Wat is de rol van coke in een metallurgisch proces?

Het metallurgische proces - in het bijzonder de productie van staal - is bijzonder afhankelijk van cokes. De kenmerken van coke zijn het hoge koolstofgehalte, de sterkte en de lage onzuiverheden, waardoor het bruikbaar is in een hoogoven. In het metallurgische proces is de belangrijkste rol van cokes het leveren van een warmtebron en een koolstofbron als reductiemiddel. Het levert de nodige koolstof om het ijzeroxide in het ijzererts te reduceren tot zuiver ijzer, terwijl het ook de warmte genereert die nodig is voor het smeltproces.

Wat is metallurgische coke?

Metallurgische coke (of "met coke") is een soort vaste brandstof die bestaat uit verkoolde steenkool en voornamelijk wordt gebruikt voor het maken van hoogovenijzer en het gieten en smelten van non-ferrometalen. Het wordt gemaakt door steenkool in een oven (of cokesoven) zonder zuurstof te verhitten (een proces dat coking wordt genoemd) bij een hoge temperatuur. Dit proces drijft vluchtige verbindingen af, zoals water en zwavel en gas, en creëert een vast, poreus materiaal dat zeer rijk is aan koolstof.

Het belangrijkste gebruik van coke in metallurgische toepassingen is als brandstof voor het produceren van reduceermiddelen op hoge temperatuur en koolmonoxide (CO) in een hoogoven die ijzererts omzet in gesmolten ijzer. Metcoke bezit kritieke eigenschappen die zijn aangepast om kosteneffectieve staalproductie mogelijk te maken.

Steenkoolcokes vs. metaalcokes

Niet alle coke is gelijk. Steenkoolcoke en metallurgische coke worden allebei gemaakt van steenkool, maar ze hebben verschillende doeleinden. Steenkoolcoke wordt over het algemeen gebruikt als een niet-metallurgisch product, als brandstof voor industriële processen of voor de productie van chemicaliën. Metallurgische coke daarentegen wordt bereid en geproduceerd om staal en andere metalen te produceren.

End link is dus het verschil tussen steenkoolcoke en metcoke. Metcokes hebben een hogere weerstand, zuiverheid en poreusheid om bestand te zijn tegen zowel de hoge temperaturen als de chemische processen van de hoogoven. Het moet ook schoon verbranden, zodat schadelijke onzuiverheden zoals zwavel of as niet in het metaalproductieproces terechtkomen.

De functie van cokes in een hoogoven

Brandstofbron:

Coke - Een brandstofbron (gebruikt om ijzererts te smelten). Het ondergaat een verbranding bij hoge temperatuur (ongeveer 1.000-1.200°C) om de geconcentreerde warmte te creëren die nodig is voor de oven. Zonder de hoge calorische waarde van coke zou de oven niet de temperaturen kunnen bereiken die nodig zijn om ijzererts te smelten.

reductiemiddel:

Bij het smelten reageert cokes met de zuurstof in ijzererts (ijzeroxide) tot koolmonoxide, dat op zijn beurt het ijzeroxide reduceert tot (ijzer). Dit chemische proces is nodig om het ijzererts om te zetten in gesmolten ijzer. De koolstof van de coke helpt ook bij het vormen van de chemische bindingen die nodig zijn om het ijzer uit het erts te reduceren.

Tot slot dient cokes als structurele ondersteuning voor de oven zodat gas en gesmolten ijzer vrij kunnen stromen.

Metallurgische coke-eigenschappen

Hoge sterkte: Coke moet bestand zijn tegen de intense druk van de oven. Sterke coke versplintert niet onder de druk van de tonnen metaalerts die erop worden gestapeld tijdens het smeltproces.

Poreusheid:

Elk type coke met een gladde structuur (die zorgt voor een hoge porositeit) laat gas vrij door de coke stromen en bevordert snelle reacties met ijzererts. Het vergemakkelijkt ook de gasuitwisselingen die nodig zijn bij de productie van gesmolten ijzer.

Lage onzuiverheid: Onzuiverheden in de cokes, zoals zwavel, fosfor en as. Deze verontreinigen vaak het eindproduct en tasten uiteindelijk de kwaliteit van het staal aan. Coke van goede kwaliteit moet bijna zuivere koolstof zijn, met weinig onzuiverheden.

Thermische stabiliteit: Het vermogen van cokes om stabiel te blijven bij hoge warmtetoepassing zonder af te breken of chemisch te reageren. Het verbrandt dus langzaam en geeft constante warmte af in de oven.

