زغال‌سنگ یکی از پرمصرف‌ترین سوخت‌های فسیلی به‌شمار می‌رود که کاربردهای فراوانی از جمله تولید گرما برای خانوارها، احتراق در ژنراتورهای صنعتی و تولید چدن خام را دارد. کک از محصولات پرکاربرد فرآوری‌شده زغال‌سنگ است که در محیطی فاقد اکسیژن حرارت داده می‌شود تا تمامی گازهای فرار آن خارج شود. به‌طور کلی زغال‌سنگ‌ها براساس مقادیر کربن موجود در زغال‌سنگ و میزان انرژی ‌گرمایی آن به ۳ نوع آنتراسیت، بیتومینه و لیگنیت طبقه‌بندی می‌شوند. زغال‌سنگ نوع آنتراسیت که در اصطلاح به آن «زغال سخت» نیز می‌گویند، دارای ۸۶ الی ۹۷ درصد کربن است که در میان انواع زغال‌سنگ‌ها از میزان انرژی ‌گرمایی بالایی برخوردار است. این نوع زغال‌سنگ به‌طور عمده در صنعت فلزات کاربرد فراوان دارد. زغال‌سنگ نوع بیتومینه که در اصطلاح به آن «زغال نرم» گفته می‌شود حاوی ۴۵ الی ۸۶ درصد کربن است که عمدتا برای تولید برق، به‌عنوان یک سوخت مهم و نیز خوراک ورودی در تهیه کک به‌عنوان یکی از مواد مصرفی مهم و اصلی در صنعت آهن و فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. زغال‌سنگ لیگنیت با نام «زغال‌سنگ قهوه‌ای» شامل ۲۵ الی ۳۵ درصد کربن است که در میان انواع زغال‌سنگ‌ها از انرژی‌گرمایی کمتری برخوردار است که عمده آن برای تولید برق کاربرد دارند.

از مهم‌ترین مصارف زغال‌سنگ‌ به‌ترتیب می‌توان به تولید گرما و برق و صنعت فولاد و آهن اشاره نمود. گفتنی است در بسیاری از طبقه‌بندی‌ها، زغال‌سنگ‌ها به ۲ نوع کک‌شو و حرارتی شناخته می‌شوند. اگرچه منشا زغال‌سنگ متالورژی و حرارتی یکسان است، اما بازارهای تجاری و کاربردهای صنعتی آن‌ها بسیار متفاوت است. به‌ این‌صورت که زغال‌سنگ کک‌شو یا «زغال‌سنگ متالورژیکی» در فرآیند تولید کک موردنیاز صنایع فولاد کاربرد دارند، اما زغال‌سنگ حرارتی عمدتا جهت تولید برق استفاده می‌شود. زغال‌سنگ متالورژیکی که دارای خاکستر، رطوبت، گوگرد و فسفر کم هستند به‌طور معمول از انواع زغال‌سنگ بیتومینه هستند.

کک محصول پرکربنی است که از حرارت زغال‌سنگ در غیاب اکسیژن در دمای بالا حاصل می‌شود. میزان کربن محتوی در کک به‌قدری زیاد است که کک را تقریباً شکلی از کربن خالص می‌نامند. کک به رنگ سیاه مایل به خاکستری و یک جامد سخت و متخلخل است. این ماده، یکی از مهم‌ترین مواد مصرفی در تولید فولاد به‌روش کوره بلند است؛ چنان‌که به‌طور متوسط برای تولید هر تن فولاد خام، به‌حدود ۶۰۰ کیلوگرم کک نیاز است.

کک در کوره‌های بلند علاوه بر تأمین گرمای مورد نیاز برای ذوب، با تولید گازهای احیایی، کانی‌های اکسیدی آهن را احیا کرده و امکان تولید آهن و فولاد را فراهم می‌آورد. هر چند که قسمت عمده‌ای از کک در کوره‌های بلند برای تولید فولاد مصرف می‌شود، اما از آن در تولید فروآلیاژها، واحدهای ریخته‌گری قطعات چدنی و همچنین در صنایع دیگری غیر از صنایع فلزی همچون صنایع سیمان، قند و شکر و حتی در برخی نیروگاه‌های برق استفاده می‌شود. با توجه به سهم بالای صنعت آهن و فولاد در مصرف کک، می‌توان گفت رشد تولید آهن و فولاد، صنعت کک و متعاقبا زغال‌سنگ را تحت تاثیر قرار می‌دهد. شایان ذکر است، در بعضی موارد، به‌خصوص هنگامی‌که میزان آلایندگی در یک فعالیت صنعتی مهم باشد، مصرف کک به زغال‌سنگ ترجیح داده می‌شود؛ زیرا سوزاندن کک دود بسیار کمی را ایجاد می‌کند.

