Kokas Metalurgi

Apa itu kokas metalurgi?

Kokas metalurgi adalah bahan baku yang sangat diperlukan dalam produksi besi dan baja dan sangat penting untuk proses pembuatan besi tanur tinggi. Dalam lingkungan rendah oksigen, batu bara dipanaskan hingga 900-1100 ° C dan kemudian didistilasi kering untuk membuatnya (termasuk kokas angin). Batu bara melepaskan volatil dan uap air pada suhu tinggi ini, dan bagian padat yang tersisa diubah menjadi berpori. bahan karbon yang disebut kokas. Kokas tidak hanya menjadi dasar pembuatan besi tetapi juga pendorong vital dari seluruh proses pembuatan besi.

Proses pembuatan kokas

Prinsip Produksi Kokas

Dalam tanur sembur, kokas menyediakan sumber karbon untuk reaksi reduksi bijih besi dan mendukung struktur kompor agar tetap stabil. Kokas bereaksi dengan oksigen di udara menghasilkan karbon monoksida, yang bereaksi dengan oksida besi dalam bijih besi untuk mereduksinya menjadi besi logam dan melepaskan karbon dioksida.

Kokas tidak hanya bertindak sebagai agen pereduksi, tetapi strukturnya yang kuat juga mendukung bijih besi dan batu kapur, memastikan semua yang ada di dalam tungku biasanya beroperasi. Struktur kokas yang berpori membantu aliran gas menembus dan meningkatkan efisiensi reaksi. Struktur kokas yang berbutir halus (sekitar 1,5 mikron) mengoptimalkan lingkungan reaksi di dalam tanur sembur, sehingga reaksi reduksi menjadi lebih efisien.

Langkah-langkah produksi

Oven kokas khusus umumnya melakukan produksi kokas. Tim konstruksi biasanya membangun oven kokas dengan ketinggian 6 meter, kedalaman 15 meter, dan lebar 0,5 meter, menumpuk beberapa unit untuk membentuk sistem produksi berskala besar. Muatan kokas batubara dipanaskan hingga sekitar 1000°C di dalam oven kokas dengan memanaskan dindingnya.

Selama proses ini, zat-zat yang mudah menguap di dalam batu bara, seperti gas dan ter, dilepaskan dan didaur ulang untuk diubah menjadi kokas. Setiap oven kokas dapat menangani 15 hingga 30 ton batu bara, yang secara bertahap terbentuk selama proses pengarangan sekitar 18 jam.

Volatil dipulihkan sebagai produk sampingan dan sering kali digunakan dalam memproduksi pupuk atau bahan kimia, sehingga produksi kokas tidak hanya untuk memenuhi kebutuhan pembuatan besi, tetapi juga untuk mendorong penggunaan sumber daya secara efisien.

Parameter proses utama

Beberapa parameter proses berdampak pada kualitas dan produktivitas kokas. Pertama, kekuatan kokas sangat penting; kokas harus cukup kuat untuk menopang beban bijih besi di tanur tinggi. Kedua, mereka harus mengontrol reaktivitas kokas untuk memastikan bahwa kokas dapat mereduksi oksida besi secara efisien. Selanjutnya, struktur pori kokas juga sama pentingnya; kokas harus memiliki permeabilitas aliran udara yang baik untuk memastikan reaksi reduksi berjalan dengan lancar.

Struktur mosaik kokas yang berbutir halus merupakan indikator kualitas yang penting, yang meningkatkan reaktivitas kokas dan mendorong laju reaksi reduksi. Oleh karena itu, operator harus mengontrol secara ketat parameter seperti rasio kokas batubara, suhu pemanasan oven kokas, dan waktu karbonisasi selama produksi. Faktor-faktor ini secara langsung mempengaruhi kualitas akhir dan efisiensi produksi kokas. Faktor-faktor ini secara langsung mempengaruhi kualitas akhir dan efisiensi produksi kokas.

Sifat kokas metalurgi

Sifat Fisik

Kokas metalurgi harus tahan terhadap penghancuran dan abrasi agar dapat bekerja secara stabil di dalam blast furnace. Struktur pori-porinya juga secara dramatis memengaruhi aliran gas, memastikan reaksi dapat berjalan dengan lancar. Konduktivitas termal, densitas, zat mudah menguap, dan kelembapan kokas juga akan mempengaruhi kinerjanya.

