「コークス」と「石炭」、どちらも黒くて固い物質で、燃料として使われるイメージがありますが、具体的に何が違うのでしょうか？今回は、この「コークス 石炭 違い」を分かりやすく解説します。それぞれの特徴や用途を知ることで、私たちの生活や産業を支えるこれらの物質への理解が深まるはずです。
コークスと石炭の生まれ方と姿の違い
「コークス 石炭 違い」を理解するには、まず、それぞれの「生まれ方」から見ていきましょう。石炭は、数百万年、数千万年という長い時間をかけて、地中に埋もれた植物（主にシダ植物など）が地熱や圧力によって炭化したものです。一方、コークスは、石炭を「乾留（かんりゅう）」という、空気を遮断した状態で高温で加熱して作られる加工品なのです。
この加工プロセスによって、石炭はコークスへと姿を変えます。石炭には、可燃性のガスや水分、タールなどが含まれていますが、コークス化の過程でこれらが取り除かれます。そのため、コークスは石炭よりも:
- 純粋な炭素の割合が高い
- 水分や不純物が少ない
- 燃焼時の発熱量が高い
という特徴を持っています。 この純粋さと高い発熱量が、コークスが特定の産業で不可欠とされる理由です。
具体的に、石炭とコークスの違いを表にまとめると、以下のようになります。
| 項目 | 石炭 | コークス |
|---|---|---|
| 原料 | 植物 | 石炭 |
| 製造方法 | 自然の力（数百万年〜数千万年） | 乾留（人為的な加工） |
| 純粋度（炭素） | 低い | 高い |
| 発熱量 | 比較的低い | 高い |
コークスの役割：鉄を作るための秘密兵器
「コークス 石炭 違い」の中で、最も重要な用途の一つが、鉄鋼業におけるコークスの役割です。鉄を作るには、鉄鉱石から酸素を取り除く必要があります。この「還元」という作業に、コークスはなくてはならない存在なのです。
製鉄所では、高炉（こうろ）と呼ばれる巨大な炉に、鉄鉱石、石灰石、そしてコークスを投入します。コークスは、単に燃料として燃えるだけでなく、以下の重要な役割を果たします。
- 熱源となる： 高炉の中で燃焼し、鉄鉱石を溶かすための高温（約2000℃）を作り出します。
- 還元剤となる： 燃焼によって発生する一酸化炭素が、鉄鉱石中の酸素と結合して、純粋な鉄を取り出します。
- 支持材となる： コークスは高温で燃えても崩れにくく、高炉の中の原料の塊を支え、ガスが通りやすい空間を作ります。
石炭では、このような高温での燃焼や、安定した構造を保つことが難しいため、鉄を作るためにはコークスが最適なのです。 鉄鋼業の発展は、コークスという素材の特性に大きく依存していると言えるでしょう。
石炭の多彩な顔：燃料から化学製品まで
一方、石炭は、そのままでも様々な用途で活躍しています。もちろん、火力発電所の燃料として、私たちの電気を支えていることは皆さんご存知でしょう。
しかし、石炭の役割はそれだけにとどまりません。石炭を乾留する際に発生するガスやタールからは、実に多様な化学製品が生み出されています。例えば:
- 都市ガス： かつては石炭を乾留して作られる「石炭ガス」が都市ガスの主原料でした。
- 化学肥料： アンモニアなどの原料となります。
- 染料、医薬品、プラスチック： 石炭から抽出される様々な化合物を元に、多くの製品が作られています。
このように、石炭は直接的なエネルギー源としてだけでなく、様々な化学製品の「もと」となる、まさに「産業の米」とも言える存在なのです。 石炭の持つポテンシャルの高さは、現代社会の基盤を支えています。
「石炭」と「コークス」：見た目と性質の微妙な違い
「コークス 石炭 違い」をさらに掘り下げて、見た目や性質の微妙な違いを見ていきましょう。石炭は、採掘される場所や年代によって、色や硬さが様々です。黒いものが多いですが、茶色っぽいものや、黒曜石のようにツヤツヤしたものもあります。また、手で触ると粉が出やすいものや、比較的しっかりしているものなど、その個性は豊かです。
対してコークスは、乾留というプロセスを経て作られるため、一般的に均一な黒色をしており、石炭よりも硬く、空隙（くうげき：隙間）が多い多孔質（たこうしつ）な構造をしています。これは、燃焼時に空気が通りやすく、効率よく燃えるためにも役立っています。
石炭とコークスの性質を比較すると、以下のようになります:
| 性質 | 石炭 | コークス |
|---|---|---|
| 外観 | 様々（色、ツヤ、硬さ） | 均一な黒色、硬く、多孔質 |
| 水分・揮発分 | 比較的多い | 非常に少ない |
| 燃焼特性 | 比較的ゆっくり燃える | 勢いよく、高温で燃える |
この性質の違いが、それぞれの得意な分野を決定づけているのです。 用途に応じた素材選びが、産業の効率化に繋がります。
石炭の「種類」がコークスに与える影響
「コークス 石炭 違い」を理解する上で、原料となる石炭の種類も重要になってきます。石炭は、その生成過程や炭化の度合いによって、いくつかの種類に分けられます。
代表的な石炭の種類と、それがコークスに与える影響は以下の通りです:
- 無煙炭（むえんたん）： 炭化度が最も進んでおり、炭素の割合が高く、揮発性成分が少ない石炭です。コークス化すると、強度が高く、燃焼性の良いコークスになります。
- 粘結炭（ねんけつたん）： 加熱すると粘り気が出て、塊になる性質を持つ石炭です。この粘り気が、コークス化する際に、炉の中で崩れずに塊を維持するのに役立ちます。製鉄用コークスには、この粘結炭が重要視されます。
- 亜炭（あたん）・褐炭（かったん）： 炭化度が低く、水分や揮発性成分が多い石炭です。コークス化するには適していません。
つまり、どのような石炭を原料として選ぶかによって、作られるコークスの品質や特性も変わってくるのです。 最適な石炭の選択が、高品質なコークス製造の鍵となります。
コークス製造の「技術」：乾留の秘密
「コークス 石炭 違い」を生み出す乾留という技術は、非常に高度です。石炭を空気を遮断した状態で、約1000℃から1300℃もの高温で数時間から十数時間加熱します。この間に、石炭に含まれる水分、タール、そして可燃性のガスが分離・蒸発します。
乾留のプロセスは、大まかに言うと以下のようになります。
- 加熱： 石炭をコークス炉と呼ばれる特殊な炉に入れ、外部から加熱します。
- 揮発分（きかつぶん）の蒸発： 温度が上がるにつれて、石炭中の水分やタール、ガスが蒸発してきます。
- 炭素化： 揮発分が蒸発しきると、残ったものが炭素を主成分とするコークスとなります。
この際に分離されたガスやタールは、さらに精製されて、様々な化学製品の原料となるため、コークス製造は単なる燃料作り以上の意味を持っているのです。 乾留技術の進化は、資源の有効活用に繋がります。
まとめ：コークスと石炭、それぞれの価値
ここまで「コークス 石炭 違い」について、その生まれ方、役割、性質、そして製造技術まで詳しく見てきました。石炭は、自然の恵みであり、エネルギー源としても化学原料としても多様な顔を持ちます。一方、コークスは、石炭を高度な技術で加工し、特に鉄鋼業という基幹産業を支えるために不可欠な素材へと生まれ変わったものです。
どちらも私たちの社会にとってかけがえのない存在であり、それぞれの特性を理解することで、これらの物質がどのように私たちの生活を豊かにしているのかが、より深く理解できることでしょう。