Samenstelling metallurgische cokes

Metallurgische coke is het belangrijkste materiaal dat wordt gebruikt bij de productie van ijzer in een hoogoven. Het bestaat voornamelijk uit koolstof (85-90%), met zwavel, as en vocht in kleinere hoeveelheden. De exacte verhouding van deze elementen is afhankelijk van afhankelijk van het gebruikte kolentype en het vercooksingsproces.

Koolstof: De reden dat coke kan fungeren als brandstof en reductiemiddel is het hoge koolstofgehalte. Het reageert met ijzererts waarbij koolmonoxide wordt gevormd dat nodig is voor de reductie van ijzererts.

Zwavel: De vijand van de staalproductie, zwavel maakt de staalproductie van lage kwaliteit. Dit betekent dat het zwavelgehalte in metallurgische coke zoveel mogelijk wordt verlaagd om een kwaliteitsproduct te verkrijgen.

As: De as moet ook laag zijn en een teveel kan leiden tot de vorming van ovenslakken, wat kan leiden tot defecten in het staal.

Vocht: Het vochtgehalte moet ook onder controle worden gehouden omdat te veel vocht een effectieve verbranding tegenhoudt en ongewenste chemische reacties kan veroorzaken.

Productie van cokes en staal

Coke is het belangrijkste materiaal voor de productie van staal. Het wordt in een hoogoven gebruikt om ijzererts te reduceren tot gesmolten ijzer en zo staal te produceren. In een hoogoven creëer je een technische omgeving waarin coke brandt en reageert en zich verbindt met ijzererts om gesmolten ijzer te maken. Deze chemische reactie produceert kooldioxide en koolmonoxide die op hun beurt kunnen worden gebruikt om ijzererts te reduceren en ijzer te produceren. De coke genereert koolmonoxidewaardoor de zuurstof uit het ijzererts wordt verwijderd en zuiver gesmolten ijzer ontstaat.

Het geproduceerde gesmolten ijzer kan vervolgens verder worden geraffineerd om staal te produceren, waarbij de uiteindelijke eigenschappen van staal worden bepaald door het koolstofgehalte. Het eindproduct wordt direct beïnvloed door de kwaliteit en zuiverheid van de cokes in de oven.

Prijs metallurgische cokes

We leiden de prijs van metallurgische coke ook af uit de prijs van ruwe steenkool, de wereldwijde vraag naar staal en de beperkingen van de scheepvaart. Omdat coke een primaire input is bij de productie van staal, volgen de cokeprijzen de fluctuerende prijs van spinningstaal op de voet. Nu is coke een noodzakelijk onderdeel van het staalproductieproces, dus als de vraag naar staal toeneemt, neemt ook de vraag naar coke toe, waardoor de prijzen meestal stijgen.

Andere kosten, zoals transportkosten, de beschikbaarheid van steenkool en milieuvoorschriften, beïnvloeden ook de cokesprijzen. Het is essentieel om de cokesprijzen te begrijpen voor bedrijven die staal produceren, omdat prijsveranderingen de productiekosten drastisch kunnen beïnvloeden.

De rol van cokes in de metallurgie: Meer dan alleen brandstof

Coke heeft als belangrijkste functie het genereren van warmte en het dienen als reductiemiddel, maar de kwaliteit ervan beïnvloedt ook de kwaliteit van het eindproduct. De eigenschappen van het staal worden ook beïnvloed door de hoeveelheid verbruikte cokes, de chemische samenstelling en de bijbehorende chemische reacties.

Het koolstofgehalte van coke beïnvloedt bijvoorbeeld het koolstofgehalte van het staal, wat weer van invloed is op de hardheid, sterkte en vervormbaarheid. Coke zorgt er ook voor dat de temperatuur in de oven stabiel blijft, waardoor staal in betere omstandigheden kan worden geproduceerd.

Dat maakt coke meer dan een brandstof; het is een belangrijk onderdeel van de kwaliteit van het uiteindelijke staalproduct.

Conclusie

Coke levert de warmte en koolstof om ijzererts om te zetten in gesmolten ijzer, de eerste stap in de staalproductie. Zonder coke zou de hoogoven niet goed functioneren en zou het proces om staal te maken veel minder efficiënt zijn. Aangezien de hoeveelheid coke die wordt gebruikt bij de staalproductie van invloed is op de kwaliteit van het eindproduct, moeten de cokekwaliteit en de cokekosten nauwlettend in de gaten worden gehouden.