Sifat kimiawi

Komposisi utama kokas metalurgi adalah karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan sulfur, dan rasio elemen-elemen ini secara langsung menentukan kinerjanya. Metode pembakaran standar untuk mengukur kandungan karbon dan hidrogen adalah suhu tinggi, karbon menjadi karbon dioksida, hidrogen menjadi uap air, dan gas melalui penyerapan absorben. Kemudian, mereka menghitung kenaikan berat badan untuk mendapatkan rasionya. Mereka umumnya menganalisis kandungan nitrogen dengan mengubahnya menjadi amonia, sementara mereka mengukur sulfur dengan pembakaran suhu tinggi. Metode perbedaan sederhana, yang mengurangkan 100% dari kandungan elemen lainnya, mengekstrapolasi kandungan oksigen.

Persyaratan aplikasi dan kinerja kokas yang terpenuhi

Penggunaan kokas metalurgi dalam industri besi dan baja

Kokas metalurgi sangat penting untuk pembuatan besi tanur tiup, yang menyediakan sumber karbon untuk bijih besi. Seiring dengan meningkatnya permintaan akan besi dan baja, begitu pula kebutuhan akan kokas yang terpenuhi. Kokas metalurgi menyediakan sumber karbon sebagai agen pereduksi dan membantu aliran gas menembus struktur pori-porinya, sehingga reaksi blast furnace dapat berjalan secara efisien.

Namun, produksi kokas metalurgi juga memiliki masalah lingkungan. Untuk setiap 1.000 ton kokas yang diproduksi, proses tersebut menghasilkan 1.000 meter kubik air limbah yang sangat berbahaya. Hal ini mengakibatkan konsumsi sumber daya air dalam jumlah besar, sebuah tantangan yang kini harus dihadapi industri baja.

Persyaratan kinerja

Kekuatan Mekanis Kokas

Memproduksi kokas metalurgi akan membutuhkan sifat kimia dan fisik yang spesifik. Sifat-sifat ini akan mencakup kekuatan mekanik kokas, struktur pori, densitas, dan konduktivitas termal. Mengenai kekuatan mekanik, fokusnya adalah pada kekuatan tekan kokas, ketahanan terhadap penghancuran, dan ketahanan terhadap abrasi. Sifat-sifat ini sangat penting karena kemampuan kokas untuk menahan beban dan gesekan mencegahnya hancur pada tekanan tinggi.

Struktur Pori dan Permeabilitas

Kokas memiliki struktur pori yang baik, seperti porositas dan distribusi diameter pori yang tepat, yang memiliki dampak penting pada permeabilitas aliran gas dan meningkatkan efisiensi reaksi tanur sembur. Selain itu, faktor penting yang mempengaruhi struktur pori terkait dengan kepadatan kokas.

Kepadatan dan Dampaknya terhadap Kekuatan

Faktor kritis yang mempengaruhi struktur pori terkait dengan densitas kokas karena densitas akan mencerminkan kekencangan struktur pori kokas. Pemahaman mendalam tentang densitas akan menemukan bahwa densitas juga mempengaruhi kekuatan mekanik kokas, sehingga semakin tinggi densitas kokas metalurgi, semakin baik kekuatan mekaniknya.

Konduktivitas Termal

Akhirnya, konduktivitas termal dalam sifat fisik juga berdampak pada distribusi seragam suhu tanur tiup, dan konduktivitas termal kokas mempengaruhi konduktivitas termal tanur tiup.

Sifat Kimia dan Reaktivitas

Persyaratan properti kimia terutama berfokus pada kandungan karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan sulfur kokas. Sebagai contoh, proses ini secara substansial mengurangi kandungan karbon kokas yang tinggi, yang mempengaruhi kemampuan reaksi reduksi dalam proses pembuatan besi. Kandungan sulfur juga dikontrol secara ketat karena kandungan sulfur yang tinggi akan mempengaruhi proses pembuatan besi dan mengurangi reaktivitas kokas. Operator harus memastikan bahwa tingginya kandungan unsur kimia ini tidak mempengaruhi proses pembuatan besi, dan mereka harus memperhatikan unsur-unsur berbahaya dalam kokas seperti fosfor dan vanadium. Dengan mengontrol kadarnya, teknisi dapat mencegah penurunan reaktivitas kokas.

