Τι πρέπει να γνωρίζετε για το μεταλλουργικό άνθρακα

Ο μεταλλουργικός άνθρακας, επίσης γνωστός ως οπτάνθρακας οπτάνθρακα, χρησιμοποιείται για την παραγωγή οπτάνθρακα, την κύρια πηγή άνθρακα χρησιμοποιείται στη χαλυβουργία. Ο άνθρακας είναι ένας φυσικός ιζηματογενής βράχος που σχηματίζεται εδώ και εκατομμύρια χρόνια καθώς τα φυτά και άλλα οργανικά υλικά θάβονται και υπόκεινται σε γεωλογικές δυνάμεις. Η θερμότητα και η πίεση προκαλούν φυσικές και χημικές αλλαγές που έχουν ως αποτέλεσμα άνθρακα πλούσιο σε άνθρακα.

Μεταλλουργικός Άνθρακας

Ο μεταλλουργικός άνθρακας διαφέρει από τον θερμικό άνθρακα, που χρησιμοποιείται για την ενέργεια και τη θέρμανση, από την περιεκτικότητα σε άνθρακα και την ικανότητά του. Το κέικ αναφέρεται στην ικανότητα του άνθρακα να μετατραπεί σε οπτάνθρακα, μια καθαρή μορφή άνθρακα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε βασικούς κλιβάνους οξυγόνου. Ο ασφαλτικός άνθρακας - γενικά ταξινομημένος ως μεταλλουργικός βαθμός - είναι πιο σκληρός και μαύρος. Περιέχει περισσότερο άνθρακα και λιγότερη υγρασία και τέφρα από τα χαμηλού βαθμού άνθρακα.

instagram viewer

Ο βαθμός άνθρακα και η ικανότητά του σε κέικ καθορίζεται από την κατάταξη του άνθρακα - ένα μέτρο πτητικής ύλης και βαθμού του μεταμορφισμού - καθώς και των ακαθαρσιών από ορυκτά και της ικανότητας του άνθρακα να λιώνει, να διογκώνεται και να υποχωρεί όταν θερμός. Οι τρεις κύριες κατηγορίες μεταλλουργικού άνθρακα είναι:

  1. Σκληρά κάρβουνα (HCC)
  2. Ημι-μαλακός άνθρακας οπτάνθρακα (SSCC)
  3. Άνθρακας κονιοποιημένης έγχυσης άνθρακα (PCI)

Οι σκληροί οπτάνθρακες όπως ο ανθρακίτης έχουν καλύτερες ιδιότητες οπτάνθρακα από τους ημι-μαλακούς άνθρακες οπτάνθρακα, επιτρέποντάς τους να συγκεντρώσουν υψηλότερη τιμή. Το Αυστραλιανό HCC θεωρείται ως σημείο αναφοράς της βιομηχανίας.

Αν και ο άνθρακας PCI δεν ταξινομείται συχνά ως άνθρακας οπτάνθρακα, χρησιμοποιείται ακόμα ως πηγή ενέργειας στη διαδικασία παραγωγής χάλυβα και μπορεί εν μέρει να αντικαταστήσει τον οπτάνθρακα σε ορισμένους υψικαμίνους.

Παραγωγή κοκ

Η παραγωγή οπτάνθρακα είναι ουσιαστικά η ανθρακοποίηση του άνθρακα σε υψηλές θερμοκρασίες. Η παραγωγή πραγματοποιείται συνήθως σε μια μπαταρία οπτάνθρακα που βρίσκεται κοντά σε έναν ολοκληρωμένο ατσάλινο μύλο. Στην μπαταρία, οι φούρνοι οπτάνθρακα στοιβάζονται σε σειρές. Ο άνθρακας φορτώνεται στους φούρνους και θερμαίνεται απουσία οξυγόνου σε θερμοκρασίες περίπου 1.100 βαθμούς Κελσίου (2.000 βαθμοί Φαρενάιτ).

Χωρίς οξυγόνο, ο άνθρακας δεν καίει. Αντ 'αυτού, αρχίζει να λιώνει. Οι υψηλές θερμοκρασίες πτητικοποιούν ανεπιθύμητες ακαθαρσίες, όπως υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και θείο. Αυτά τα αέρια μπορούν είτε να συλλεχθούν και να ανακτηθούν ως υποπροϊόντα είτε να καούν ως πηγή θερμότητας.

