Koksas, pagrindinis anglies šaltinis, gaminamas iš metalurgijos anglies, dar vadinamos kokso anglimi naudojamas plieno gamyboje. Akmens anglys yra natūraliai atsirandanti nuosėdinė uoliena, susidariusi per milijonus metų, kai augalai ir kitos organinės medžiagos yra palaidoti ir veikiami geologinių jėgų. Šiluma ir slėgis sukelia fizikinius ir cheminius pokyčius, dėl kurių susidaro daug anglies.
Metalurgijos anglis
Metalurgijos anglis skiriasi nuo šiluminių anglių, naudojamų energijai ir šildymui, anglies kiekiu ir kepimo galimybėmis. Kepimas reiškia anglies gebėjimą paversti koksu - gryna anglies forma, kuri gali būti naudojama pagrindinėse deguonies krosnyse. Bituminės akmens anglys, paprastai priskiriamos metalurgijos rūšims, yra kietesnės ir juodesnės. Jame yra daugiau anglies ir mažiau drėgmės bei pelenų nei žemo rango anglyse.
Anglies rūšis ir jos kepimo galimybė nustatoma pagal anglies rangą - lakiųjų medžiagų ir laipsnio matą mineralų priemaišos ir anglies gebėjimas ištirpti, išbrinkti ir vėl sustingti, kai įkaitintas. Trys pagrindinės metalurgijos anglių kategorijos yra šios:
- Kietieji koksiniai angliai (HCC)
- Pusiau minkšta kokso anglis (SSCC)
- Miltelių anglių įpurškimo (PCI) anglis
Kietos kokso anglys, tokios kaip antracitas, pasižymi geresnėmis koksavimo savybėmis nei pusiau minkštos koksavimo anglys, leidžiančios joms gauti didesnę kainą. Australijos HCC laikomas pramonės etalonu.
Nors PCI anglis dažnai nėra klasifikuojama kaip koksinė anglis, ji vis tiek naudojama kaip energijos šaltinis plieno gamybos procese ir gali iš dalies pakeisti koksą kai kuriose aukštakrosnėse.
Koksų gamyba
Kokso gamyba yra efektyvi anglies angliarūgštė esant aukštai temperatūrai. Gamyba paprastai vyksta kokso baterijoje, esančioje šalia integruoto plieno fabriko. Baterijoje kokso krosnys sukrautos eilėmis. Akmens anglys pakraunamos į krosnis ir kaitinamos be deguonies iki maždaug 1100 laipsnių šilumos (2 000 laipsnių pagal Celsijų).
Be deguonies anglis nedega. Užtat jis pradeda tirpti. Aukšta temperatūra lakina nepageidaujamas priemaišas, tokias kaip vandenilis, deguonis, azotas ir siera. Šias išmetamąsias dujas galima rinkti ir panaudoti kaip šalutinius produktus arba sudeginti kaip šilumos šaltinį.
Atvėsęs koksas sukietėja kaip poringos, kristalinės anglies gabalėliai, pakankamai dideli, kad būtų naudojami aukštakrosnėse. Visas procesas gali trukti nuo 12 iki 36 valandų.
Savybės, būdingos pradinėms akmens anglims, daro didelę įtaką galutinei pagaminto kokso kokybei. Patikimo atskirų anglies rūšių tiekimo trūkumas reiškia, kad kokso gamintojai šiandien dažnai naudoja iki 20 skirtingų anglių mišinius, kad plieno gamintojams pasiūlytų nuoseklų produktą.
Vienai metrinei tonai (1 000 kilogramų) kokso pagaminti reikia maždaug 1,5 metrinės tonos metalurgijos anglies.
Koksas plieno gamyboje
Reikalingos pagrindinės deguonies krosnys (BOF), kurios sudaro 70% viso pasaulio plieno gamybos geležies rūda, koksas ir fliusai kaip pašarinė medžiaga plieno gamyboje.
Pripildžius aukštakrosnę šiomis medžiagomis, į mišinį pučiamas karštas oras. Dėl oro koksas dega, pakeldamas temperatūrą iki 1700 laipsnių Celsijaus, o tai oksiduoja priemaišas. Procesas sumažina anglies kiekį 90% ir sukelia lydytą geležį, vadinamą karštu metalu.
Karštas metalas išleidžiamas iš aukštakrosnės ir siunčiamas į BOF, kur pridedamas plieno laužas ir kalkakmenis, kad būtų pagamintas naujas plienas. Norint gaminti skirtingas plieno rūšis, galima pridėti kitų elementų, tokių kaip molibdenas, chromas ar vanadis.
Vienai metrinei tonai plieno pagaminti vidutiniškai reikia apie 630 kilogramų kokso.
Aukštakrosnių gamybos efektyvumas labai priklauso nuo naudojamų žaliavų kokybės. Aukštakrosnei, tiekiamai aukštos kokybės koksu, reikės mažiau kokso ir srauto. Aukštos kokybės produkto naudojimas iš tikrųjų sumažina gamybos sąnaudas ir suteikia geresnį karštą metalą.
Apskaičiuota, kad 2013 m. Plieno pramonė naudojo 1,2 milijardo tonų anglių. Kinija yra didžiausia pasaulyje kokso anglies gamintoja ir vartotoja, kuriai 2013 m. Tenka apie 527 milijonai metrinių tonų. Toliau seka Australija ir Jungtinės Valstijos, kurios pagamina atitinkamai 158 ir 78 milijonus metrinių tonų.
Nenuostabu, kad tarptautinė kokso anglies rinka labai priklauso nuo plieno pramonės.
Pagrindiniai gamintojai yra „BHP Billiton“, „Teck“, „Xstrata“, „Anglo American“ ir „Rio Tinto“.
Daugiau nei 90% visos metalurgijos anglies prekybos jūra sudaro siuntos iš Australijos, Kanados ir JAV.
Šaltiniai
Valia, Hardarshan S. Kokso gamyba aukštakrosnių geležies gamybai. Plieno gamyklos.
URL: www.steel.org
Pasaulio anglių institutas. Anglis ir plienas (2007).
URL: www.worldcoal.org