Dibandingkan dengan Coke lainnya

Kokas Pengecoran dan Kokas Metalurgi

Kokas metalurgi dan kokas pengecoran termasuk dalam kategori kokas, bahan bakar padat. Namun, 90% kokas metalik terutama digunakan dalam tanur tiup untuk pembuatan besi, yang disebut kokas tanur tiup. Casting coke, yang digunakan secara eksplisit dalam tungku peleburan besi, adalah bahan bakar utama untuk proses ini.

Perbedaan Kokas Pengecoran dan Kokas Metalurgi

Laju reaksi kokas, porositas, kekuatan mekanik, dan sifat-sifat lainnya mencerminkan perbedaannya. Sebagai contoh, kokas metalurgi yang digunakan dalam blast furnace memiliki laju reaksi yang lebih tinggi untuk mendukung proses reduksi dalam blast furnace. Namun, kokas pengecoran membutuhkan panas, sehingga laju reaksi kokas lebih rendah. Kokas metalurgi memiliki porositas yang besar (35%-50%).

Kokas pengecoran perlu memberikan efisiensi perpindahan panas yang lebih baik dan membutuhkan porositas yang lebih kecil agar kokas lebih kompak. Selain itu, kokas yang dipenuhi membutuhkan tingkat kekuatan mekanik yang lebih tinggi. Kokas pengecoran membutuhkan kepadatan semu yang lebih tinggi untuk meningkatkan nilai kalor dan ketahanan suhu tinggi.

Karakteristik Umum Kokas Pengecoran dan Kokas Metalurgi

Kokas metalurgi dan kokas pengecoran sangat berbeda dalam hal persyaratan produksi dan kinerja. Namun, keduanya memiliki standar yang sama terkait kontrol kadar abu dan sulfur.

Kokas metalurgi vs kokas minyak bumi

Memperkenalkan kokas minyak bumi

Kokas minyak bumi adalah produk padat yang mudah terbakar yang berbeda dengan kokas metalurgi dalam hal komposisi, sifat fisik, dan area aplikasi.

Perbedaan Komposisi antara kokas metalurgi vs kokas minyak bumi

Pertama, komponen utama kokas metalurgi adalah karbon, yang mengandung sejumlah bahan yang mudah menguap, abu (10%), dan sulfur. Karbon adalah komponen utama kokas minyak bumi, dengan kandungan abu yang rendah (5%), yang dihasilkan dari penghilangan banyak magasin dari bahan mentah setelah kokas.

Perbedaan Properti Fisik antara kokas metalurgi vs kokas minyak bumi

Secara fisik, kokas metalurgi memiliki kekuatan mekanik yang tinggi dan porositas yang besar (35%-50%). Kokas minyak bumi memiliki struktur partikel yang padat dan sarang lebah, porositas yang besar, dan bentuk yang lonjong.

Aplikasi dan penggunaan kokas metalurgi vs kokas minyak bumi

Kokas metalurgi terutama digunakan dalam tanur sembur dan proses konverter untuk aplikasi lapangan. Ini juga merupakan bahan baku penting untuk industri besi dan baja, yang peran utamanya adalah berpartisipasi dalam reaksi metalurgi untuk menghasilkan besi cair.

Penggunaan utama kokas minyak bumi adalah untuk memproduksi elektroda grafitdan juga banyak digunakan dalam pembuatan besi tanur busur listrik, untuk menciptakan bahan grafit yang sangat konduktif.

Harga kokas metalurgi

Harga pasar

Harga pasar secara keseluruhan telah stabil baru-baru ini. Saat ini, harga kokas metalurgi adalah US$280 / ton, dan harga kokas metalurgi abu rendah adalah US$295 / ton.

Fluktuasi Harga

Harga kokas metalurgi dan batubara kokas masih berada di bawah tekanan penurunan dalam jangka pendek, secara signifikan karena pasokan kokas metalurgi dan batubara kokas melebihi permintaan dan diperkirakan akan terus menunjukkan tren penurunan yang stabil.