Μεταλλουργικός άνθρακας
Ο μεταλλουργικός άνθρακας διαφέρει από τον θερμικό άνθρακα, ο οποίος χρησιμοποιείται για την ενέργεια και τη θέρμανση, με την περιεκτικότητα του σε άνθρακα και την ικανότητά του να συσσωρεύεται.
Η ικανότητα συναγερμού αναφέρεται στην ικανότητα του άνθρακα να μετατραπεί σε οπτάνθρακα, μια καθαρή μορφή άνθρακα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε βασικούς κλιβάνους οξυγόνου. Ο ασφαλτούχος άνθρακας - γενικά ταξινομημένος ως μεταλλουργικός - είναι σκληρότερος και μαύρος και περιέχει περισσότερο άνθρακα και λιγότερη υγρασία και τέφρα από τους κατώτερους άνθρακες.
Ο βαθμός του άνθρακα και η ικανότητά του να συσσωρεύεται καθορίζεται από την τάξη του άνθρακα - ένα μέτρο πτητικής ύλης και βαθμού μεταμόρφωσης - καθώς και ορυκτών ακαθαρσιών και την ικανότητα του άνθρακα να τήκεται, να διογκώνεται και να σταθεροποιείται όταν θερμαίνεται. Οι τρεις κύριες κατηγορίες μεταλλουργικού άνθρακα είναι:
- Σκληρά κάρβουνα άνθρακα (HCC)
- Ημι-μαλακός άνθρακας οπτανθρακοποίησης (SSCC)
- Άνθρακας έγχυσης άνθρακα (PCI)
Τα σκληρά άνθρακα οπτανθρακοποίησης όπως ο ανθρακίτης έχουν καλύτερες ιδιότητες οπτανθρακοποίησης από τα ημι-μαλακά κάρβουνα άνθρακα, επιτρέποντάς τους να συγκεντρώσουν υψηλότερη τιμή. Το αυστραλιανό HCC θεωρείται το σημείο αναφοράς του κλάδου.
Ενώ ο άνθρακας PCI δεν ταξινομείται συχνά ως άνθρακας οπτανθρακοποίησης, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας στη διαδικασία παραγωγής χάλυβα και μπορεί να αντικαταστήσει εν μέρει τον οπτάνθρακα σε ορισμένες υψικαμίνους.
Παραγωγή κοκ
Η παρασκευή του οπτάνθρακα είναι αποτελεσματικά ο άνθρακας του άνθρακα σε υψηλές θερμοκρασίες. Η παραγωγή πραγματοποιείται κανονικά σε μια μπαταρία οπτάνθρακα που βρίσκεται κοντά σε ένα ολοκληρωμένο χαλυβουργείο . Στη μπαταρία, οι φούρνοι οπτανθρακοποίησης στοιβάζονται σε σειρές. Ο άνθρακας φορτώνεται στους φούρνους και στη συνέχεια θερμαίνεται απουσία οξυγόνου μέχρι τις θερμοκρασίες γύρω στους 1100 ° C (2000 ° F).
Χωρίς οξυγόνο, ο άνθρακας δεν καίγεται, αλλά αρχίζει να λιώνει. Οι υψηλές θερμοκρασίες μετατρέπουν τις ανεπιθύμητες ακαθαρσίες που υπάρχουν στον άνθρακα, όπως το υδρογόνο, το οξυγόνο, το άζωτο και το θείο. Αυτά τα αέρια μπορούν είτε να συλλεχθούν και να ανακτηθούν ως παραπροϊόντα είτε να καούν ως πηγή θερμότητας.
Μετά την ψύξη, ο οπτάνθρακας στερεοποιείται ως σβώλοι πορώδους, κρυσταλλικού άνθρακα αρκετά μεγάλο για να χρησιμοποιηθεί από υψικαμίνους. Η όλη διαδικασία μπορεί να διαρκέσει από 12 έως 36 ώρες.
Οι ιδιότητες που είναι εγγενείς στον αρχικό άνθρακα εισόδου επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την τελική ποιότητα του παραγόμενου οπτάνθρακα. Η έλλειψη αξιόπιστου εφοδιασμού με μεμονωμένες ποιότητες άνθρακα σημαίνει ότι οι κατασκευαστές οπτάνθρακα σήμερα χρησιμοποιούν συχνά μείγματα έως και είκοσι διαφορετικών αλάτων για να προσφέρουν στους χαλυβουργούς ένα σταθερό προϊόν.
