Hüttenkoks

Was ist Hüttenkoks?

Hüttenkoks ist ein unverzichtbarer Rohstoff für die Eisen- und Stahlerzeugung und für den Prozess der Eisenerzeugung im Hochofen unerlässlich. In einer sauerstoffarmen Umgebung wird Kohle auf 900-1100 °C erhitzt und anschließend trocken destilliert, um sie zu erzeugen (einschließlich Koksgrus). Bei dieser hohen Temperatur setzt die Kohle flüchtige Stoffe und Feuchtigkeit frei, und der verbleibende feste Teil wird in eine poröse Kohlenstoffmaterial Koks genannt. Koks ist nicht nur die Grundlage der Eisenerzeugung, sondern auch eine wichtige Antriebskraft für den gesamten Prozess der Eisenerzeugung.

Verfahren zur Herstellung von Met-Koks

Das Prinzip der Koksherstellung

Im Hochofen liefert Koks eine Kohlenstoffquelle für die Reduktionsreaktion des Eisenerzes und unterstützt die Struktur des Ofens, um ihn stabil zu halten. Koks reagiert mit Luftsauerstoff zu Kohlenmonoxid, das mit dem Eisenoxid im Eisenerz zu metallischem Eisen reduziert und Kohlendioxid freisetzt.

Koks dient nicht nur als Reduktionsmittel, sondern seine starke Struktur stützt auch Eisenerz und Kalkstein und sorgt dafür, dass alles im Ofen normal funktioniert. Die poröse Struktur des Koks erleichtert das Eindringen des Gasstroms und erhöht die Effizienz der Reaktion. Die feinkörnige Struktur des Koks (ca. 1,5 Mikrometer) optimiert die Reaktionsumgebung im Hochofen und macht die Reduktionsreaktion effizienter.

Produktionsschritte

Die Koksproduktion erfolgt in der Regel in spezialisierten Koksöfen. Die Konstruktionsteams bauen die Koksöfen in der Regel bis zu einer Höhe von 6 Metern, einer Tiefe von 15 Metern und einer Breite von 0,5 Metern und stapeln mehrere Einheiten zu einem groß angelegten Produktionssystem. Die Koksladung aus Kohle wird im Inneren des Koksofens durch Beheizung der Wände auf etwa 1000 °C erhitzt.

Während dieses Prozesses werden flüchtige Stoffe in der Kohle, wie Gase und Teer, freigesetzt und zur Umwandlung in Koks zurückgeführt. Jeder Koksofen kann 15 bis 30 Tonnen Kohle verarbeiten, die sich in einem Verkohlungsprozess von etwa 18 Stunden allmählich bilden.

Flüchtige Stoffe werden als Nebenprodukte zurückgewonnen und häufig für die Herstellung von Düngemitteln oder Chemikalien verwendet, so dass die Koksproduktion über den Bedarf der Eisenerzeugung hinausgeht und die effiziente Nutzung von Ressourcen gefördert wird.

Wichtige Prozessparameter

Mehrere Prozessparameter wirken sich auf die Qualität und Produktivität von Koks aus. Erstens ist die Festigkeit des Koks entscheidend; er muss stark genug sein, um die Eisenerzladung im Hochofen zu tragen. Zweitens muss die Reaktivität des Koks kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass er die Eisenoxide effizient reduzieren kann. Des Weiteren ist die Porenstruktur des Koks ebenso entscheidend; er muss eine gute Luftdurchlässigkeit aufweisen, damit die Reduktionsreaktion reibungslos abläuft.

Die feinkörnige Mosaikstruktur des Koks ist ein wichtiger Qualitätsindikator, der die Reaktivität des Koks verbessert und die Geschwindigkeit der Reduktionsreaktion fördert. Daher müssen die Betreiber während der Produktion Parameter wie Kohle-Koks-Verhältnis, Heiztemperatur des Koksofens und Verkokungszeit streng kontrollieren. Diese Faktoren wirken sich direkt auf die Endqualität und die Produktionseffizienz von Koks aus. Diese Faktoren wirken sich direkt auf die Endqualität und die Produktionseffizienz von Koks aus.

Eigenschaften von Hüttenkoks

Physikalische Eigenschaften

Hüttenkoks muss Zerkleinerung und Abrieb standhalten, um im Hochofen stabil zu funktionieren. Seine Porenstruktur hat auch einen großen Einfluss auf den Gasstrom, damit die Reaktion reibungslos ablaufen kann. Die Wärmeleitfähigkeit, die Dichte, die flüchtigen Bestandteile und die Feuchtigkeit des Kokses beeinflussen ebenfalls seine Leistung.

