이며, 보조금이 지급되고 있음에도 불구하고 기존 발전소는 재생 [120]에너지에 대한 시장 점유율을 잃고 있다.

시장 동향

석탄을 가장 많이 생산하고 있는 나라 중 세계 석탄의 절반 가까이가 그 뒤를 인도가 10% 미만이다.중국은 또한 단연코 가장 큰 소비국이다.따라서 시장 동향은 중국의 에너지 [121]정책에 달려 있다.오염을 줄이기 위한 노력은 세계적으로 석탄을 덜 태우는 장기 추세를 의미하지만, 단기 및 중기 추세는 부분적으로 다른 나라에 [105]있는 새로운 석탄 화력발전소에 대한 중국의 자금 조달 때문에 다를 수 있다.

주요 생산국

주요 기사:석탄 생산량순 나라 목록
지역별 석탄 생산량

연간 생산량이 3억 톤 이상인 국가는 다음과 같다.

국가별 및 연도별 석탄 생산량(백만 톤)[122][113][123][124]
나라 2000 2005 2010 2015 2017 공유(2017년)
중국 1,384 2,350 3,235 3,747 3,523 46%
인도 335 429 574 678 716 9%
미국 974 1,027 984 813 702 9%
호주. 314 375 424 485 481 6%
인도네시아 77 152 275 392 461 6%
러시아 262 298 322 373 411 5%
기타 국가 1380 1404 1441 1374 1433 19%
세계 총계 4,726 6,035 7,255 7,862 7,727 100%

주요 소비자

연간 소비량이 5억 톤 이상인 국가가 표시된다.주가는 석유 등가 톤수로 나타낸 데이터에 근거하고 있다.

국가별 및 연도별 석탄 소비량(백만 톤)[125]
나라 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 공유하다
중국 2,691 2,892 3,352 3,677 4,538 4,678 4,539 3,970 석탄 + 441 메트 코크스 = 4,411 3,784 석탄 + 430 메트 코크스 = 4,214 51%
인도 582 640 655 715 841 837 880 890 석탄 + 33 메트 코크스 = 923 877 석탄 + 37 메트 코크스 = 914 11%
미국 1,017 904 951 910 889 924 918 724 석탄 + 12 메트 코크스 = 736 663 석탄 + 10 메트 코크스 = 673 9%
세계 총계 7,636 7,699 8,137 8,640 8,901 9,013 8,907 석탄 7,893개 + 메트코크스 668개 = 8561개 7,606 석탄 + 655 메트 코크스 = 8261 100%

주요 수출 기업

국가별 및 연도별 석탄 수출량(백만 톤)[127]
나라 2018
인도네시아 472
호주. 426
러시아 231
미국 115
콜롬비아 92
남아프리카 공화국 88
몽골 39
캐나다 37
모잠비크 16

수출업자들은 인도와 [128]중국으로부터의 수입 수요 감소의 위험에 처해 있다.

주요 수입업자

국가별 및 연도별 석탄 수입량(백만 톤)[129][130]
나라 2018
중국 281
인도 223
일본. 189
대한민국. 149
대만 76
독일. 44
네덜란드 44
터키 38
말레이시아 34
태국. 25

인체에 대한 피해

석탄을 연료로 사용하면 건강이 나빠지고 [131]사망에 이르게 된다.석탄의 채굴과 가공은 공기와 수질 [132]오염을 일으킨다.석탄발전소는 질소산화물, 이산화황, 입자오염, 중금속을 배출해 건강에 악영향을 [132]끼친다.석탄층 메탄 추출은 광산 사고를 피하기 위해 중요하다.

치명적인 런던 스모그는 주로 석탄의 과도한 사용으로 인해 발생했다.전세계적으로 석탄은 매년 [133]인도와 [135][136][137]중국에서[134] 80만 명의 조기 사망자를 발생시키는 것으로 추정되고 있다.

석탄을 태우는 것은 가장 위험한 형태의 대기 오염인 [138]PM2.5 미립자를 만드는 이산화황의 주요 배출물이다.

석탄 연막 배출은 천식, 뇌졸중, 지능 저하, 동맥 폐쇄, 심장마비, 울혈성 심부전, 심장 부정맥, 수은 중독, 동맥 폐색, 폐암을 [139][140]일으킨다.

석탄을 사용하여 전기를 생산하는 유럽의 연간 보건 비용은 최대 430억 [141]유로로 추산된다.