Περίπου 1,5 τόνοι μεταλλουργικού άνθρακα απαιτούνται για την παραγωγή 1 τόνου οπτάνθρακα.
Οπτάνθρακα στη χαλυβουργία
Οι βασικοί κλίβανοι οξυγόνου (BOF), οι οποίοι αντιπροσωπεύουν το 70% της παγκόσμιας παραγωγής χάλυβα, απαιτούν σιδηρομετάλλευμα , οπτάνθρακα και ροές ως πρώτη ύλη για την παραγωγή χάλυβα.
Μετά την τροφοδοσία της υψικαμίνου με αυτά τα υλικά, ο καυτός αέρας διοχετεύεται στο μίγμα. Ο αέρας προκαλεί το κάψιμο του οπτάνθρακα, αυξάνοντας τις θερμοκρασίες στους 1700 ° C, που οξειδώνει τις ακαθαρσίες. Η διαδικασία μειώνει την περιεκτικότητα σε άνθρακα κατά 90 τοις εκατό και έχει σαν αποτέλεσμα ένα τετηγμένο σίδηρο γνωστό ως θερμό μέταλλο.
Το θερμό μέταλλο στη συνέχεια αποστραγγίζεται από την υψικαμίνους και αποστέλλεται στο BOF όπου προστίθενται θραύσματα χάλυβα και ασβεστόλιθος για να φτιάξουν νέο χάλυβα. Άλλα στοιχεία, όπως το μολυβδαίνιο , το χρώμιο ή το βανάδιο, μπορούν να προστεθούν για να παράγουν διαφορετικές ποιότητες χάλυβα .
Κατά μέσο όρο, περίπου 630 χιλιόγραμμα οπτάνθρακα απαιτείται να παράγουν 1000 χιλιόγραμμα (1 τόνο) χάλυβα.
Η αποτελεσματικότητα της παραγωγής στη διαδικασία της υψικαμίνου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα των χρησιμοποιούμενων πρώτων υλών. Μια υψικαμίνου που τροφοδοτείται με οπτάνθρακα υψηλής ποιότητας θα απαιτεί λιγότερη κοκ και ροή, μειώνοντας το κόστος παραγωγής και οδηγώντας σε ένα καλύτερο ζεστό μέταλλο.
Το 2013, υπολογίστηκε ότι 1,2 δισεκατομμύρια τόνοι άνθρακα χρησιμοποιήθηκαν από τη χαλυβουργία. Η Κίνα είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός και καταναλωτής άνθρακα οπτανθρακοποίησης παγκοσμίως, αντιπροσωπεύοντας περίπου 527 εκατομμύρια τόνους το 2013. Ακολουθούν η Αυστραλία και οι ΗΠΑ, οι οποίες παράγουν 158 και 78 εκατομμύρια τόνους αντίστοιχα.
Η διεθνής αγορά άνθρακα οπτανθρακοποίησης, δεν αποτελεί έκπληξη, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη χαλυβουργία. Η τιμή ανά τόνο άνθρακα οπτανθρακοποίησης αυξήθηκε σταθερά από περίπου 40 δολάρια ΗΠΑ το 2000 σε πάνω από 200 δολάρια ΗΠΑ το 2011, αλλά έκτοτε υποχώρησε.
Οι κύριοι παραγωγοί περιλαμβάνουν τις εταιρείες BHP Billiton , Teck, Xstrata, Anglo American και Rio Tinto.
Πάνω από το 90 τοις εκατό του συνόλου των θαλάσσιων εμπορικών συναλλαγών του μεταλλουργικού άνθρακα οφείλονται στις αποστολές από την Αυστραλία, τον Καναδά και τις ΗΠΑ.
> Πηγές
> Valia, Hardarshan S. Παραγωγή οπτάνθρακα για την παραγωγή φούρνων με φούρνους . Χαλυβουργεία.
URL: www.steel.org
Διεθνές Ινστιτούτο Άνθρακα. Άνθρακας και χάλυβας (2007) .
URL: www.worldcoal.org