Chemische Eigenschaften

Die Hauptzusammensetzung von Hüttenkoks besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel, und das Verhältnis dieser Elemente bestimmt direkt seine Leistung. Die üblichen Verbrennungsmethoden zur Messung des Kohlenstoff- und Wasserstoffgehalts sind Hochtemperatur, Umwandlung von Kohlenstoff in Kohlendioxid, von Wasserstoff in Wasserdampf und von Gas durch Absorption. Anschließend wird die Gewichtszunahme berechnet, um das Verhältnis zu ermitteln. Der Stickstoffgehalt wird im Allgemeinen durch Umwandlung in Ammoniak analysiert, während der Schwefelgehalt durch Hochtemperaturverbrennung gemessen wird. Mit der einfachen Differenzmethode, bei der 100% von den Gehalten der anderen Elemente abgezogen wird, wird der Sauerstoffgehalt hochgerechnet.

Anwendung und Leistungsanforderungen von Met-Koks

Verwendung von Hüttenkoks in der Eisen- und Stahlindustrie

Hüttenkoks ist für die Eisenerzeugung im Hochofen unverzichtbar, da er eine Kohlenstoffquelle für Eisenerz darstellt. In dem Maße, wie die Nachfrage nach Eisen und Stahl steigt, wächst auch der Bedarf an Hüttenkoks. Er liefert eine Kohlenstoffquelle als Reduktionsmittel und hilft dem Gasstrom, durch seine Porenstruktur zu dringen, damit die Reaktion im Hochofen effizient ablaufen kann.

Die Herstellung von Hüttenkoks ist jedoch auch mit Umweltproblemen verbunden. Bei der Herstellung von 1.000 Tonnen Koks fallen 1.000 Kubikmeter hochgefährliche Abwässer an. Dadurch werden große Mengen an Wasserressourcen verbraucht, eine Herausforderung, der sich die Stahlindustrie nun stellen muss.

Leistungsanforderungen

Mechanische Festigkeit von Koks

Die Herstellung von Hüttenkoks erfordert bestimmte chemische und physikalische Eigenschaften. Zu diesen Eigenschaften gehören die mechanische Festigkeit, die Porenstruktur, die Dichte und die Wärmeleitfähigkeit des Kokses. Bei der mechanischen Festigkeit liegt der Schwerpunkt auf der Druckfestigkeit, der Bruchfestigkeit und der Abriebfestigkeit des Kokses. Diese Eigenschaften sind von entscheidender Bedeutung, da die Fähigkeit des Koks, Belastungen und Reibung standzuhalten, verhindert, dass er bei hohem Druck zerdrückt wird.

Porenstruktur und Durchlässigkeit

Koks hat eine gute Porenstruktur, wie z. B. seine Porosität und die richtige Verteilung der Porendurchmesser, die einen wesentlichen Einfluss auf die Durchlässigkeit des Gasstroms haben und die Effizienz der Hochofenreaktion verbessern. Ein wesentlicher Faktor, der sich auf die Porenstruktur auswirkt, hängt mit der Dichte des Koks zusammen.

Dichte und ihr Einfluss auf die Festigkeit

Die kritischen Faktoren, die sich auf die Porenstruktur auswirken, hängen mit der Dichte des Koks zusammen, denn die Dichte spiegelt die Dichtheit der Porenstruktur des Koks wider. Ein tieferes Verständnis der Dichte wirkt sich auch auf die mechanische Festigkeit von Koks aus. Je höher die Dichte von Hüttenkoks ist, desto besser ist seine mechanische Festigkeit.

Wärmeleitfähigkeit

Schließlich wirkt sich auch die Wärmeleitfähigkeit in den physikalischen Eigenschaften auf die gleichmäßige Verteilung der Hochofentemperatur aus, und die Wärmeleitfähigkeit von Koks beeinflusst die Wärmeleitfähigkeit des Hochofens.

Chemische Eigenschaften und Reaktivität

Die Anforderungen an die chemischen Eigenschaften beziehen sich hauptsächlich auf den Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Schwefelgehalt von Koks. So wird beispielsweise der hohe Kohlenstoffgehalt des Koks, der seine Fähigkeit zur Reduktionsreaktion bei der Eisenerzeugung beeinträchtigt, durch das Verfahren erheblich reduziert. Auch der Schwefelgehalt wird streng kontrolliert, da ein hoher Schwefelgehalt den Eisenherstellungsprozess beeinträchtigt und die Reaktivität des Koks verringert. Die Betreiber müssen sicherstellen, dass der hohe Gehalt an diesen chemischen Elementen den Eisenherstellungsprozess nicht beeinträchtigt, und sie müssen auf schädliche Elemente im Koks wie Phosphor und Vanadium achten. Durch die Kontrolle ihres Gehalts können die Techniker eine Verringerung der Koksreaktivität verhindern.

