Metallurgische Kohle
Metallurgische Kohle unterscheidet sich von der thermischen Kohle, die für Energie und Heizung verwendet wird, von ihrem Kohlenstoffgehalt und ihrer Anbackfähigkeit.
Die Backfähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit der Kohle, in Koks umgewandelt zu werden, eine reine Form von Kohlenstoff, die in basischen Sauerstofföfen verwendet werden kann. Steinkohlen - im Allgemeinen als metallurgische Qualität eingestuft - ist härter und schwärzer und enthält mehr Kohlenstoff und weniger Feuchtigkeit und Asche als Kohlen niedriger Stufe.
Der Grad der Kohle und ihre Anbackfähigkeit werden durch den Rang der Kohle - ein Maß für die flüchtige Materie und den Grad der Metamorphose - sowie mineralische Verunreinigungen und die Fähigkeit der Kohle, zu schmelzen, anzuschwellen und sich wieder zu verfestigen, wenn sie erhitzt wird, bestimmt. Die drei Hauptkategorien von Hüttenkohle sind:
- Hartkokskohlen (HCC)
- Semi-Soft-Kokskohle (SSCC)
- Kohlenstaubeinspritzkohle (PCI)
Hartkohlenkoks wie Anthrazit haben bessere Verkokungseigenschaften als halbweiche Kokskohlen, wodurch sie einen höheren Preis erzielen können. Australian HCC gilt als Benchmark der Branche.
Während PCI-Kohle nicht oft als Kokskohle klassifiziert wird, wird sie immer noch als Energiequelle im Stahlherstellungsprozess verwendet und kann Koks in einigen Hochöfen teilweise ersetzen.
Koksherstellung
Koksherstellung ist effektiv die Carbonisierung von Kohle bei hohen Temperaturen. Die Produktion findet normalerweise in einer Koksbatterie statt, die sich in der Nähe eines integrierten Stahlwerks befindet . In der Batterie sind Koksöfen in Reihen gestapelt. Kohle wird in die Öfen geladen und dann in Abwesenheit von Sauerstoff auf Temperaturen um 1100 ° C (2000 ° F) erhitzt.
Ohne Sauerstoff verbrennt die Kohle nicht, sondern beginnt zu schmelzen. Die hohen Temperaturen verflüchtigen unerwünschte Verunreinigungen, die in der Kohle vorhanden sind, wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Diese Abgase können entweder gesammelt und als Nebenprodukte zurückgewonnen oder als Wärmequelle verbrannt werden.
Nach dem Abkühlen erstarrt der Koks als Klumpen aus porösem, kristallinem Kohlenstoff, der groß genug ist, um in Hochöfen verwendet zu werden. Der gesamte Prozess kann zwischen 12 und 36 Stunden dauern.
Eigenschaften, die in der anfänglichen Eingangskohle inhärent sind, beeinflussen stark die Endqualität des erzeugten Kokses. Mangelnde zuverlässige Versorgung mit einzelnen Kohlequalitäten führt dazu, dass die Kokereien heute häufig Mischungen von bis zu zwanzig verschiedenen Kohlensorten verwenden, um den Stahlherstellern ein konsistentes Produkt zu bieten.
Für die Produktion von 1 Tonne Koks werden etwa 1,5 Tonnen Hüttenkohle benötigt.
Koks in der Stahlherstellung
Basische Sauerstofföfen (BOF), die weltweit 70 Prozent der Stahlproduktion ausmachen, benötigen Eisenerz , Koks und Flussmittel als Rohstoff für die Stahlproduktion.
Nachdem der Hochofen mit diesen Materialien beschickt wurde, wird heiße Luft in die Mischung geblasen. Luft verbrennt den Koks und erhöht die Temperatur auf 1700 ° C, wodurch Verunreinigungen oxidiert werden. Das Verfahren reduziert den Kohlenstoffgehalt um 90 Prozent und führt zu einem geschmolzenen Eisen, das als heißes Metall bekannt ist.
Das heiße Metall wird dann aus dem Hochofen abgelassen und zum BOF geschickt, wo Stahlschrott und Kalkstein hinzugefügt werden, um neuen Stahl herzustellen. Andere Elemente wie Molybdän , Chrom oder Vanadium können hinzugefügt werden, um unterschiedliche Stahlsorten zu erzeugen.
Im Durchschnitt werden rund 630 Kilogramm Koks benötigt, um 1000 Kilogramm (1 Tonne) Stahl zu produzieren.
Die Produktionseffizienz im Hochofenprozess hängt stark von der Qualität der verwendeten Rohstoffe ab. Ein Hochofen, der mit qualitativ hochwertigem Koks gespeist wird, benötigt weniger Koks und Flussmittel, was die Produktionskosten senkt und zu einem besseren heißen Metall führt.
Im Jahr 2013 wurden von der Stahlindustrie schätzungsweise 1,2 Milliarden Tonnen Kohle verbraucht. China ist der weltweit größte Produzent und Verbraucher von Kokskohle mit einem Anteil von rund 527 Millionen Tonnen im Jahr 2013. Australien und die USA folgen mit 158 bzw. 78 Millionen Tonnen.
Der internationale Markt für Kokskohle ist nicht überraschend stark von der Stahlindustrie abhängig. Der Preis pro Tonne Kokskohle stieg stetig von rund 40 US-Dollar im Jahr 2000 auf über 200 US-Dollar im Jahr 2011, ist aber seitdem gesunken.
Zu den wichtigsten Produzenten gehören BHP Billiton , Teck, Xstrata, Anglo American und Rio Tinto.
Über 90 Prozent des gesamten seewärtigen Handels mit Hüttenkohle entfallen auf Lieferungen aus Australien, Kanada und den USA.
> Quellen
> Valia, Hardarshan S. Koks Produktion für Hochofeneisenerzeugung . Stahlwerke.
URL: www.steel.org
Weltkohleinstitut. Kohle und Stahl (2007) .
URL: www.worldcoal.org