중국에서는, 보다 엄격한 기후 정책으로 대기 질과 인간의 건강에 대한 개선이 증가할 것인데, 이는 주로 중국의 에너지가 석탄에 매우 많이 의존하고 있기 때문이다.그리고 순경제적 [142]이득이 있을 것이다.

경제 저널의 2017년 연구는 1851-1860년 동안 영국의 경우 "석탄 사용의 한 표준 편차가 유아 사망률을 6-8% 증가시켰으며 산업용 석탄 사용이 이 기간 동안 관찰된 도시 사망률의 약 1/3을 설명해준다"고 밝혔다."[143]

석탄 분진을 들이마시는 것은 석탄 노동자의 진폐증 또는 "검은 폐"를 유발하는데, 이는 석탄 분진이 말 그대로 폐가 평소 핑크색에서 검은색으로 [144]변하기 때문이다.미국에서만 매년 1500명의 전직 석탄산업 종사자들이 탄광 [145]먼지를 들이마시는 영향으로 사망하는 것으로 추산된다.

매년 엄청난 양의 석탄재와 다른 폐기물이 생산된다.석탄의 사용은 매년 수억 톤의 재와 다른 폐기물을 발생시킨다.여기에는 수은, 우라늄, 토륨, 비소 및 기타 중금속과 셀레늄과 [146]같은 비금속과 함께 함유된 플라이 애쉬, 바닥 애쉬 및 연도 가스 탈황 슬러지가 포함됩니다.

석탄의 약 10%는 [147]화산재이다: 석탄재는 인간과 다른 [148]생물들에게 위험하고 독성이 있다.석탄재에는 방사성 원소인 우라늄과 토륨이 포함되어 있습니다.석탄재 및 기타 고체 연소 부산물은 국지적으로 저장되며, 석탄 발전소 근처에 사는 사람들이 방사능 및 환경 독성 [149]물질에 노출되는 다양한 방법으로 유출된다.

환경 파괴

주요 기사:석탄산업의 환경영향
킹스턴 화석식물 석탄 플라이재 슬러리 유출 현장 항공사진 사건 다음날 촬영

발전소와 산업 공정의 석탄 채굴과 석탄 연료 공급은 큰 환경 [150]피해를 야기할 수 있다.

수계는 석탄 [151]채굴의 영향을 받는다.예를 들어, 채굴은 지하수, 수위, 산도에 영향을 미친다.킹스턴 화석 식물 석탄 플라이 애쉬 슬러리 유출과 같은 플라이 애쉬 유출은 또한 육지와 수로를 오염시키고 집을 파괴할 수 있다.석탄을 태우는 발전소도 많은 양의 물을 소비한다.이는 강의 흐름에 영향을 미칠 수 있으며 결과적으로 다른 토지 이용에 영향을 미칠 수 있다.파키스탄의 타르 사막과 같이 물이 부족한 지역에서는 석탄 채굴과 석탄 발전소가 상당한 양의 [152]물을 사용할 것이다.

석탄이 물의 순환에 미치는 가장 초기의 영향 중 하나는 산성비였다.2014년에는 약 100Tg/S의 이산화황(SO2)이 방출되었으며, 이 중 절반 이상이 [153]석탄 연소로부터 배출되었습니다.방출 후 이산화황은 태양 복사를 산란하는 HSO로24 산화되기 때문에 대기 중 증가는 기후에 냉각 효과를 준다.이것은 온실가스의 증가로 인한 온난화의 일부를 가린다.하지만, 이산화탄소는 수백 년 동안 대기 중에 있는 반면, 황은 몇 [154]주 만에 산성비로 대기 밖으로 침전된다.또한 SO의2 방출은 [155]생태계의 광범위한 산성화에 기여한다.

사용되지 않는 탄광 또한 문제를 일으킬 수 있다.터널 위에서는 침하가 발생하여 인프라스트럭처나 농경지에 피해를 줄 수 있습니다.석탄 채굴은 또한 오랫동안 지속되는 화재를 일으킬 수 있으며,[156] 수천 개의 석탄 층 화재가 언제든지 발생하는 것으로 추정되어 왔다.예를 들어, Brennender Berg는 1668년부터 불타고 있으며 21세기에도 [157]여전히 불타고 있다.

