Coke métallurgique

Qu'est-ce que le coke métallurgique ?

Le coke métallurgique est une matière première indispensable à la production de fer et d'acier et est essentiel au processus de fabrication du fer dans les hauts fourneaux. Dans un environnement pauvre en oxygène, le charbon est chauffé à 900-1100 °C, puis distillé à sec pour le créer (y compris la brise de coke). Le charbon libère des substances volatiles et de l'humidité à cette température élevée, et la partie solide restante est transformée en un matériau poreux, le coke. matériau en carbone appelé coke. Le coke n'est pas seulement la base de la fabrication du fer, mais aussi un moteur essentiel de l'ensemble du processus de fabrication du fer.

Processus de fabrication du coke métallisé

Principe de la production de coke

Dans le haut fourneau, le coke fournit une source de carbone pour la réaction de réduction du minerai de fer et soutient la structure du four pour le maintenir stable. Le coke réagit avec l'oxygène de l'air pour produire du monoxyde de carbone, qui réagit avec l'oxyde de fer du minerai de fer pour le réduire en fer métallique et libérer du dioxyde de carbone.

Le coke n'agit pas seulement comme un agent réducteur, mais sa structure solide soutient également le minerai de fer et le calcaire, garantissant ainsi le bon fonctionnement de l'ensemble du four. La structure poreuse du coke facilite la pénétration du flux gazeux et augmente l'efficacité de la réaction. La structure à grains fins du coke (environ 1,5 micron) optimise l'environnement de réaction à l'intérieur du haut fourneau, ce qui rend la réaction de réduction plus efficace.

Étapes de la production

Les fours à coke spécialisés assurent généralement la production de coke. Les équipes de construction construisent généralement des fours à coke d'une hauteur de 6 mètres, d'une profondeur de 15 mètres et d'une largeur de 0,5 mètre, en empilant plusieurs unités pour former un système de production à grande échelle. La charge de coke de charbon est chauffée à environ 1000°C à l'intérieur du four à coke en chauffant les parois.

Au cours de ce processus, les substances volatiles contenues dans le charbon, telles que les gaz et les goudrons, sont libérées et recyclées pour être transformées en coke. Chaque four à coke peut traiter 15 à 30 tonnes de charbon, qui se forment progressivement au cours d'un processus de carbonisation d'environ 18 heures.

Les volatiles sont récupérés comme sous-produits et souvent utilisés dans la production d'engrais ou de produits chimiques, ce qui permet à la production de coke d'aller au-delà de la satisfaction des besoins de la sidérurgie et de promouvoir une utilisation efficace des ressources.

Paramètres clés du processus

Plusieurs paramètres du processus ont un impact sur la qualité et la productivité du coke. Tout d'abord, la résistance du coke est essentielle ; il doit être suffisamment solide pour supporter la charge de minerai de fer dans le haut fourneau. Deuxièmement, ils doivent contrôler la réactivité du coke pour s'assurer qu'il peut réduire efficacement les oxydes de fer. En outre, la structure des pores du coke est tout aussi critique ; elle doit avoir une bonne perméabilité au flux d'air pour s'assurer que la réaction de réduction se déroule sans heurts.

La structure en mosaïque à grains fins du coke est un indicateur de qualité important, qui améliore la réactivité du coke et favorise la vitesse de la réaction de réduction. Par conséquent, les opérateurs doivent contrôler rigoureusement les paramètres tels que le taux de coke de charbon, la température de chauffage du four à coke et le temps de carbonisation pendant la production. Ces facteurs affectent directement la qualité finale et l'efficacité de la production de coke. Ces facteurs affectent directement la qualité finale et l'efficacité de la production de coke.

Propriétés du coke métallurgique

Propriétés physiques

Le coke métallurgique doit résister à l'écrasement et à l'abrasion pour fonctionner de manière stable dans le haut fourneau. La structure de ses pores influe aussi considérablement sur le flux de gaz, garantissant ainsi le bon déroulement de la réaction. La conductivité thermique, la densité, les matières volatiles et l'humidité du coke affectent également ses performances.

Propriétés chimiques

Le coke métallurgique est principalement composé de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et de soufre, et le rapport entre ces éléments détermine directement ses performances. Les méthodes de combustion standard pour mesurer la teneur en carbone et en hydrogène sont la haute température, la transformation du carbone en dioxyde de carbone, la transformation de l'hydrogène en vapeur d'eau et l'absorption du gaz par un absorbant. Ils calculent ensuite le gain de poids pour obtenir le rapport. Ils analysent généralement la teneur en azote en la convertissant en ammoniac, tandis qu'ils mesurent le soufre par combustion à haute température. La méthode de la simple différence, qui consiste à soustraire 100% des teneurs des autres éléments, permet d'extrapoler la teneur en oxygène.

Application et exigences de performance du coke métallisé

Utilisation du coke métallurgique dans l'industrie sidérurgique

Le coke métallurgique est essentiel à la fabrication du fer en haut fourneau, car il constitue une source de carbone pour le minerai de fer. L'augmentation de la demande de fer et d'acier s'accompagne d'une augmentation des besoins en coke métallurgique. Il fournit une source de carbone en tant qu'agent réducteur et aide le flux de gaz à pénétrer à travers sa structure poreuse, garantissant ainsi que la réaction du haut fourneau peut se dérouler efficacement.

Cependant, la production de coke métallurgique pose également des problèmes environnementaux. Pour 1 000 tonnes de coke produites, le processus génère 1 000 mètres cubes d'eaux usées hautement dangereuses. Cela entraîne la consommation de grandes quantités de ressources en eau, un défi que l'industrie sidérurgique doit aujourd'hui relever.

