Яка роль коксу в металургійному процесі?

Металургійний процес, особливо виробництво сталі, особливо залежить від коксу. Характеристики коксу - високий вміст вуглецю, міцність і низький вміст домішок - роблять його придатним для використання в доменній печі. У металургійному процесі основна роль коксу полягає в тому, що він є джерелом тепла і відновником вуглецю. Він забезпечує необхідний вуглець для відновлення оксиду заліза в залізній руді до чистого заліза, а також виробляє тепло, необхідне для процесу виплавки.

Що таке металургійний кокс?

Металургійний кокс (або "металургійний кокс") - це вид твердого палива, що являє собою карбонізоване вугілля, яке в основному використовується для доменного виробництва чавуну, а також для лиття та виплавки кольорових металів. Його виробляють шляхом нагрівання вугілля в печі (або коксовій печі) за відсутності кисню (процес називається коксуванням) при високій температурі. Цей процес витісняє леткі сполуки, такі як вода, сірка і газ, і створює твердий, пористий матеріал, який має дуже високий вміст вуглець.

Основне застосування коксу в металургії - це паливо для виробництва високотемпературного відновника монооксиду вуглецю (CO) в доменній печі, яка перетворює залізну руду в розплавлене залізо. Металургійний кокс має найважливіші властивості, необхідні для економічно ефективного виробництва сталі.

Вугільний кокс проти металургійного коксу

Не весь кокс однаковий. Кам'яновугільний кокс і металургійний кокс обидва виробляються з вугілля, але мають різне призначення. Кам'яновугільний кокс, з іншого боку, зазвичай використовується як неметалургійний продукт, як паливо для промислових процесів або для виробництва хімікатів. Металургійний кокс, з іншого боку, готується і виробляється для виробництва сталі та інших металів.

Отже, кінцевою ланкою є різниця між кам'яновугільним коксом і металургійним коксом. Металургійний кокс виробляється з більшою стійкістю, чистотою і пористістю, щоб протистояти високим температурам і хімічним процесам у доменній печі. Він також повинен горіти чисто, щоб шкідливі домішки, такі як сірка або зола, не потрапляли в процес виплавки металу.

Функція коксу в доменній печі

Джерело палива:

Кокс - джерело палива (використовується для плавлення залізної руди). Він піддається високотемпературному спалюванню (приблизно 1,000-1,200°C) для створення концентрованого тепла, необхідного для печі. Без високої теплотворної здатності коксу піч не змогла б досягти температури, необхідної для плавлення залізної руди.

відновник:

Під час виплавки кокс реагує з киснем залізної руди (оксидом заліза), утворюючи монооксид вуглецю, який, у свою чергу, відновлює оксид заліза до (заліза). Цей хімічний процес необхідний для перетворення залізної руди на розплавлене залізо. Вуглець коксу також допомагає утворювати хімічні зв'язки, необхідні для відновлення заліза з руди.

Нарешті, кокс слугує структурною підтримкою печі, завдяки чому газ і розплавлений чавун вільно протікають через неї.

Властивості металургійного коксу

Висока міцність: Кокс повинен витримувати сильний тиск у печі. Міцний кокс не руйнується під тиском тонн металевої руди, що укладаються на нього в процесі виплавки.

Пористість:

Будь-який тип коксу, що має гладку структуру (яка забезпечує високу пористість), дозволить газу вільно проходити крізь кокс і сприятиме швидким реакціям із залізною рудою. Це також полегшує газообмін, необхідний для виробництва розплавленого заліза.

Низький вміст домішок: Домішки, що містяться в коксі, такі як сірка, фосфор і зола. Вони часто забруднюють кінцевий продукт і в кінцевому підсумку впливають на якість сталі. Якісний кокс повинен бути майже чистим вуглецем, з невеликою кількістю домішок.