석탄에서 코크스를 생산하면 암모니아, 콜타르, 가스화합물이 부산물로 생성되며, 이 부산물은 육지, 공기 또는 수로로 배출될 [158]경우 환경을 오염시킬 수 있다.Whyalla 제철소는 액체 암모니아가 해양 [159]환경으로 배출된 코크스 생산 시설의 한 예입니다.

지하 화재

주요 기사 : 석탄심 화재

전 [160]세계에서 수천 개의 석탄불이 타오르고 있다.지하에서 불타고 있는 것들은 찾기 어렵고 많은 것들이 꺼지지 않을 수 있다.화재는 지반이 가라앉게 할 수 있고, 연소 가스는 생명에 위험하며, 지표면으로의 탈출은 지표면 산불을 일으킬 수 있다.석탄층은 자연 연소 또는 광산 화재 또는 표면 화재와의 접촉에 의해 불이 붙을 수 있다.낙뢰는 중요한 발화원이다.석탄은 산소(공기)가 더 이상 화염 전선에 도달할 수 없을 때까지 천천히 다시 이음매 안으로 타오릅니다.석탄 지역의 풀불은 수십 개의 석탄층을 [161][162]태울 수 있다.중국의 석탄 화재는 연간 약 1억 2천만 톤의 석탄을 태우며, 3억 6천만 미터 톤의2 CO를 배출합니다. 이는 화석 [163][164]연료에서 발생하는 연간2 CO 생산량의 2~3%에 해당합니다.펜실베니아 센트럴리아(미국의 석탄 지역에 위치한 자치구)에서는 1962년 버려진 무연탄 스트립 광산 구덩이에 위치한 자치구 매립지의 쓰레기 화재로 인해 노출된 무연탄 광맥이 점화되었다.불을 끄려는 시도는 실패했고, 그것은 오늘날까지 지하에서 계속 타오르고 있다.호주의 버닝 마운틴은 원래 화산이라고 믿었지만, 연기와 화산재는 약 6,000년 [165]동안 타온 석탄 불에서 나온다.

타지키스탄 야그노브 계곡에 있는 쿠이 말리크에서는 수천 년 동안 석탄 퇴적물이 타오르면서 독특한 광물로 가득 찬 광대한 지하 미로가 만들어졌으며, 그 중 일부는 매우 아름다웠다.

와이오밍과 노스다코타 서부의 파우더 강 유역의 많은 능선과 버트들을 덮고 있는 붉은 실트스톤 바위는 "클링커" 또는 화산 "스코리아"[166]를 닮은 백자암이라고 불립니다.클링커는 석탄의 자연 연소에 의해 융해된 암석이다.파우더 강 유역에서는 지난 300만 [167]년 동안 약 270억에서 540억 톤의 석탄이 연소되었습니다.이 지역의 야생 석탄 화재는 루이스 앤 클라크 탐험대뿐만 아니라 [168]탐험가들과 정착민들에 의해 보고되었다.

기후 변화

석탄 사용의 가장 크고 장기적인 영향은 기후 변화를 일으키는 온실 가스인 이산화탄소의 방출이다.석탄 화력발전소는 2018년 [169]전 세계2 CO 배출량 증가에 가장 큰 기여를 했으며, 총 화석 연료 [8]배출량의 40%, 총 [170][note 1]배출량의 4분의 1 이상을 차지했다.석탄 채굴은 또 다른 온실 [171][172]가스인 메탄을 배출할 수 있다.

2016년 석탄 사용으로 인한 세계 총 이산화탄소 배출량은 14.5기가토넨이었다.[173]메가와트시마다 석탄 화력 발전소는 약 1톤의 이산화탄소를 배출하는데, 이는 천연 가스 [174]화력 발전소에서 방출되는 이산화탄소 약 500kg의 두 배이다.2013년, 유엔 기후 기구의 수장은 재앙적인 지구 [175]온난화를 피하기 위해 세계 석탄 매장량의 대부분을 땅속에 남겨두어야 한다고 충고했다.지구 온난화를 1.5°C 또는 2°C 미만으로 유지하려면 수백 또는 수천 개의 석탄 화력발전소를 [176]조기에 폐기해야 한다.

오염 완화

석탄화력발전소의 배출가스 규제
이 단락들은 석탄 오염 완화에서 발췌한 것이다.[편집]

청정탄이라고도 불리는 석탄 오염 경감은 석탄의 건강과 환경,[177] 특히 석탄 화력발전소와 중공업에 의해 연소된 석탄의 공기 오염을 완화하는 일련의 시스템과 기술입니다.

