Qual é a função do coque no processo metalúrgico?

O processo metalúrgico - especialmente a produção de aço - depende particularmente do coque. As características do coque são o alto teor de carbono, a resistência e o baixo teor de impurezas, o que o torna utilizável em um alto-forno. No processo metalúrgico, a principal função do coque é fornecer uma fonte de calor e um agente redutor de fonte de carbono. Ele fornece o carbono necessário para reduzir o óxido de ferro no minério de ferro a ferro puro e, ao mesmo tempo, gera o calor necessário para o processo de fundição.

O que é coque metalúrgico?

Coque metalúrgico O coque de petróleo (ou "coque metálico") é um tipo de combustível sólido que é carvão carbonizado, usado principalmente na fabricação de ferro em alto-forno e na fundição de metais não ferrosos. É fabricado por meio do aquecimento de carvão em um forno (ou coqueria) na ausência de oxigênio (um processo conhecido como coqueificação) em alta temperatura. Esse processo expulsa compostos voláteis, como água, enxofre e gás, e cria um material sólido e poroso com alto teor de carbono.

O principal uso do coque em aplicações metalúrgicas é como combustível para a produção de agente redutor de monóxido de carbono (CO) e alta temperatura em um alto-forno que converte minério de ferro em ferro fundido. O coque metálico possui características essenciais personalizadas para permitir a produção econômica de aço.

Coque de carvão vs. coque de metal

Nem todo coque é igual. O coque de carvão e o coque metalúrgico são ambos feitos de carvão, mas têm finalidades diferentes. O coque de carvão, por outro lado, é geralmente usado como um produto não metalúrgico, para alimentar processos industriais ou para a fabricação de produtos químicos. O coque metalúrgico, por outro lado, é preparado e fabricado para produzir aço e outros metais.

Portanto, a ligação final é a diferença entre o coque de carvão e o coque metálico. O coque metálico é produzido com maior resistência, pureza e porosidade para resistir às altas temperaturas e aos processos químicos do alto-forno. Ele também precisa queimar de forma limpa, para que impurezas prejudiciais, como enxofre ou cinzas, não entrem no processo de fabricação de metal.

A função do coque em um alto-forno

Fonte de combustível:

Coque - Uma fonte de combustível (usada para derreter minério de ferro). Ele passa por uma combustão de alta temperatura (aproximadamente 1.000-1.200°C) para criar o calor concentrado necessário para o forno. Sem o alto poder calorífico do coque, o forno não conseguiria atingir as temperaturas necessárias para fundir o minério de ferro.

agente redutor:

Na fundição, o coque reage com o oxigênio do minério de ferro (óxido de ferro) para formar monóxido de carbono, que, por sua vez, reduz o óxido de ferro a (ferro). Esse processo químico é necessário para transformar o minério de ferro em ferro fundido. O carbono do coque também ajuda a formar as ligações químicas necessárias para reduzir o ferro do minério.

Por fim, o coque serve como suporte estrutural para o forno, de modo que o gás e o ferro fundido fluam livremente.

Propriedades do coque metalúrgico

Alta resistência: O coque deve suportar as pressões intensas do forno. O coque forte não se quebra sob a pressão de toneladas de minério metálico empilhadas sobre ele no processo de fundição.

Porosidade:

Bem, qualquer tipo de coque que tenha uma estrutura lisa (que proporciona alta porosidade) permitirá que o gás passe livremente pelo coque e promova reações rápidas com o minério de ferro. Ele também facilita as trocas gasosas necessárias para a produção de ferro fundido.

Baixa impureza: Impurezas contidas no coque, como enxofre, fósforo e cinzas. Elas geralmente contaminam o produto final e, em última análise, afetam a qualidade do aço. O coque de boa qualidade deve ser de carbono quase puro, com poucas impurezas.

Estabilidade térmica: A capacidade do coque de permanecer estável sob alta aplicação de calor sem se decompor ou reagir quimicamente. Portanto, ele queima lentamente e fornece calor constante no forno.

Composição do coque metalúrgico

O coque metalúrgico é o material mais importante utilizado na produção de ferro em um alto-forno. Consiste principalmente de carbono (85-90%), com enxofre, cinzas e umidade em quantidades menores. As proporções exatas desses elementos dependem de do tipo de carvão utilizado e do processo de coqueificação.

Carbono: o motivo pelo qual o coque é capaz de atuar como combustível e agente redutor é o alto teor de carbono. Ele reage com o minério de ferro formando monóxido de carbono, que é necessário para a redução do minério de ferro.

Enxofre: O inimigo da produção de aço, enxofre torna a produção de aço de baixa qualidade. Isso significa que o teor de enxofre no coque metalúrgico é reduzido ao máximo possível para obter um produto de qualidade.

Cinzas: as cinzas também precisam ser baixas e o excesso delas pode levar à formação de escória no forno, o que pode causar defeitos no aço.

Umidade: O teor de umidade também deve ser controlado, pois o excesso de umidade impede a queima efetiva e pode causar reações químicas indesejadas.

Produção de coque e aço

O coque é o principal material para a geração de aço, ele entra no alto-forno para reduzir o minério de ferro a ferro fundido e produzir aço. Em um alto-forno, produz-se um ambiente projetado em que o coque queima, reage e se combina com o minério de ferro para produzir ferro fundido. Essa reação química produz dióxido de carbono e monóxido de carbono que, por sua vez, podem ser usados para reduzir o minério de ferro e produzir ferro. O coque gera monóxido de carbonoque retira o oxigênio do minério de ferro e produz ferro fundido puro.

O ferro fundido produzido pode então ser refinado para produzir aço, sendo que as propriedades finais do aço são determinadas pelo teor de carbono. O produto final é diretamente afetado pela qualidade e limpeza do coque no forno.

Preço do coque metalúrgico

Também derivamos o preço do coque metalúrgico do preço do carvão bruto, da demanda global de aço e das restrições de transporte. Como o coque é um insumo primário na produção de aço, os preços do coque acompanham de perto a flutuação do preço do aço para fiação. Agora, o coque é uma parte necessária do processo de fabricação de aço, portanto, quando há um aumento na demanda por aço, a demanda por coque também aumenta, o que tende a elevar os preços.

Outros custos, por exemplo, custos de transporte, disponibilidade de carvão e regulamentações ambientais, também influenciam os preços do coque. É essencial compreender os preços do coque para as empresas que produzem aço, pois as mudanças nos preços podem influenciar drasticamente os custos de produção.

O papel do coque na metalurgia: Mais do que apenas combustível

O coque tem a função principal de gerar calor e servir como agente redutor, mas sua qualidade também afeta a qualidade do produto final. As propriedades do aço também são influenciadas pela quantidade de coque consumido, sua composição química e as reações químicas associadas.

Por exemplo, o teor de carbono do coque influencia o teor de carbono do aço, que, por sua vez, influencia sua dureza, resistência e ductilidade. O coque também garante que a temperatura no forno permaneça estável, o que permite que o aço seja produzido em melhores condições.

Isso faz com que o coque seja mais do que um combustível; ele é um componente essencial para a qualidade do produto final de aço.

Conclusão

O coque fornece o calor e o carbono para transformar o minério de ferro em ferro fundido, a etapa inicial da produção de aço. Sem o coque, o alto-forno não funcionaria corretamente e o processo de fabricação do aço seria muito menos eficiente. Como a quantidade de coque usada na produção de aço afeta a qualidade do produto final, a qualidade do coque e o custo do coque devem ser monitorados de perto.