Verglichen mit anderen Koks

Gießereikoks und Hüttenkoks

Hüttenkoks und Gießereikoks gehören zu der Kategorie Koks, einem festen Brennstoff. 90% des Hüttenkoks wird jedoch hauptsächlich in Hochöfen zur Eisenerzeugung verwendet, die als Hochofenkoks bezeichnet werden. Gießereikoks, der ausdrücklich in Schmelzöfen für Eisen verwendet wird, ist der primäre Brennstoff für diesen Prozess.

Unterschied zwischen Gießereikoks und Hüttenkoks

Die Reaktionsgeschwindigkeit, Porosität, mechanische Festigkeit und andere Eigenschaften des Koks spiegeln die Unterschiede wider. Beispielsweise hat Hüttenkoks, der im Hochofen verwendet wird, eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit, um den Reduktionsprozess im Hochofen zu unterstützen. Gießereikoks hingegen benötigt Wärme, so dass die Reaktionsgeschwindigkeit von Koks geringer ist. Hüttenkoks hat eine große Porosität (35%-50%).

Gießereikoks muss eine bessere Wärmeübertragungsleistung erbringen und benötigt eine geringere Porosität, damit der Koks kompakter wird. Darüber hinaus benötigt Met-Koks eine höhere mechanische Festigkeit. Gießereikoks benötigt eine höhere Pseudodichte, um den Heizwert und die Hochtemperaturbeständigkeit zu erhöhen.

Gemeinsame Merkmale von Gießereikoks und Hüttenkoks

Hütten- und Gießereikoks unterscheiden sich erheblich in ihren Produktions- und Leistungsanforderungen. Dennoch gelten für sie die gleichen Normen für die Kontrolle des Asche- und Schwefelgehalts.

Hüttenkoks vs. Petrolkoks

Einführung von Petrolkoks

Petrolkoks ist ein brennbares festes Produkt, das sich von Hüttenkoks in Zusammensetzung, physikalischen Eigenschaften und Anwendungsbereichen unterscheidet.

Zusammensetzung Unterschiede zwischen Hüttenkoks und Petrolkoks

Der Hauptbestandteil von Hüttenkoks ist Kohlenstoff, der einen gewissen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, Asche (10%) und Schwefel enthält. Kohlenstoff ist der Hauptbestandteil von Petrolkoks mit einem niedrigen Aschegehalt (5%), der sich aus der Entfernung vieler Magazine aus den Rohstoffen nach der Verkokung ergibt.

Physikalische Eigenschaften Unterschied zwischen Hüttenkoks und Petrolkoks

Physikalisch hat Hüttenkoks eine hohe mechanische Festigkeit und eine große Porosität (35%-50%). Petrolkoks hat eine dichte Partikelstruktur und Wabenstruktur, eine große Porosität und eine ovale Form.

Anwendung und Verwendung von Hüttenkoks im Vergleich zu Petrolkoks

Hüttenkoks wird hauptsächlich verwendet in Gebläseofen und Konverterverfahren für die praktische Anwendung. Es ist auch ein wesentlicher Rohstoff für die Eisen- und Stahlindustrie, dessen Hauptaufgabe in der Teilnahme an metallurgischen Reaktionen zur Erzeugung von geschmolzenem Eisen besteht.

Petrolkoks wird in erster Linie für die Herstellung von GraphitelektrodenEs wird auch häufig in der Eisenerzeugung im Lichtbogenofen verwendet, wo es hochleitfähige Graphitmaterialien erzeugt.

Preis für Hüttenkoks

Marktpreis

Der Gesamtmarktpreis ist in letzter Zeit stabil geblieben. Derzeit liegt der Preis für Hüttenkoks bei US$280/Tonne und der Preis für aschearmen Hüttenkoks bei US$295/Tonne.

Preisschwankung

Die Preise für Hüttenkoks und Kokskohle stehen kurzfristig weiterhin unter Abwärtsdruck, da das Angebot an Hüttenkoks und Kokskohle die Nachfrage übersteigt und ein stetiger Abwärtstrend erwartet wird.