주된 초점은 이산화황이다.SO2)와 산화질소(NO)는x 산성비를 일으킨 가장 중요한 가스이며, 눈에 보이는 대기 오염, 질병 및 조기 사망을 일으키는 미립자입니다.SO는2 연도 가스 탈황으로 제거할 수 있으며2 NO는 선택적 촉매 환원(SCR)으로 제거할 수 있습니다.미립자는 정전식 집진기로 제거할 수 있습니다.효율은 떨어지지만 습식 스크러버는 가스와 미립자를 모두 제거할 수 있습니다.플라이 애쉬를 줄이면 방사성 물질의 방출을 줄일 수 있다.수은 배출량을 최대 95%[178]까지 줄일 수 있습니다.그러나 석탄에서 배출되는 이산화탄소를 포착하는 것은 일반적으로 경제적으로 가능하지 않다.

표준

현지 오염 기준에는 GB13223-2011(중국), 인도,[179] 산업 배출 지침(EU), 청정 공기법(미국)이 포함됩니다.

위성 감시

위성 모니터링은 현재 국가 데이터를 교차 확인하는 데 사용되고 있습니다. 예를 들어 Sentinel-5 Premoter는 SO에 대한2 중국의 통제가 부분적으로만 [180]성공했음을 보여줍니다.SCR 등 기술 활용이 저조해 남아공과 [181]인도에서도 NO 배출이2 높은 것으로 나타났다.

복합 사이클 발전소

일부 통합 가스화 복합 사이클(IGCC) 석탄 화력발전소는 석탄 가스화로 건설되었습니다.석탄을 보다 효율적으로 연소시켜 오염을 억제하고 있지만, 이 기술은 일본 이외에는 일반적으로 석탄에 대한 경제성이 입증되지 않았다.[182][183]

탄소 회수 및 저장

석탄 이외의 용도에 대해서는 여전히 집중적으로 연구되고 있으며 경제적 타당성이 고려되고 있다. Petra Nova 및 Boundary Dam 석탄 화력발전소에서 탄소 포집 및 저장이 테스트되었으며, 솔라 P 비용 절감으로 인해 기술적으로 타당하지만 석탄과 함께 사용하기에는 경제적으로 타당하지 않은 것으로 밝혀졌다.V테크놀로지[184]

경제학

2018년에는 석탄 공급에 800억 달러가 투자되었지만, 거의 모든 것이 새로운 [185]광산을 개방하기보다는 생산 수준을 유지하기 위한 것이었다.장기적으로 볼 때 석탄과 석유는 [186][187]전 세계에 연간 수조 달러의 비용이 들 수 있다.석탄만 해도 호주에는 [188]수십억 달러가 들 수 있는 반면, 일부 소규모 기업이나 도시에는 수백만 [189]달러의 비용이 들 수 있다.(기후변화를 통해) 석탄에 의해 가장 큰 피해를 입은 나라는 인도와 미국일 것이다.[190] 왜냐하면 그들은 탄소 사회적 비용이 가장 높은 국가이기 때문이다.석탄을 조달하기 위한 은행 대출은 인도 [134]경제에 위험 요소이다.

중국은 세계 최대의 석탄 생산국이다.세계 최대 에너지 소비국이며, 중국의 석탄은 1차 에너지의 60%를 공급합니다.그러나 중국 석탄 발전소의 5분의 2는 적자를 내고 [118]있는 것으로 추정된다.

석탄 저장 및 처리로 인한 대기 오염은 PM2.[191]5로 인해 미국은 저장 톤당 거의 200달러가 듭니다. 석탄 오염은 매년 [192]430억 유로를 소비합니다.대기 오염을 줄이기 위한 조치들은 개인들에게 재정적으로 그리고 [195]중국과 같은 나라들의 경제에[193][194] 이익을 준다.

