Węgiel metalurgiczny
Węgiel metalurgiczny różni się od węgla energetycznego, który jest wykorzystywany do energii i ogrzewania, dzięki zawartości węgla i jego zdolności zbrylania.
Zdolność do zbrylania odnosi się do zdolności węgla do konwersji na koks, czystą postać węgla, którą można stosować w piecach z zasadowym tlenem. Węgiel bitumiczny - ogólnie klasyfikowany jako gatunek hutniczy - jest twardszy i bardziej czarny, zawiera więcej węgla i mniej wilgoci i popiołu niż węgle o niskim znaczeniu.
Stopień węgiel i jego zdolność zbrylania są określane przez pozycję węgla - miara lotnej materii i stopień metamorfizmu - a także zanieczyszczenia mineralne i zdolność węgla do topienia, pęcznienia i ponownego zestalenia po ogrzaniu. Trzy główne kategorie węgla hutniczego to:
- Twarde węgle koksowe (HCC)
- Półmiękki węgiel koksujący (SSCC)
- Węgiel do wtrysku węgli spiekanych (PCI)
Twarde węgle koksujące, takie jak antracyt, mają lepsze właściwości koksowania niż półmiękkie węgle koksowe, co pozwala im uzyskać wyższą cenę. Australijski HCC jest uważany za punkt odniesienia dla branży.
Podczas gdy węgiel PCI nie jest często klasyfikowany jako węgiel koksujący, nadal jest wykorzystywany jako źródło energii w procesie produkcji stali i może częściowo zastąpić koks w niektórych wielkich piecach.
Produkcja koksu
Produkcja koksu to skutecznie karbonizacja węgla w wysokich temperaturach. Produkcja odbywa się zwykle w baterii koksowniczej znajdującej się w pobliżu zintegrowanej huty stali . W akumulatorze piece koksownicze układane są w rzędy. Węgiel jest ładowany do pieców, a następnie podgrzewany przy braku tlenu do temperatury około 1100 ° C (2000 ° F).
Bez tlenu węgiel nie płonie, ale zamiast tego zaczyna się topić. Wysokie temperatury wytrącają niepożądane zanieczyszczenia obecne w węglu, takie jak wodór, tlen, azot i siarka. Te odpady mogą być zbierane i odzyskiwane jako produkty uboczne lub spalane jako źródło ciepła.
Po ochłodzeniu koks zestala się w postaci grudek porowatego, krystalicznego węgla wystarczająco dużego, aby mógł być stosowany w wielkich piecach. Cały proces może trwać od 12 do 36 godzin.
Właściwości związane z początkowym węglem wejściowym silnie wpływają na ostateczną jakość wytwarzanego koksu. Brak niezawodnej podaży poszczególnych gatunków węgla oznacza, że obecnie producenci koksu często używają mieszanek do dwudziestu różnych węgli, aby zaoferować producentom stali stały produkt.
Około 1,5 tony węgla metalurgicznego są potrzebne do wyprodukowania 1 tony koksu.
Koks w produkcji stali
Podstawowe piece tlenowe (BOF), które stanowią 70 procent produkcji stali na świecie, wymagają rudy żelaza , koksu i topników jako materiału wsadowego do produkcji stali.
Po wprowadzeniu do pieca tych wielkich pieców, gorące powietrze wdmuchuje się do mieszaniny. Powietrze powoduje spalanie koksu, podnosząc temperaturę do 1700 ° C, co utlenia zanieczyszczenia. Proces ten redukuje zawartość węgla o 90 procent i powoduje powstanie stopionego żelaza znanego jako gorący metal.
Gorący metal jest następnie odprowadzany z wielkiego pieca i wysyłany do BOF, gdzie złom stalowy i wapień są dodawane w celu wytworzenia nowej stali. Inne elementy, takie jak molibden , chrom lub wanad można dodawać w celu uzyskania różnych gatunków stali .
Średnio potrzeba około 630 kilogramów koksu do wyprodukowania 1000 kilogramów (1 tona) stali.
Wydajność produkcji w procesie wielkopiecowym w dużym stopniu zależy od jakości użytych surowców. Wielki piec zasilany wysokiej jakości koksem będzie wymagał mniej koksu i topnika, co obniży koszty produkcji i spowoduje lepszy metal na gorąco.
W 2013 r. Szacuje się, że przemysł hutniczy zużył 1,2 mld ton węgla. Chiny są największym na świecie producentem i konsumentem węgla koksowego, które w 2013 r. Wyniosły około 527 milionów ton. Za nimi podążają Australia i USA, produkując odpowiednio 158 i 78 milionów ton.
Międzynarodowy rynek węgla koksowego nie jest zaskakująco silnie uzależniony od przemysłu stalowego. Cena za tonę węgla koksującego stale rosła od około 40 USD w 2000 r. Do ponad 200 USD w 2011 r., Ale od tego czasu spadła.
Głównymi producentami są BHP Billiton , Teck, Xstrata, Anglo American i Rio Tinto.
Ponad 90 procent całkowitego handlu morskiego węglem metalurgicznym stanowią dostawy z Australii, Kanady i Stanów Zjednoczonych.
> Źródła
> Valia, Hardarshan S. Produkcja koksu do produkcji żelaza w wielkich piecach . Huty.
URL: www.steel.org
World Coal Institute. Węgiel i stal (2007) .
URL: www.worldcoal.org