Koksa, galvenā oglekļa avota, ražošanai tiek izmantotas metalurģiskās ogles, kas pazīstamas arī kā koksa ogles izmanto tērauda ražošanā. Akmeņogles ir dabiski sastopama nogulumiežu klints, kas veidojusies miljoniem gadu laikā, kad augi un citi organiskie materiāli tiek aprakti un pakļauti ģeoloģiskiem spēkiem. Siltums un spiediens izraisa fizikālas un ķīmiskas izmaiņas, kā rezultātā rodas ogles ar bagātīgu oglekļa saturu.
Metalurģiskās ogles
Metalurģiskās ogles no termālajām ogļām, ko izmanto enerģijai un apkurei, atšķiras ar oglekļa saturu un spēju sacept. Pagatavošana attiecas uz akmeņogļu spēju pārvērsties kokā - tīrā oglekļa formā, ko var izmantot skābekļa bāzes krāsnīs. Bitumena ogles - parasti klasificētas kā metalurģiskās klases - ir cietākas un melnākas. Tas satur vairāk oglekļa un mazāk mitruma un pelnu nekā zemas pakāpes ogles.
Akmeņogļu pakāpi un tā gatavošanas spēju nosaka pēc ogļu pakāpes - gaistošo vielu un pakāpes mērs metamorfisma - kā arī minerālu piemaisījumi un ogļu spēja izkausēt, uzbriest un atkārtoti nostiprināties, apsildāms. Trīs galvenās metalurģisko ogļu kategorijas ir:
- Cietās koksa ogles (HCC)
- Daļēji mīkstas koksa ogles (SSCC)
- Pulverizētu ogļu iesmidzināšanas (PCI) ogles
Cietajām koksa oglēm, piemēram, antracītam, ir labākas koksēšanas īpašības nekā pusmīkstajām koksa oglēm, ļaujot tām iegūt augstāku cenu. Austrālijas HCC tiek uzskatīts par nozares etalonu.
Kaut arī PCI ogles bieži netiek klasificētas kā koksa ogles, tās joprojām izmanto kā enerģijas avotu tērauda ražošanas procesā un var daļēji aizstāt koksu dažās domnās.
Koksa izgatavošana
Koksa ražošana faktiski ir ogļu karbonizācija augstā temperatūrā. Ražošana parasti notiek koksa akumulatorā, kas atrodas netālu no integrētas tērauda rūpnīcas. Baterijā koksa krāsnis ir sakrautas rindās. Akmeņogles tiek ielādētas krāsnīs un bez skābekļa tiek uzkarsētas līdz temperatūrai ap 1100 grādiem pēc Celsija (2000 grādi pēc Fārenheita).
Bez skābekļa ogles nedeg. Tā vietā tas sāk kust. Augstā temperatūra iztvaiko nevēlamus piemaisījumus, piemēram, ūdeņradi, skābekli, slāpekli un sēru. Šīs izplūdes gāzes var vai nu savākt un reģenerēt kā blakusproduktus, vai arī sadedzināt kā siltuma avotu.
Pēc atdzesēšanas kokss sacietē kā poraina, kristāliska oglekļa gabali, kas ir pietiekami lieli, lai to varētu izmantot domnās. Viss process var ilgt no 12 līdz 36 stundām.
Sākotnējās ogles raksturīgās īpašības ļoti ietekmē saražotā koksa galīgo kvalitāti. Uzticamas atsevišķu ogļu kvalitātes piegādes trūkums nozīmē, ka koksa ražotāji mūsdienās bieži izmanto līdz pat 20 dažādu ogļu maisījumus, lai tērauda ražotājiem piedāvātu konsekventu produktu.
Lai ražotu vienu metrisko tonnu (1000 kilogramus) koksa, nepieciešamas aptuveni 1,5 metriskās tonnas metalurģisko ogļu.
Kokss tērauda ražošanā
Ir nepieciešamas pamata skābekļa krāsnis (BOF), kas veido 70% no tērauda ražošanas visā pasaulē dzelzs rūda, kokss un plūsmas kā izejviela tērauda ražošanā.
Pēc domnas padeves ar šiem materiāliem maisījumā tiek iepūsts karsts gaiss. Gaiss izraisa koksa sadedzināšanu, paaugstinot temperatūru līdz 1700 grādiem pēc Celsija, kas oksidē piemaisījumus. Process samazina oglekļa saturu par 90%, un tā rezultātā rodas izkausēts dzelzs, kas pazīstams kā karsts metāls.
Pēc tam karsto metālu iztukšo no domnas un nosūta uz BOF, kur pievieno tērauda lūžņus un kaļķakmeni, lai iegūtu jaunu tēraudu. Lai ražotu dažādas tērauda markas, var pievienot citus elementus, piemēram, molibdēnu, hromu vai vanādiju.
Vidēji vienas metriskās tonnas tērauda ražošanai nepieciešami apmēram 630 kilogrami koksa.
Ražošanas efektivitāte domnu procesā ir ļoti atkarīga no izmantoto izejvielu kvalitātes. Domnām, kas tiek barotas ar augstas kvalitātes koksu, būs nepieciešams mazāk koksa un plūsmas. Augstas kvalitātes produkta izmantošana faktiski samazina ražošanas izmaksas un nodrošina labāku karsto metālu.
2013. gadā tērauda rūpniecība izmantoja aptuveni 1,2 miljardus metrisko tonnu ogļu. Ķīna ir pasaulē lielākā koksa ogļu ražotāja un patērētāja, un 2013. gadā tā sastāda aptuveni 527 miljonus tonnu. Tālāk seko Austrālija un ASV, saražojot attiecīgi 158 miljonus un 78 miljonus tonnu.
Starptautiskais koksa ogļu tirgus nav pārsteigums, ka tas ir ļoti atkarīgs no tērauda rūpniecības.
Starp galvenajiem producentiem ir BHP Billiton, Teck, Xstrata, Anglo American un Rio Tinto.
Vairāk nekā 90% no kopējā metalurģisko ogļu tirdzniecības jūrā veido sūtījumi no Austrālijas, Kanādas un ASV.
Avoti
Valia, Hardaršans S. Koksa ražošana domnu dzelzs ražošanai. Tērauda rūpnīca.
URL: www.steel.org
Pasaules ogļu institūts. Ogles un tērauds (2007).
URL: www.worldcoal.org