보조금

대략 석탄을 2015년 총 보조금에 미화 250조원 글로벌 GDP.[196]의 2019[업데이트]G20국가들의 약 3%석탄의 생산을 위하여, 화력 에너지를 포함해 적어도 미화 1,375명 중 63.9billion[169] 정부 지원을 매년을 제공한다. 많은 보조금 quantify[197]는 것이 불가능한 것으로 추산되지만 미국을 포함한다 정의했다.276억불에서 160억domest에연간 154억 달러의 재정 지원, 209억 달러의 국영 기업(SOE)[169] 투자 등입니다.EU에서는 2020년부터 신규 석탄화력발전소에 대한 지원이 금지되며, [198]2025년부터 기존 석탄화력발전소에 대한 지원이 금지된다.2018년 현재 중국 엑심은행,[199] 일본국제협력은행,[200] 인도 공공부문은행에서 신규 석탄발전소에 대한 정부자금을 공급하고 있다.카자흐스탄의 석탄은 2017년 [201]총 20억 달러의 석탄 소비 보조금의 주요 수혜자였다.터키의 석탄은 [202]2021년에 상당한 보조금 덕을 보았다.

고립된 자산

일부 석탄 화력발전소는 고립된 자산이 될 수 있는데, 예를 들어 세계 최대 전력회사인 중국 에너지 투자가 [118]자본의 절반을 잃을 위험이 있다.그러나 남아프리카 공화국의 Eskom, 인도네시아의 Perusahaan Listrik Negara, 말레이시아의 Sarawak Energy, 대만의 Taipower, 태국의 EGAT, 베트남 전기 및 터키의 EUASH와 같은 국영 전력 회사는 새로운 [203]공장을 건설하거나 계획하고 있습니다.2021년 현재, 이것은 탄소 거품이 [204][205][206]붕괴될 경우 금융 불안정을 야기할 수 있는 탄소 거품을 야기하는 데 도움이 될 수 있다.

정치

중국, 인도, 인도네시아, 베트남, 터키, 방글라데시와 같은 새로운 석탄 화력 발전소를 건설하거나 자금을 조달하는 국가들은 [105][207][208]파리 협정의 목적을 방해한다는 국제적인 비난에 직면해 있다.2019년 태평양 섬 국가들(특히 바누아투와 피지)은 연안 침수와 [209]침식에 대한 우려를 언급하며 호주가 그들보다 더 빠른 속도로 배출량을 줄이지 못했다고 비난했다.2021년 5월, G7 회원국은 국제 석탄 [210]발전에 대한 정부의 새로운 직접 지원을 중단하기로 합의했다.

석탄 반대

호주의 기후변화로 인한 그레이트 배리어 리프 피해에 항의
독일 함바흐 노면광산의 함바흐 숲 일부 벌채에 항의하기 위해 세워진 나무집: 2018년에 벌채가 중단되었다.

석탄 오염에 대한 반대는 현대 환경 운동이 19세기에 시작된 주요 이유 중 하나였다.

석탄으로부터의 이행

주요 기사 : 석탄의 단계적 배출

지구 기후 목표를 달성하고 현재 석탄이 없는 사람들에게 전력을 공급하기 [211]위해서는 2040년까지 석탄을 10,000 TWh 가까이에서 2,000 TWh 미만으로 줄여야 합니다.석탄을 단계적으로 폐기하는 것은 [212]비용을 초과하는 단기적인 건강 및 환경상의 이점을 가지고 있지만,[213] 일부 국가들은 여전히 석탄을 선호하고 있고, 얼마나 빨리 석탄을 단계적으로 [214][215]폐기해야 하는지에 대해서는 많은 이견이 있다.그러나 과거 석탄 동맹과 같은 많은 국가들은 이미 [216]석탄으로부터 멀어지고 있다; 지금까지 발표된 가장 큰 전환은 2035년에서 [217]2038년 사이에 마지막 석탄 화력 발전소를 폐쇄할 예정인 독일이다.일부 국가는 [218]석탄 광부들에게 조기 연금을 제공하기 위해 전환의 이익 중 일부를 사용하는 등 "정의로운 전환"의 개념을 사용한다.그러나 태평양 저지대의 섬들은 이러한 전환이 충분히 빠르지 않고 해수면 상승에 의해 침수될 것을 우려하고 있다. 그래서 그들은 OECD 국가들이 2030년까지 석탄을 완전히 폐기하고 다른 [209]국가들도 2040년까지 석탄을 완전히 폐기할 것을 요구했다.2020년에는 중국이 일부 발전소를 건설했음에도 불구하고 세계적으로 건설된 것보다 더 많은 석탄 에너지가 은퇴했다. 유엔 사무총장은 또한 OECD 국가들이 2030년까지 석탄으로부터 전기를 생산하는 것을 중단하고 [219]2040년까지 나머지 국가들에 석탄으로부터 전기를 생산하는 것을 중단해야 한다고 말했다.석탄을 단계적으로 줄이는 것은 글래스고 기후 협약의 COP26에서 합의되었다.