به‌طور کلی کیفیت کک بسته به زغال‌سنگ مورد استفاده، متغیر است. به‌طور معمول در سطح جهان کک در اندازه‌های ۴۰ الی ۱۰۰ میلی‌متر در کوره‌های بلند جهت تولید آهن و فولاد استفاده می‌شود. همچنین کک نرمه در اندازه‌ی کمتر از ۱۲ میلی‌متر به‌همراه پودر سنگ‌آهن با هم زینتر شده و محصولی با نام آگلومره را تولید می‌کند که به‌عنوان خوراک کوره‌بلند مورد استفاده قرار ‌می‌گیرد. شایان ذکر است، آلاینده بودن زغال‌سنگ در مقایسه با سایر انواع انرژی، کاهش شدت مصرف آن را به‌دنبال داشته است. در این میان، کاهش شدت مصرف کک در تولید فولاد به روش کوره‌بلند طی چندین دهه گذشته، یکی از روندهای مهم تاثیرگذار در بازار کک و زغال‌سنگ بوده است.

نظر به کاهش سرعت رشد اقتصاد جهانی و نگرانی‌های زیست‌محیطی در تولید انرژی و انتشارات کربنی، در سال ۲۰۱۹ مصرف زغال‌سنگ در سطح جهانی کاهش یافت. اما این کاهش به اندازه‌ای نبود که رشد عرضه جهانی این محصول را متوقف کند؛ در حالی‌که مصرف زغال‌سنگ در ایالات متحده آمریکا، کشورهای اروپایی و هند با کاهش همراه بود، در کشورهای آسیایی نظیر چین و اندونزی، تولید و مصرف زغال‌سنگ افزایش یافت که این موضوع به افزایش ۱.۵ درصدی تولید جهانی و رسیدن آن به حدود ۸ میلیارد تن در سال ۲۰۱۹ منجر شد. در نهایت روند نزولی تقاضا در برخی کشورهای بزرگ مصرف‌کننده، باعث شد تولید جهانی زغال‌سنگ در سال ۲۰۲۰، کاهشی بوده و به کمتر از ۷.۶ میلیارد تن در این سال برسد.

کشورهای اندونزی، استرالیا و آفریقای جنوبی از مهم‌ترین صادرکنندگان انواع زغال‌سنگ در سال ۲۰۲۰ بود‌ند که بیشترین سهم صادرات را به خود اختصاص دادند. همچنین بزرگ‌ترین واردکنندگان زغال‌سنگ چین، هند و ژاپن بودند. استفاده از زغال‌سنگ به‌عنوان یک مواد اولیه ضروری در صنعت آهن و فولاد، طی ۳۰ سال گذشته به میزان قابل توجهی افزایش یافته است که اساساً ناشی از افزایش تولید در چین است؛ اگرچه از سال ۲۰۱۳ می‌توان کاهش جزیی را مشاهده نمود.

تولید جهانی کک طی ۵ سال گذشته، سالانه حدود ۶۰۰ الی ۶۵۰ میلیون تن بوده و روندی کاهشی را طی کرده است. چین از مهم‌ترین و اصلی‌ترین کشورها در تولید و مصرف کک به‌شمار می‌آید. به‌طور کلی می‌توان گفت صنعت کک در انحصار کشور چین، هند و ژاپن است. چین سال‌ها پیش به بزرگ‌ترین تولیدکننده و صادرکننده کک تبدیل شد؛ چراکه چین بیشترین میزان تولید فولاد در جهان را دارد؛ در نتیجه، بیشترین تقاضای کک در سطح جهان را نیز دارا است.

مطابق با آخرین آمار منتشر شده در ایران، میزان استخراج زغال‌سنگ خام در ایران حدود ۴.۱ میلیون تن در سال ۱۳۹۸ بود که بخش قابل توجهی از آن مربوط به زغال‌سنگ کک‌شو و درصد کمی از استخراج مربوط به زغال‌سنگ حرارتی بود. همچنین بیشترین تمرکز استخراج زغال‌سنگ کک‌شو به‌ترتیب در استان‌های خراسان‌جنوبی و کرمان است. کمیت و کیفیت زغال‌سنگ تولیدی در کشور به گونه‌ای است که کفاف واحدهای کک‌سازی کشور را نمی‌دهد و به همین دلیل، سالانه حدود ۱۰۰ الی ۳۵۰ هزار تن از این نوع زغال‌سنگ به ایران وارد می‌شود که امارات متحده عربی مهم‌ترین تامین‌کننده زغال‌سنگ کک‌شو ایران بوده است.

