الفحم المعدني
الفحم المعدني يختلف عن الفحم الحراري ، الذي يستخدم للطاقة والتدفئة ، من خلال محتواه من الكربون وقدرته على التحضير.
القدرة على التكرير تشير إلى قدرة الفحم على أن تتحول إلى فحم الكوك ، وهو شكل نقي من الكربون يمكن استخدامه في الأفران الأكسجين الأساسية. والفحم البتيوميني - المصنف بصفة عامة على أنه الصف المعدني - هو أصعب وأسرع ، ويحتوي على كمية أكبر من الكربون وأقل رطوبة ورمادًا من الفحم ذي التصنيف المنخفض.
يتم تحديد درجة الفحم وقدرته على التكتل من خلال رتبة الفحم - وهو مقياس للمواد المتطايرة ودرجة التحول - وكذلك الشوائب المعدنية وقدرة الفحم على الذوبان والانتفاخ والتثبيت عند تسخينه. الفئات الرئيسية الثلاثة للفحم المعدني هي:
- فحم الكوك الحاد (HCC)
- فحم الكوك شبه الناعم (SSCC)
- الفحم الحجري المسحوق (PCI) الفحم
فحم الفحم الشائك مثل الأنثراسيت له خصائص أفضل من فحم الكوك شبه الناعم ، مما يسمح له بالحصول على سعر أعلى. يعتبر HCC الأسترالي كمعيار الصناعة.
في حين أن فحم PCI لا يصنف في الغالب على أنه فحم الكوك ، فإنه لا يزال يستخدم كمصدر للطاقة في عملية صناعة الفولاذ ويمكن أن يحل محل جزئياً في بعض الأفران.
صنع الكوك
إن صناعة فحم الكوك هي كربنة الفحم في درجات الحرارة العالية. يحدث الإنتاج عادة في بطارية فحم الكوك بالقرب من مطحنة فولاذية متكاملة. في البطارية ، يتم تكديس أفران فحم الكوك في صفوف. يتم تحميل الفحم في الأفران ثم يتم تسخينه في غياب الأكسجين حتى درجات الحرارة حوالي 1100 درجة مئوية (2000 فهرنهايت).
وبدون الأكسجين ، لا يحترق الفحم ، بل يبدأ في الذوبان. درجات الحرارة المرتفعة تسكن الشوائب غير المرغوب فيها الموجودة في الفحم ، مثل الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت. ويمكن جمع هذه الغازات أو استردادها كمنتجات ثانوية أو حرقها كمصدر للحرارة.
بعد التبريد ، يتجمد فحم الكوك ككتل من الكربون البلوري المسامي كبير بما يكفي لاستخدامه بواسطة الأفران العالية. يمكن أن تستغرق العملية بأكملها ما بين 12 و 36 ساعة.
تؤثر الخصائص المتأصلة في فحم الإدخال الأولي بشكل كبير على الجودة النهائية لفحم الكوك المنتج. ويعني عدم توفر إمدادات موثوقة من درجات الفحم الفردية أن صانعي فحم الكوك اليوم يستخدمون في الغالب خلطات تصل إلى عشرين نوعًا مختلفًا من الفحم بهدف تقديم منتج ثابت لصناعة الصلب.
مطلوب 1.5 طن من الفحم المعدني لإنتاج طن واحد من فحم الكوك.
فحم الكوك في صناعة الفولاذ
تتطلب الأفران الأكسجين الأساسية (BOF) ، التي تمثل 70 في المائة من إنتاج الصلب في جميع أنحاء العالم ، خام الحديد وفحم الكوك والتدفق كمواد تغذية في إنتاج الفولاذ.
بعد إطعام الفرن العالي بهذه المواد ، يتم نفخ الهواء الساخن في الخليط. يتسبب الهواء في احتراق الكوك ، ورفع درجات الحرارة إلى 1700 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى أكسدة الشوائب. تقلل هذه العملية من نسبة الكربون بنسبة 90٪ وتنتج الحديد المصهور المعروف باسم المعدن الساخن.
يتم بعد ذلك تفريغ المعدن الساخن من الفرن العالي وإرساله إلى BOF حيث يتم إضافة الفولاذ الخردة والحجر الجيري لصناعة الفولاذ الجديد. يمكن إضافة عناصر أخرى ، مثل الموليبدينوم والكروم أو الفاناديوم لإنتاج درجات مختلفة من الفولاذ .
في المتوسط ، هناك حاجة إلى حوالي 630 كيلوغراما من فحم الكوك لإنتاج 1000 كيلوغرام (1 طن) من الفولاذ.
تعتمد كفاءة الإنتاج في عملية فرن الصهر بدرجة كبيرة على جودة المواد الخام المستخدمة. سوف يتطلب الفرن العالي المغذي بفحم الكوك عالي الجودة كمية أقل من الفحم و التدفق ، مما يقلل من تكاليف الإنتاج و ينتج معدنًا أفضل.
في عام 2013 ، تم استخدام ما يقدر بنحو 1.2 مليار طن من الفحم بواسطة صناعة الصلب. تعد الصين أكبر منتج ومستهلك لفحم الكوك ، حيث تستهلك نحو 527 مليون طن في عام 2013. وتتبع أستراليا والولايات المتحدة الأمريكية إنتاج 158 و 78 مليون طن على التوالي.
السوق الدولية لفحم الكوك ، وليس من المستغرب ، يعتمد بشكل كبير على صناعة الصلب. ارتفع سعر الطن الواحد من فحم الكوك بثبات من حوالي 40 دولارًا أمريكيًا في عام 2000 إلى أكثر من 200 دولارًا أمريكيًا في عام 2011 ، ولكن منذ ذلك الحين انخفض.
ومن بين المنتجين الرئيسيين BHP Billiton و Teck و Xstrata و Anglo American و Rio Tinto.
يتم احتساب أكثر من 90 في المائة من إجمالي تجارة الفحم المعدني المنقولة بحرا بواسطة شحنات من أستراليا وكندا والولايات المتحدة.
> المصادر
> فاليا ، هاردارشان S. إنتاج فحم الكوك لتصنيع فرن الانفجار . مصانع الصلب.
عنوان URL: www.steel.org
معهد الفحم العالمي. الفحم والفولاذ (2007) .
عنوان URL: www.worldcoal.org