피크 석탄

미국 와이오밍에 있는 탄광입니다.미국은 세계에서 가장 많은 석탄 매장량을 보유하고 있다.
이 섹션은 피크 석탄에서 발췌한 것이다.[편집]

피크 석탄은 인류 공동체에 의한 석탄의 피크 소비량 또는 생산량이다.세계 석탄 소비량은 2013년에 정점을 찍은 후 2010년대 [220][221]말까지 소폭 감소했다.석탄이 전 세계 에너지 믹스에서 차지하는 비율은 2008년에 최고조에 달했으며, 당시 석탄은 전 세계 에너지 [220]생산의 30%를 차지했습니다.석탄 사용량의 감소는 주로 아시아 [220]선진국뿐만 아니라 미국, 유럽에서의 소비 감소에 기인한다.2019년에는 중국, 인도네시아, 인도, 러시아, 호주 등의 국가에서의 생산 증가가 미국과 [221]유럽의 감소를 보상했다.그러나 석탄의 구조적 감소는 2020년대에도 [222]계속되었다.

피크 석탄은 피크 수요 또는 피크 공급에 의해 구동될 수 있다.역사적으로, 석탄 매장량의 고갈로 인해 공급측에서 결국 최고 석탄을 견인할 것이라고 널리 믿어졌다.그러나 기후 변화를 제한하려는 세계적인 노력이 증가하고 있는 이후, 피크 석탄은 수요에 의해 추진되어 2013년 피크 [220]소비량을 밑돌고 있다.이는 천연가스와 재생에너지의 [220]급속한 확대에 힘입은 바가 크다.석탄 매장량이 현재의 소비수준에서 수세기 동안 지속될 것으로 예상되고 있음에도 불구하고, 많은 국가들은 석탄을 단계적으로 폐기하겠다고 약속했다.일부[which?] 국가에서는 2020년대 [223]초에 석탄 소비가 여전히 증가할 수 있다.

청정 연료로 전환하고 탄소 발전량을 낮춥니다.

참고 항목: 천연가스 power 발전

석탄 화력 발전의 이산화탄소 배출량은 메가와트시당 [224]500kg의 온실가스로 천연가스를 태울 때 발생하는 전력의 약 2배(메가와트시당 약 1톤)입니다.천연가스는 전기를 생산하는 것 외에도 난방과 자동차 연료로도 일부 국가에서 인기가 있다.

영국의 석탄 사용은 1990년대 북해 석유의 개발과 그에 따른 가스 수요 급증의 결과로 감소하였다.캐나다에서는 Hearn Generating Station과 같은 일부 석탄 발전소가 석탄에서 천연 가스로 전환되었다.2017년 미국의 석탄 전력은 타이트한 [228]셰일 형성의 유압 파쇄를 통해 얻은 저비용 천연가스의 풍부한 공급으로 [225][226][227]인해 2008년의 약 49%에서 30%의 전력을 공급했다.

전환 중인 석탄 지역

일부 탄광 지역은 [229]석탄 의존도가 높다.

고용.

상세 정보:단순한 이행

일부 탄광 광부들은 [230]과도기에 일자리를 잃을 수도 있다고 우려하고 있다.석탄으로부터의 정당한 이행은 유럽 부흥 [231]개발 은행의 지원을 받고 있다.

바이오메디에이션

흰 썩은 균류인 Trametes verscolor는 자연적으로 발생하는 [232]석탄 위에서 자라고 신진대사를 할 수 있습니다.디플라코쿠스는 석탄을 분해해 온도를 [233]높이는 것으로 밝혀졌다.

문화 사용

석탄은 켄터키 주의[234] 공식 광물이며 [235]유타 주의 공식 암석이다. 미국 두 주 모두 석탄 채굴과 역사적인 연관이 있다.

일부 문화권에서는 잘못 행동한 아이들이 크리스마스 선물로 산타클로스로부터 선물 대신 크리스마스 스타킹에 석탄 한 덩어리만 받는다고 생각한다.

스코틀랜드와 잉글랜드 북부에서는 새해 첫날에 석탄을 선물로 주는 것도 관례이고 행운으로 여겨집니다.이것은 First-Footing의 일환으로 발생하며 다가올 해의 따뜻함을 나타냅니다.

「 」를 참조해 주세요.

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