طی ۵ سال گذشته تولید کنسانتره زغال‌سنگ و کک در ایران حدود یک الی یک میلیون و ۶۰۰ هزار تن گزارش شده است. بیشترین تمرکز تولید کک در ایران در استان‌های اصفهان و کرمان بود. از مهمترین واحدهای تولیدکننده کک در ایران می‌توان به ذوب آهن اصفهان، فولاد زرند ایرانیان و کک طبس اشاره نمود که کک تولیدی این واحدها در صنایع متالورژیکی به‌خصوص تولید آهن و فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

عرضه کک در کشور، کمتر از میزان تقاضای آن بوده و سالانه ۱۰۰ الی ۵۰۰ هزار تن کک از سوی کشورهای چین و امارات متحده عربی وارد ایران می‌شود. چین در سال‌های اخیر اصلی‌ترین تامین‌کننده ایران بود. عمده مصرف کک در ایران توسط شرکت ذوب آهن اصفهان به‌عنوان نخستین واحد تولید فولاد کشور به روش کوره‌بلند بود. تغییرات در عملکرد این واحد کوره‌بلند منجر به نوسانات مصرف کک نیز خواهد شد. مصرف کک در ایران طی ۵ سال گذشته در بازه ۲ تا ۲ میلیون و ۵۰۰ هزار تن در سال قرار داشته است.

به‌علت عدم سرمایه‌گذاری کافی و کیفیت نسبتا پایین ذخایر زغال‌سنگ در ایران، تولیدکنندگان کک هنوز نتوانسته تمام بازار مصرف کک در صنعت فولادسازی ایران را در اختیار بگیرند. بنابراین طی سال‌های گذشته، تأمین بخشی از کک مصرفی از طریق واردات آن صورت گرفته است. علاوه بر واردات کک، سالانه مقداری زغال‌سنگ کک‌شو نیز به‌منظور مخلوط شدن با زغال‌سنگ داخلی وارد می‌شود. عمده زغال‌سنگ‌های استخراج شده از معادن ایران از انواع لیگنیت هستند که قابلیت کک‌شوندگی مناسبی برای مصارف متالورژیکی ندارد. از این رو، هر دو مشکل استحکام (کیفیت کک) و هزینه تولید کک با استفاده از اختلاط زغال‌سنگ داخلی با نوع وارداتی آن، تاحدودی رفع می‌شود.

هنگامی که برای نخستین بار صنعت فولاد در ایران با بهره‌برداری از کارخانه ذوب آهن اصفهان شکل گرفت، اساس صنعت فولاد بر مبنای کوره‌بلند و استفاده از کک بود و هم‌زمان با آن بهره‌برداری از معادن زغال‌سنگ کشور برای تولید فولاد آغاز شد؛ اما با ورود تکنولوژی احیای مستقیم به ایران و استفاده از مزیت گاز ارزان، کارخانه‌های فولادسازی بزرگ در ایران بر اساس این تکنولوژی توسعه یافتند و ظرفیت تولید کوره‌بلند تغییری پیدا نکرد.

به‌طور کلی، دسترسی به منابع انرژی پاک‌تر و در دسترس‌تر از زغال‌سنگ در ایران، سبب شده تا مصرف زغال‌سنگ حرارتی در ایران بسیار ناچیز باشد و عمده استخراج آن، صادر شود. به عبارتی قیمت پایین انرژی گاز در کشور، موجب کاهش سرمایه‌گذاری در صنعت زغال‌سنگ و محدود شدن اکتشافات جدید در ایران شده است. اکتشافات معدنی زغال‌سنگ در ایران مربوط به دهه‌های گذشته و به صورت سطحی بوده است، در حالی که بنابر نظر کارشناسان عمده ذخایر کشور در عمق قرار دارند. در حل حاضر، نزدیک به ۸۰ درصد از کل ذخایر زغال‌سنگ کشور، از نوع کک‌شو است.

گفتنی است که در ایران برنامه‌هایی جهت توسعه بازار زغال‌سنگ تدوین شده و حتی طرح جامع زغال‌سنگ، اجرایی شده است. در همین راستا، یک واحد فولادسازی جدید به روش کوره‌بلند احداث شده و یک نیروگاه جدید زغال‌سنگ‌سوز نیز در دست ساخت است که در آن عمدتا از زغال‌سنگ حرارتی استفاده خواهد شد.