Ποιος είναι ο ρόλος του οπτάνθρακα στη μεταλλουργική διαδικασία;

Η μεταλλουργική διαδικασία -ιδίως η παραγωγή χάλυβα- εξαρτάται ιδιαίτερα από το κοκ. Τα χαρακτηριστικά του κοκ είναι η υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, η αντοχή και οι χαμηλές προσμίξεις που το καθιστούν χρησιμοποιήσιμο σε υψικαμίνους. Στη μεταλλουργική διεργασία, ο κύριος ρόλος του κοκ είναι να παρέχει πηγή θερμότητας και αναγωγικό μέσο άνθρακα. Παρέχει τον απαραίτητο άνθρακα για την αναγωγή του οξειδίου του σιδήρου στο σιδηρομετάλλευμα σε καθαρό σίδηρο, ενώ παράλληλα παράγει τη θερμότητα που απαιτείται για τη διαδικασία τήξης.

Τι είναι ο μεταλλουργικός οπτάνθρακας;

Μεταλλουργικό κοκ (ή "met coke") είναι ένας τύπος στερεού καυσίμου που είναι απανθρακωμένος άνθρακας, ο οποίος χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή σιδήρου σε υψικαμίνους και τη χύτευση και τήξη μη σιδηρούχων μετάλλων. Παρασκευάζεται με τη θέρμανση άνθρακα σε κλίβανο (ή φούρνο κοκ) απουσία οξυγόνου (διαδικασία που αναφέρεται ως κοκκοποίηση) σε υψηλή θερμοκρασία. Αυτή η διαδικασία απομακρύνει τις πτητικές ενώσεις, όπως το νερό, το θείο και τα αέρια, και δημιουργεί ένα στερεό, πορώδες υλικό με πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακας.

Η κύρια χρήση του οπτάνθρακα στη μεταλλουργία είναι ως καύσιμο για την παραγωγή υψηλής θερμοκρασίας και μονοξειδίου του άνθρακα (CO) σε αναγωγικό μέσο σε υψικάμινο που μετατρέπει το σιδηρομετάλλευμα σε λιωμένο σίδηρο. Ο μεταλλουργικός οπτάνθρακας διαθέτει κρίσιμα χαρακτηριστικά προσαρμοσμένα ώστε να επιτρέπει την οικονομικά αποδοτική παραγωγή χάλυβα.

Κοκ άνθρακα vs. Met Coke

Δεν είναι όλες οι κόκες ίδιες. Το κοκ και το μεταλλουργικό κοκ παράγονται και τα δύο από άνθρακα, αλλά έχουν διαφορετικούς σκοπούς. Από την άλλη πλευρά, ο οπτάνθρακας άνθρακα χρησιμοποιείται γενικά ως μη μεταλλουργικό προϊόν, για την τροφοδοσία βιομηχανικών διεργασιών ή για την παρασκευή χημικών προϊόντων. Το μεταλλουργικό κοκ, από την άλλη πλευρά, παρασκευάζεται και κατασκευάζεται για την παραγωγή χάλυβα και άλλων μετάλλων.

Έτσι, το End link είναι η διαφορά μεταξύ του Coal coke και του met coke. Το met coke παράγεται με μεγαλύτερη αντοχή, καθαρότητα και πορώδες για να αντέχει τόσο στις υψηλές θερμοκρασίες όσο και στις χημικές διεργασίες της υψικαμίνου. Πρέπει επίσης να καίγεται καθαρά, ώστε να μην εισέρχονται στη διαδικασία παραγωγής μετάλλων επιβλαβείς ακαθαρσίες όπως το θείο ή η τέφρα.

Η λειτουργία του κοκ σε έναν υψικαμίνιο

Πηγή καυσίμου:

Κοκ - Πηγή καυσίμου (χρησιμοποιείται για την τήξη σιδηρομεταλλεύματος). Υποβάλλεται σε καύση σε υψηλή θερμοκρασία (περίπου 1.000-1.200°C) για τη δημιουργία της συμπυκνωμένης θερμότητας που είναι απαραίτητη για τον κλίβανο. Χωρίς την υψηλή θερμογόνο δύναμη του κοκ, ο κλίβανος δεν θα μπορούσε να φτάσει τις θερμοκρασίες που απαιτούνται για την τήξη του σιδηρομεταλλεύματος.

