Carbone metallurgico
Il carbone metallurgico differisce dal carbone termico, che viene utilizzato per l'energia e il riscaldamento, per il suo contenuto di carbonio e la sua capacità di agglomerazione.
L'abilità di caking si riferisce alla capacità del carbone di essere trasformata in coca cola, una forma pura di carbonio che può essere utilizzata nelle fornaci di ossigeno di base. Il carbone bituminoso - generalmente classificato come grado metallurgico - è più duro e più nero e contiene più carbonio e meno umidità e cenere rispetto ai carboni di basso rango.
Il grado del carbone e la sua capacità di agglomerazione sono determinati dal grado del carbone - una misura della materia volatile e dal grado di metamorfismo - così come dalle impurità minerali e dalla capacità del carbone di sciogliersi, gonfiarsi e resolidizzarsi quando riscaldato. Le tre principali categorie di carbone metallurgico sono:
- Carbone da coke duro (HCC)
- Carbone da coke semi-morbido (SSCC)
- Carbone di iniezione di carbone (PCI) polverizzato
I carboni ardenti come l'antracite hanno proprietà di coking migliori dei carboni da coke semi-soffici, permettendo loro di ottenere un prezzo più alto. L'HCC australiano è considerato il punto di riferimento del settore.
Mentre il carbone PCI non è spesso classificato come carbone da coke, è ancora utilizzato come fonte di energia nel processo di produzione dell'acciaio e può sostituire parzialmente il coke in alcuni altiforni.
Coke Making
La produzione di coke è effettivamente la carbonizzazione del carbone ad alte temperature. La produzione avviene normalmente in una batteria di coca cola situata vicino a un'acciaieria integrata. Nella batteria, i forni della coca sono impilati in file. Il carbone viene caricato nei forni e quindi riscaldato in assenza di ossigeno fino a temperature intorno a 1100 ° C (2000 ° F).
Senza ossigeno, il carbone non brucia ma, invece, inizia a sciogliersi. Le alte temperature volatizzano le impurità indesiderate presenti nel carbone, come l'idrogeno, l'ossigeno, l'azoto e lo zolfo. Questi gas di scarico possono essere raccolti e recuperati come sottoprodotti o bruciati come fonte di calore.
Dopo il raffreddamento, il coke si solidifica sotto forma di grumi di carbone cristallino poroso abbastanza grande da essere utilizzato dagli altiforni. L'intero processo può richiedere tra 12 e 36 ore.
Le proprietà inerenti al carbone di input iniziale influenzano pesantemente la qualità finale del coke prodotto. Una mancanza di fornitura affidabile di singoli tipi di carbone significa che oggi i produttori di coca cola utilizzano spesso miscele di fino a venti diversi tipi di carbone per offrire ai produttori di acciaio un prodotto coerente.
Per produrre 1 tonnellata di coke occorrono circa 1,5 tonnellate di carbone metallurgico.
Coca-cola in acciaio
I forni di ossigeno di base (BOF), che rappresentano il 70 percento della produzione di acciaio in tutto il mondo, richiedono il minerale di ferro , il coke e i flussi come materia prima per la produzione di acciaio.
Dopo che l'altoforno è stato alimentato con questi materiali, viene soffiata aria calda nella miscela. L'aria fa bruciare il coke, innalzando la temperatura a 1700 ° C, che ossida le impurità. Il processo riduce il contenuto di carbonio del 90 percento e produce un ferro fuso noto come metallo caldo.
Il metallo caldo viene quindi scaricato dall'altoforno e inviato al BOF dove vengono aggiunti rottami di acciaio e calcare per produrre nuovo acciaio. Altri elementi, come il molibdeno , il cromo o il vanadio possono essere aggiunti per produrre diversi gradi di acciaio .
In media, sono necessari circa 630 chilogrammi di coke per produrre 1000 chilogrammi (1 tonnellata) di acciaio.
L'efficienza produttiva nel processo di altoforno dipende in larga misura dalla qualità delle materie prime utilizzate. Un altoforno alimentato con coke di alta qualità richiederà meno coke e flusso, riducendo i costi di produzione e ottenendo un metallo caldo migliore.
Nel 2013, l'industria siderurgica ha utilizzato 1,2 miliardi di tonnellate di carbone. La Cina è il più grande produttore e consumatore di carbone da coke al mondo, con circa 527 milioni di tonnellate nel 2013. Seguono Australia e Stati Uniti, producendo rispettivamente 158 e 78 milioni di tonnellate.
Il mercato internazionale del carbone da coke, non a caso, dipende in larga misura dall'industria siderurgica. Il prezzo per tonnellata di carbone da coke è cresciuto costantemente da circa $ 40 nel 2000 a oltre $ 200 nel 2011, ma da allora è diminuito.
I principali produttori includono BHP Billiton , Teck, Xstrata, Anglo American e Rio Tinto.
Oltre il 90 per cento del commercio marittimo totale di carbone metallurgico è rappresentato da spedizioni da Australia, Canada e Stati Uniti.
> Fonti
> Valia, Hardarshan S. Produzione di coke per produzione di altiforni . Acciaierie.
URL: www.steel.org
World Coal Institute. Carbone e acciaio (2007) .
URL: www.worldcoal.org