Metalurgické uhlí, známé také jako koksovatelné uhlí, se používá k výrobě koksu, primárního zdroje uhlíku používá se při výrobě oceli. Uhlí je přirozeně se vyskytující sedimentární hornina vytvářená po miliony let, kdy jsou rostliny a jiné organické materiály pohřbeny a vystaveny geologickým silám. Teplo a tlak způsobují fyzikální a chemické změny, které vedou k uhlí bohatému na uhlí.
Metalurgické uhlí
Metalurgické uhlí se liší od energetického uhlí, které se používá k výrobě energie a k vytápění, obsahem uhlíku a spékací schopností. Pečení se týká schopnosti uhlí přeměnit se na koks, čistou formu uhlíku, který lze použít v základních kyslíkových pecích. Asfaltové uhlí - obecně klasifikované jako metalurgický stupeň - je tvrdší a černější. Obsahuje více uhlíku a méně vlhkosti a popela než uhlí nízké kvality.
Stupeň uhlí a jeho spékací schopnost je dána úrovní uhlí - mírou těkavých látek a stupně metamorfózy - stejně jako minerální nečistoty a schopnost uhlí tát, bobtnat a znovu tuhnout, když vyhřívaný. Tři hlavní kategorie metalurgického uhlí jsou:
- Tvrdé koksovatelné uhlí (HCC)
- Poloměkké koksovatelné uhlí (SSCC)
- Uhlí vstřikované na práškové uhlí (PCI)
Tvrdé koksovatelné uhlí jako antracit mají lepší koksovatelné vlastnosti než poloměkké koksovatelné uhlí, což jim umožňuje sbírat vyšší cenu. Australská HCC je považována za měřítko odvětví.
Ačkoli uhlí PCI není často klasifikováno jako koksovatelné uhlí, stále se používá jako zdroj energie v procesu výroby oceli a může částečně nahradit koks v některých vysokých pecích.
Výroba koksu
Výroba koksu je efektivní karbonizace uhlí při vysokých teplotách. Výroba obvykle probíhá v koksárenské baterii umístěné poblíž integrované ocelárny. V baterii jsou koksovací pece naskládány do řad. Uhlí se plní do pecí a bez kyslíku se zahřívá na teploty kolem 1100 stupňů Celsia (2 000 stupňů Fahrenheita).
Bez kyslíku uhlí nehoří. Místo toho se začne tát. Vysoké teploty těkají nežádoucí nečistoty, jako je vodík, kyslík, dusík a síra. Tyto odplyny lze buď shromažďovat a regenerovat jako vedlejší produkty, nebo spalovat jako zdroj tepla.
Po ochlazení koks ztuhne jako kusy porézního krystalického uhlíku dostatečně velkého na to, aby ho mohly použít vysoké pece. Celý proces může trvat 12 až 36 hodin.
Vlastnosti spojené s počátečním vstupem uhlí výrazně ovlivňují konečnou kvalitu vyráběného koksu. Nedostatek spolehlivých dodávek jednotlivých druhů uhlí znamená, že výrobci koksu dnes často používají směsi až 20 různých uhlí, aby nabídli výrobcům oceli konzistentní produkt.
Na výrobu jedné tuny (1 000 kilogramů) koksu je zapotřebí přibližně 1,5 tuny metalurgického uhlí.
Koks při výrobě oceli
Základní kyslíkové pece (BOF), které představují 70% celosvětové produkce oceli, vyžadují Železná Ruda, koks a tavidla jako vstupní materiál při výrobě oceli.
Po naplnění vysoké pece těmito materiály je do směsi vháněn horký vzduch. Vzduch způsobuje hoření koksu, což zvyšuje teploty na 1700 stupňů Celsia, což oxiduje nečistoty. Tento proces snižuje obsah uhlíku o 90% a vede k roztavenému železu známému jako horký kov.
Horký kov je poté vypuštěn z vysoké pece a odeslán do BOF, kde se přidává ocelový šrot a vápenec pro výrobu nové oceli. K výrobě různých druhů oceli lze přidat další prvky, jako je molybden, chrom nebo vanad.
Na výrobu jedné metrické tuny oceli je v průměru zapotřebí asi 630 kilogramů koksu.
Efektivita výroby ve vysokopecním procesu vysoce závisí na kvalitě použitých surovin. Vysoká pec napájená vysoce kvalitním koksem bude vyžadovat méně koksu a tavidla. Použití vysoce kvalitního produktu ve skutečnosti snižuje výrobní náklady a vede k lepšímu horkému kovu.
V roce 2013 bylo ocelářským průmyslem spotřebováno odhadem 1,2 miliardy metrických tun uhlí. Čína je největším světovým producentem a spotřebitelem koksovatelného uhlí a v roce 2013 představovala přibližně 527 milionů metrických tun. Následuje Austrálie a USA, které produkují 158 milionů a 78 milionů tun.
Není překvapením, že mezinárodní trh s koksovatelným uhlím velmi závisí na ocelářském průmyslu.
Mezi hlavní producenty patří BHP Billiton, Teck, Xstrata, Anglo American a Rio Tinto.
Více než 90% celkového námořního obchodu s metalurgickým uhlím tvoří zásilky z Austrálie, Kanady a USA
Zdroje
Valia, Hardarshan S. Výroba koksu pro výrobu železa ve vysoké peci. Ocelárna.
URL: www.steel.org
World Coal Institute. Uhlí a ocel (2007).
URL: www.worldcoal.org