αναγωγικός παράγοντας:

Κατά την τήξη, ο οπτάνθρακας αντιδρά με το οξυγόνο του σιδηρομεταλλεύματος (οξείδιο του σιδήρου) και σχηματίζει μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο με τη σειρά του ανάγει το οξείδιο του σιδήρου σε (σίδηρο). Αυτή η χημική διαδικασία είναι απαραίτητη για να μετατραπεί το σιδηρομετάλλευμα σε λιωμένο σίδηρο. Ο άνθρακας του κοκ βοηθά επίσης στο σχηματισμό των χημικών δεσμών που απαιτούνται για τη μείωση του σιδήρου από το μετάλλευμα.

Τέλος, ο οπτάνθρακας χρησιμεύει ως δομικό στήριγμα του κλιβάνου, ώστε το αέριο και ο λιωμένος σίδηρος να ρέουν ελεύθερα.

Ιδιότητες μεταλλουργικού κοκ

Υψηλή αντοχή: Κοκ πρέπει να αντέχει στις έντονες πιέσεις του κλιβάνου. Ο ισχυρός οπτάνθρακας δεν θρυμματίζεται υπό την πίεση των τόνων μεταλλικού μεταλλεύματος που στοιβάζονται πάνω του κατά τη διαδικασία τήξης.

Πορώδες:

Λοιπόν, οποιοσδήποτε τύπος κοκ που έχει λεία δομή (η οποία παρέχει υψηλό πορώδες) θα επιτρέψει στο αέριο να περάσει ελεύθερα μέσα από το κοκ και θα προωθήσει γρήγορες αντιδράσεις με το σιδηρομετάλλευμα. Διευκολύνει επίσης τις ανταλλαγές αερίων που απαιτούνται για την παραγωγή λιωμένου σιδήρου.

Χαμηλή πρόσμιξη: όπως θείο, φώσφορος και τέφρα. Συχνά μολύνουν το τελικό προϊόν και τελικά επηρεάζουν την ποιότητα του χάλυβα. Το οπτάνθρακα καλής ποιότητας πρέπει να είναι σχεδόν καθαρός άνθρακας, με λίγες από τις προσμίξεις.

Θερμική σταθερότητα: Η ικανότητα του οπτάνθρακα να παραμένει σταθερός υπό την εφαρμογή υψηλής θερμότητας χωρίς να διασπάται ή να αντιδρά χημικά. Έτσι, καίγεται αργά και αποδίδει σταθερή θερμότητα στον κλίβανο.

Σύνθεση μεταλλουργικού κοκ

Το μεταλλουργικό κοκ είναι το σημαντικότερο υλικό που χρησιμοποιείται για την παραγωγή σιδήρου σε υψικαμίνους. Αποτελείται κυρίως από άνθρακα (85-90%), με θείο, τέφρα και υγρασία σε μικρότερες ποσότητες. Οι ακριβείς αναλογίες αυτών των στοιχείων εξαρτώνται ανάλογα με τον τύπο του άνθρακα που χρησιμοποιείται και τη διαδικασία κοκκοποίησης.

Άνθρακας: Ο λόγος για τον οποίο το κοκ είναι ικανό να λειτουργεί ως καύσιμο και αναγωγικό μέσο είναι η υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα. Αντιδρά με το σιδηρομετάλλευμα σχηματίζοντας μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι απαραίτητο για την αναγωγή του σιδηρομεταλλεύματος.

Θείο: Ο εχθρός της χαλυβουργίας, θείο καθιστά την παραγωγή χάλυβα χαμηλής ποιότητας. Αυτό σημαίνει ότι η περιεκτικότητα σε θείο στο μεταλλουργικό κοκ μειώνεται στο μέγιστο δυνατό βαθμό για την απόκτηση ποιοτικού προϊόντος.

Τέφρα: Η τέφρα πρέπει επίσης να είναι χαμηλή και η περίσσεια αυτής μπορεί να οδηγήσει σε σχηματισμό σκωρίας φούρνου, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε ελαττώματα στο χάλυβα.

Υγρασία: Η υπερβολική υγρασία θα σταματήσει την αποτελεσματική καύση και μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητες χημικές αντιδράσεις.