Термічна стійкість: Здатність коксу залишатися стабільним під впливом високої температури, не руйнуючись і не вступаючи в хімічні реакції. Отже, він повільно горить і віддає постійне тепло в печі.

Склад металургійного коксу

Металургійний кокс є найважливішим матеріалом, що використовується у виробництві чавуну в доменній печі. Складається переважно з вуглецю (85-90%), в менших кількостях - сірки, золи та вологи. Точні пропорції цих елементів залежать від від типу використовуваного вугілля та процесу коксування.

Вуглець: Причина, чому кокс здатний діяти як паливо і відновник, полягає у високому вмісті вуглецю. Він реагує із залізною рудою, утворюючи монооксид вуглецю, необхідний для відновлення залізної руди.

Сірка: Ворог сталеплавильного виробництва, сірка робить виробництво сталі низькоякісним. Це означає, що вміст сірки в металургійному коксі максимально знижується для отримання якісного продукту.

Зола: Зола також повинна бути низькою, її надлишок може призвести до утворення пічного шлаку, що може призвести до дефектів у сталі.

Вологість: Вміст вологи також слід контролювати, оскільки надмірна вологість перешкоджає ефективному горінню і може спричинити небажані хімічні реакції.

Виробництво коксу та сталі

Кокс - це основний матеріал для виробництва сталі, він потрапляє в доменну піч, де відновлює залізну руду до розплавленого заліза і виробляє сталь. У доменній печі створюється штучне середовище, де кокс горить, вступає в реакцію і з'єднується із залізною рудою, утворюючи розплавлене залізо. У результаті цієї хімічної реакції утворюється вуглекислий газ і чадний газ, які, в свою чергу, можуть бути використані для відновлення залізної руди і виробництва чавуну. Кокс виробляє чадний газв процесі якого з залізної руди видаляється кисень і утворюється чисте розплавлене залізо.

Отриманий розплавлений чавун можна далі рафінувати для отримання сталі, причому кінцеві властивості сталі визначаються вмістом вуглецю. Якість і чистота коксу в печі безпосередньо впливають на кінцевий продукт.

Ціна на металургійний кокс

Ми також визначаємо ціну на металургійний кокс на основі ціни на рядове вугілля, світового попиту на сталь та обмежень у транспортуванні. Оскільки кокс є основною сировиною для виробництва сталі, ціни на кокс тісно пов'язані з коливаннями цін на сталевий прокат. Зараз кокс є необхідною частиною процесу виробництва сталі, тому коли зростає попит на сталь, зростає і попит на кокс, що, як правило, призводить до підвищення цін.

Інші витрати, наприклад, транспортні витрати, доступність вугілля та екологічні норми, також впливають на ціни на кокс. Для компаній, що виробляють сталь, дуже важливо розуміти ціни на кокс, оскільки цінові зміни можуть суттєво вплинути на виробничі витрати.

Роль коксу в металургії: Більше, ніж просто паливо

Кокс виконує основну функцію - виробляє тепло і слугує відновником, але його якість також впливає на якість кінцевого продукту. На властивості сталі також впливає кількість спожитого коксу, його хімічний склад і пов'язані з ним хімічні реакції.

Наприклад, вміст вуглецю в коксі впливає на вміст вуглецю в сталі, що, в свою чергу, впливає на її твердість, міцність і пластичність. Кокс також забезпечує стабільну температуру в печі, що дозволяє виробляти сталь в кращих умовах.

Це робить кокс не просто паливом, а ключовим компонентом якості кінцевого продукту зі сталі.

Висновок

Кокс забезпечує тепло і вуглець для перетворення залізної руди на розплавлене залізо, що є початковим етапом виробництва сталі. Без коксу доменна піч не працювала б належним чином, а процес виробництва сталі був би значно менш ефективним. Оскільки кількість коксу, що використовується у виробництві сталі, впливає на якість кінцевого продукту, якість коксу та його вартість повинні ретельно контролюватися.