فحم الكوك هو بقايا كربونية صلبة تنتجها التقطير المدمر للمواد الكربونية مثل الفحم والخشب والبترول. إنه عنصر حاسم في عملية صناعة الصلب ، ويكون بمثابة وقود وعامل تقليل. هناك أنواع مختلفة من فحم الكوك ، ولكل منها خصائص وتطبيقاتها الفريدة. في هذه المقالة ، سوف نستكشف الاختلافات بين فحم الكوك شبه وفحم الكوك المعدني ، مع التركيز على أساليب الإنتاج والخصائص الكيميائية والتطبيقات في صناعة الصلب.
شبه فحم الكوك
Semi Coke هو نوع من فحم الكوك الذي ينتجه الانحلال الحراري للفحم منخفض الرتبة ، مثل الفحم اللجنيت والفحم البتات. تحدث عملية الانحلال الحراري في مفاعل كربنة منخفضة الحرارة (LTC) ، حيث يتم تسخين الفحم إلى درجات حرارة تتراوح بين 500 درجة مئوية و 700 درجة مئوية في غياب الهواء. هذه العملية تدفع عن المادة المتطايرة وتحول الفحم إلى مادة كربونية صلبة تُعرف باسم فحم الكوك.
يختلف التركيب الكيميائي لـ Semi Coke اعتمادًا على نوع الفحم المستخدم وظروف الكربنة. بشكل عام ، يحتوي Semi Coke على ما بين 60 ٪ و 80 ٪ من الكربون الثابتة ، و 10 ٪ إلى 30 ٪ المادة المتطايرة ، و 5 ٪ إلى 15 ٪ الرماد. محتوى الكربون الثابت أعلى من محتوى الفحم الأصلي ولكنه أقل من فحم الكوك المعدني. يحتوي Semi Coke على قيمة تسخين أقل من فحم الكوك المعدني بسبب ارتفاع محتوى المادة المتطايرة.
يتم استخدام شبه فحم الكوك في المقام الأول كعامل الوقود والتقليل في إنتاج Ferroalloys ، مثل الفيروسيليكون ، الفيرومانغانيين ، والفيروتانيوم. يتم إنتاج هذه الفيرورولويز في أفران القوس المغمورة (SAFS) ، حيث يعمل شبه فحم الكوك كمصدر للكربون ووسيلة لتقليل أكاسيد المعادن إلى المعادن المقابلة لها. إن محتوى المادة المتطايرة العالية لـ Semi Coke يجعله مناسبًا للاستخدام في SAFS ، لأنه يوفر مصدرًا لتقليل الغازات التي تساعد على تقليل أكاسيد المعادن.
فحم الكوك المعدني
فحم الكوك المعدني هو نوع من فحم الكوك الذي ينتجه غربنة الفحم عالية الرتبة ، مثل الفحم البيتوميني والأنثراسيت ، في فرن فحم الكوك. تحدث عملية الكربنة في درجات حرارة عالية ، عادة ما بين 1000 درجة مئوية و 1300 درجة مئوية ، في جو يعاني من نقص الأكسجين. هذه العملية تدفع كمية كبيرة من المادة المتطايرة وتحول الفحم إلى مادة صلبة ومسامية وعالية الكربون المعروفة باسم فحم الكوك المعدني.
التكوين الكيميائي لفحم الكوك المعدني أكثر اتساقًا واتساقًا من تشكيل فحم الكوك. يحتوي عادةً على ما بين 80 ٪ و 90 ٪ من الكربون الثابتة ، و 1 ٪ إلى 3 ٪ المادة المتطايرة ، و 5 ٪ إلى 15 ٪ الرماد. محتوى الكربون الثابت أعلى بكثير من محتوى فحم الكوك ، مما يؤدي إلى ارتفاع قيمة التدفئة وتفاعل أقل. لدى Coke المعدني محتوى أقل تقلبًا من فحم الكوك ، مما يجعله أكثر ملاءمة للاستخدام في عمليات درجات الحرارة العالية ، مثل صناعة الحديد والصلب.
يستخدم فحم الكوك المعدني في المقام الأول كعامل الوقود والتقليل في إنتاج الحديد في أفران الصهر. في هذا التطبيق ، يعمل Coke كمصدر للحرارة وعامل تقليل لتقليل خام الحديد (Fe2O3) إلى الحديد المنصهر (Fe). يوفر محتوى الكربون الثابت المرتفع لفحم الكوك المعدني الحرارة اللازمة للحفاظ على درجات الحرارة المرتفعة المطلوبة لعملية التخفيض. يضمن محتوى المادة المتطايرة المنخفضة لفحم الكوك المعدني أن يظل فحم الكوك مستقرًا ولا ينهار خلال ظروف درجات الحرارة العالية في فرن الصهر.
التطبيقات في صناعة الصلب
الفرق الأساسي بين فحم الكوك و يكمن فحم الكوك المعدني في تطبيقاتها في صناعة صناعة الصلب. يستخدم Semi Coke بشكل أساسي في إنتاج Ferroalloys في أفران القوس المغمورة ، بينما يتم استخدام فحم الكوك المعدني في أفران الصهر لإنتاج الحديد المنصهر.
يعتمد الاختيار بين فحم الكوك شبه وفحم الكوك المعدني على عدة عوامل ، بما في ذلك نوع الصلب الذي يتم إنتاجه ، والتكوين الكيميائي المطلوب ، والمتطلبات المحددة لعملية صناعة الصلب. بشكل عام ، يفضل فحم الكوك المعدني لعمليات درجات الحرارة العالية ، مثل صناعة الحديد ، نظرًا لارتفاع محتوى الكربون الثابت وتفاعلها. من ناحية أخرى ، يعد Semi Coke أكثر ملاءمة لعمليات درجات الحرارة المنخفضة ، مثل إنتاج Ferroalloy ، حيث يمكن أن يوفر محتوى المادة المتقلبة الأعلى مصدرًا لتقليل الغازات.
خاتمة
باختصار ، فحم الكوك شبه وفحم الكوك المعدني هما نوعان متميزان من فحم الكوك مع طرق الإنتاج المختلفة ، والخصائص الكيميائية ، والتطبيقات في صناعة الصلب. يتم إنتاج شبه فحم الكوك من الفحم منخفض الرتبة في مفاعلات الكربنة منخفضة الحرارة ويستخدم في المقام الأول في إنتاج Ferroalloy. يتم إنتاج فحم الكوك المعدني من الفحم عالي الرتبة في أفران الكوك ويستخدم في أفران الصهر لصناعة الحديد. يعد فهم الاختلافات بين هذين النوعين من فحم الكوك ضروريًا لتحسين استخدامها في صناعة الصلب وتحقيق التكوين الكيميائي المطلوب وخصائص منتجات الصلب النهائية.