Παραγωγή οπτάνθρακα και χάλυβα

Το κοκ είναι αυτό το βασικό υλικό για την παραγωγή χάλυβα, το οποίο εισέρχεται στην υψικάμινο για τη μείωση του σιδηρομεταλλεύματος σε λιωμένο σίδηρο για την παραγωγή χάλυβα. Σε μια υψικάμινο, δημιουργείτε ένα τεχνητό περιβάλλον όπου το κοκ καίγεται και αντιδρά και συνδυάζεται με το σιδηρομετάλλευμα για να παράγει λιωμένο σίδηρο. Αυτή η χημική αντίδραση παράγει διοξείδιο του άνθρακα και μονοξείδιο του άνθρακα, τα οποία μπορούν με τη σειρά τους να χρησιμοποιηθούν για την αναγωγή του σιδηρομεταλλεύματος και την παραγωγή σιδήρου. Ο οπτάνθρακας παράγει μονοξείδιο του άνθρακα, η οποία αφαιρεί το οξυγόνο από το σιδηρομετάλλευμα και δίνει καθαρό λιωμένο σίδηρο.

Ο λιωμένος σίδηρος που παράγεται μπορεί στη συνέχεια να διυλιστεί περαιτέρω για την παραγωγή χάλυβα, με τις τελικές ιδιότητες του χάλυβα να καθορίζονται από την περιεκτικότητα σε άνθρακα. Το τελικό προϊόν επηρεάζεται άμεσα από την ποιότητα και την καθαριότητα του κοκ στο φούρνο.

Τιμή μεταλλουργικού κοκ

Η τιμή του μεταλλουργικού κοκ προκύπτει επίσης από την τιμή του ακατέργαστου άνθρακα, την παγκόσμια ζήτηση χάλυβα και τους περιορισμούς στη ναυτιλία. Δεδομένου ότι το οπτάνθρακα αποτελεί πρωταρχική εισροή στην παραγωγή χάλυβα, οι τιμές του οπτάνθρακα ακολουθούν στενά τις διακυμάνσεις της τιμής του χάλυβα κλώσης. Τώρα το κοκ είναι απαραίτητο μέρος της διαδικασίας παραγωγής χάλυβα, οπότε όταν υπάρχει αύξηση της ζήτησης χάλυβα, αυξάνεται και η ζήτηση για κοκ, γεγονός που τείνει να ανεβάζει τις τιμές.

Άλλα κόστη, π.χ. το κόστος μεταφοράς, η διαθεσιμότητα άνθρακα και οι περιβαλλοντικοί κανονισμοί επηρεάζουν επίσης τις τιμές του οπτάνθρακα. Είναι σημαντικό να κατανοούν τις τιμές του οπτάνθρακα οι εταιρείες που παράγουν χάλυβα, διότι οι αλλαγές στις τιμές μπορούν να επηρεάσουν δραστικά το κόστος παραγωγής.

Ο ρόλος του κοκ στη μεταλλουργία: Coke: Περισσότερο από καύσιμο

Η κοκαΐνη έχει ως κύρια λειτουργία την παραγωγή θερμότητας και την ιδιότητα του αναγωγικού παράγοντα, αλλά η ποιότητά της επηρεάζει επίσης την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Οι ιδιότητες του χάλυβα επηρεάζονται επίσης από την ποσότητα του κοκ που καταναλώνεται, τη χημική του σύνθεση και τις σχετικές χημικές αντιδράσεις.

Για παράδειγμα, η περιεκτικότητα του κοκ σε άνθρακα επηρεάζει την περιεκτικότητα του χάλυβα σε άνθρακα, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει τη σκληρότητα, την αντοχή και την ολκιμότητά του. Το κοκ διασφαλίζει επίσης ότι η θερμοκρασία στον κλίβανο παραμένει σταθερή, γεγονός που επιτρέπει την παραγωγή χάλυβα σε βελτιωμένες συνθήκες.

Αυτό καθιστά το κοκ κάτι περισσότερο από καύσιμο- είναι βασικό συστατικό για την ποιότητα του τελικού προϊόντος χάλυβα.

Συμπέρασμα

Το κοκ παρέχει τη θερμότητα και τον άνθρακα για τη μετατροπή του σιδηρομεταλλεύματος σε λιωμένο σίδηρο, το αρχικό βήμα στην παραγωγή χάλυβα. Χωρίς το κοκ, η υψικάμινος δεν θα λειτουργούσε σωστά και η διαδικασία παραγωγής χάλυβα θα ήταν πολύ λιγότερο αποτελεσματική. Δεδομένου ότι η ποσότητα του οπτάνθρακα που χρησιμοποιείται στην παραγωγή χάλυβα επηρεάζει την ποιότητα του τελικού προϊόντος- η ποιότητα του οπτάνθρακα και το κόστος του οπτάνθρακα πρέπει να παρακολουθούνται στενά.