Exigences de performance

Résistance mécanique du coke

La production de coke métallurgique exige des propriétés chimiques et physiques spécifiques. Ces propriétés comprennent la résistance mécanique, la structure des pores, la densité et la conductivité thermique du coke. En ce qui concerne la résistance mécanique, l'accent sera mis sur la résistance à la compression, à l'écrasement et à l'abrasion du coke. Ces propriétés sont essentielles car la capacité du coke à résister aux charges et à la friction l'empêche de s'écraser à des pressions élevées.

Structure des pores et perméabilité

Le coke possède une bonne structure de pores, comme sa porosité et la bonne distribution des diamètres de pores, qui ont un impact essentiel sur la perméabilité du flux de gaz et améliorent l'efficacité de la réaction du haut fourneau. En outre, un facteur essentiel qui affecte la structure des pores est lié à la densité du coke.

La densité et son impact sur la résistance

Les facteurs critiques affectant la structure des pores sont associés à la densité du coke, car la densité reflète l'étanchéité de la structure des pores du coke. Une compréhension approfondie de la densité montrera qu'elle affecte également la résistance mécanique du coke, de sorte que plus la densité du coke métallurgique est élevée, meilleure est sa résistance mécanique.

Conductivité thermique

Enfin, la conductivité thermique dans les propriétés physiques a également un impact sur la distribution uniforme de la température du haut fourneau, et la conductivité thermique du coke affecte la conductivité thermique du haut fourneau.

Propriétés chimiques et réactivité

Les exigences en matière de propriétés chimiques portent principalement sur la teneur en carbone, en hydrogène, en oxygène, en azote et en soufre du coke. Par exemple, le processus réduit considérablement la teneur élevée en carbone du coke, ce qui affecte sa capacité de réaction de réduction dans le processus de fabrication du fer. La teneur en soufre est également strictement contrôlée, car une teneur élevée en soufre affecte le processus de fabrication du fer et réduit la réactivité du coke. Les opérateurs doivent s'assurer que la teneur élevée de ces éléments chimiques n'affecte pas le processus de fabrication du fer, et ils doivent faire attention aux éléments nocifs présents dans le coke, tels que le phosphore et le vanadium. En contrôlant leurs niveaux, les techniciens peuvent éviter une réduction de la réactivité du coke.

Par rapport à d'autres Coke

Coke de fonderie et coke métallurgique

Le coke métallurgique et le coke de fonderie appartiennent à la catégorie du coke, un combustible solide. Toutefois, 90% du coke métallurgique est principalement utilisé dans les hauts fourneaux pour la fabrication du fer, ce que l'on appelle le coke de haut fourneau. Le coke de fonderie, utilisé explicitement dans les fours à fonte, est le principal combustible de ce processus.

Différence entre le coke de fonderie et le coke métallurgique

La vitesse de réaction, la porosité, la résistance mécanique et d'autres propriétés du coke reflètent leurs différences. Par exemple, le coke métallurgique utilisé dans le haut fourneau a une vitesse de réaction plus élevée pour soutenir le processus de réduction dans le haut fourneau. En revanche, le coke de fonderie nécessite de la chaleur, de sorte que le taux de réaction du coke est plus faible. Le coke métallurgique présente une grande porosité (35%-50%).

Le coke de fonderie doit offrir une meilleure efficacité de transfert de chaleur et nécessite une porosité plus mineure pour rendre le coke plus compact. En outre, le coke métallisé doit présenter une résistance mécanique plus élevée. Le coke de fonderie a besoin d'une pseudo-densité plus élevée pour augmenter le pouvoir calorifique et la résistance aux températures élevées.

Caractéristiques communes du coke de fonderie et du coke métallurgique

Le coke métallurgique et le coke de coulée diffèrent considérablement en termes de production et d'exigences de performance. Cependant, ils sont soumis aux mêmes normes en ce qui concerne le contrôle de la teneur en cendres et en soufre.

Coke métallurgique et coke de pétrole

Introduire le coke de pétrole

Le coke de pétrole est un produit solide combustible qui diffère du coke métallurgique par sa composition, ses propriétés physiques et ses domaines d'application.

Différences de composition entre le coke métallurgique et le coke de pétrole

Tout d'abord, le principal composant du coke métallurgique est le carbone, qui contient une certaine quantité de matières volatiles, de cendres (10%) et de soufre. Carbone est le principal composant du coke de pétrole, avec une faible teneur en cendres (5%), résultant de l'élimination de nombreux magazines des matières premières après la cokéfaction.

Propriété physique Différence entre le coke métallurgique et le coke de pétrole

Physiquement, le coke métallurgique présente une résistance mécanique élevée et une grande porosité (35%-50%). Le coke de pétrole a une structure de particules dense et en nid d'abeille, une grande porosité et une forme ovale.

Applications et utilisations du coke métallurgique par rapport au coke de pétrole

Le coke métallurgique est principalement utilisé pour haut fourneau et de convertisseurs pour des applications sur le terrain. C'est également une matière première essentielle pour l'industrie sidérurgique, dont le rôle principal est de participer aux réactions métallurgiques pour produire du fer fondu.

Le coke de pétrole est principalement utilisé pour la fabrication de électrodes en graphiteIl est également largement utilisé dans la fabrication de fer par four à arc électrique, créant des matériaux en graphite hautement conducteurs.

Prix du coke métallurgique

Prix du marché

Le prix global du marché est resté stable ces derniers temps. Actuellement, le prix du coke métallurgique est de $280 USD/tonne, et le prix du coke métallurgique à faible teneur en cendres est de $295 USD/tonne.

Fluctuation des prix

Les prix du coke métallurgique et du charbon à coke sont toujours soumis à une pression à la baisse à court terme, notamment parce que l'offre de coke métallurgique et de charbon à coke est supérieure à la demande et qu'elle devrait continuer à afficher une tendance régulière à la baisse.