Μετά την ψύξη, ο οπτάνθρακας στερεοποιείται ως κομμάτια 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 αξιόπιστης προσφοράς μεμονωμένων βαθμών άνθρακα σημαίνει ότι οι παραγωγοί οπτάνθρακα σήμερα χρησιμοποιούν συχνά μίγματα έως και 20 διαφορετικών άνθρακα για να προσφέρουν στους κατασκευαστές χάλυβα ένα συνεπές προϊόν.

Απαιτούνται περίπου 1,5 μετρικοί τόνοι μεταλλουργικού άνθρακα για την παραγωγή ενός μετρικού τόνου (1.000 κιλών) κοκ.

Κοκ στη χαλυβουργία

Απαιτούνται βασικοί φούρνοι οξυγόνου (BOF), που αντιπροσωπεύουν το 70% της παραγωγής χάλυβα παγκοσμίως σιδηρομετάλλευμα, οπτάνθρακας και ροές ως υλικό τροφοδοσίας στην παραγωγή χάλυβα.

Μετά την τροφοδοσία του υψικαμίνου με αυτά τα υλικά, διοχετεύεται ζεστός αέρας στο μείγμα. Ο αέρας προκαλεί την καύση του κοκ, αυξάνοντας τις θερμοκρασίες στους 1.700 βαθμούς Κελσίου, γεγονός που οξειδώνει τις ακαθαρσίες. Η διαδικασία μειώνει την περιεκτικότητα σε άνθρακα κατά 90% και οδηγεί σε λιωμένο σίδηρο γνωστό ως θερμό μέταλλο.

Στη συνέχεια, το θερμό μέταλλο αποστραγγίζεται από τον υψικάμινο και αποστέλλεται στο BOF, όπου προστίθενται θραύσματα χάλυβα και ασβεστόλιθος για την κατασκευή νέου χάλυβα. Άλλα στοιχεία, όπως το μολυβδαίνιο, το χρώμιο, ή το βανάδιο, μπορούν να προστεθούν για να παράγουν διαφορετικές ποιότητες χάλυβα.

Κατά μέσο όρο, απαιτούνται περίπου 630 κιλά κοκ για την παραγωγή ενός μετρικού τόνου χάλυβα.

Η αποδοτικότητα παραγωγής στη διαδικασία υψικαμίνου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα των χρησιμοποιούμενων πρώτων υλών. Ένας υψικάμινος που τροφοδοτείται με οπτάνθρακα υψηλής ποιότητας θα απαιτεί λιγότερα οπτάνθρακα και ροή. Η χρήση προϊόντων υψηλής ποιότητας μειώνει πραγματικά το κόστος παραγωγής και οδηγεί σε ένα καλύτερο καυτό μέταλλο.

Το 2013, περίπου 1,2 δισεκατομμύρια μετρικοί τόνοι άνθρακα χρησιμοποιήθηκαν από τη χαλυβουργία. Η Κίνα είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός και καταναλωτής άνθρακα οπτανθρακοποίησης στον κόσμο, αντιπροσωπεύοντας περίπου 527 εκατομμύρια μετρικούς τόνους το 2013. Ακολουθούν η Αυστραλία και οι Ηνωμένες Πολιτείες, παράγοντας 158 εκατομμύρια και 78 εκατομμύρια μετρικούς τόνους, αντίστοιχα.

Η διεθνής αγορά άνθρακα οπτάνθρακα, δεν προκαλεί έκπληξη, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη βιομηχανία χάλυβα.

Στους σημαντικότερους παραγωγούς περιλαμβάνονται οι BHP Billiton, Teck, Xstrata, Anglo American και Rio Tinto.

Περισσότερο από το 90% του συνολικού θαλάσσιου εμπορίου μεταλλουργικού άνθρακα αντιστοιχεί σε αποστολές από την Αυστραλία, τον Καναδά και τις ΗΠΑ.

Πηγές

Valia, Hardarshan S. Παραγωγή οπτάνθρακα για την παραγωγή σιδήρου υψικαμίνου. Χαλυβουργεία.
Διεύθυνση URL: www.steel.org
Παγκόσμιο Ινστιτούτο Άνθρακα. Άνθρακας & Χάλυβας (2007).
Διεύθυνση URL: www.worldcoal.org

instagram story viewer