Koks on tahke süsinikku sisaldav jääk, mis tekib süsinikku sisaldavate materjalide, nagu kivisüsi, puit ja nafta, destruktiivsel destilleerimisel. See on terase tootmisprotsessis ülioluline koostisosa, toimides nii kütuse kui ka redutseerijana. Koksi on erinevat tüüpi, millest igaühel on ainulaadsed omadused ja kasutusala. Selles artiklis uurime erinevusi poolkoksi ja metallurgilise koksi vahel, keskendudes nende tootmismeetoditele, keemilistele omadustele ja rakendustele terasetööstuses.
Poolkoks
Poolkoks on teatud tüüpi koks, mida toodetakse madala astme kivisöe, näiteks pruunsöe ja subbituminoossete söe pürolüüsi teel. Pürolüüsiprotsess toimub madala temperatuuriga karboniseerimisreaktoris (LTC), kus sütt kuumutatakse õhu puudumisel temperatuurini 500–700 °C. See protsess tõrjub lenduvaid aineid ja muudab söe tahkeks süsinikmaterjaliks, mida nimetatakse poolkoksiks.
Poolkoksi keemiline koostis varieerub sõltuvalt kasutatava söe tüübist ja karboniseerimistingimustest. Tavaliselt sisaldab poolkoks 60–80% fikseeritud süsinikku, 10–30% lenduvat ainet ja 5–15% tuhka. Fikseeritud süsinikusisaldus on kõrgem kui algsel kivisöel, kuid madalam kui metallurgilisel koksil. Poolkoksil on kõrgem lenduvate ainete sisalduse tõttu madalam kütteväärtus kui metallurgilisel koksil.
Poolkoksi kasutatakse peamiselt kütuse ja redutseeriva ainena ferrosulamite (nt ferrosiliitsiumi, ferromangaani ja ferrotaaniumi) tootmisel. Neid ferrosulamid toodetakse sukelkaarahjudes (SAF), kus poolkoks on nii süsinikuallikas kui ka vahend metallioksiidide redutseerimiseks vastavateks metallideks. Poolkoksi kõrge lenduvate ainete sisaldus muudab selle sobivaks kasutamiseks SAF-ides, kuna see on redutseerivate gaaside allikas, mis aitab vähendada metallioksiide.
Metallurgiline koks
Metallurgiline koks on teatud tüüpi koks, mida toodetakse kõrgekvaliteediliste söe, näiteks bituumen- ja antratsiitkivisöe karboniseerimisel koksiahjus. Karboniseerimisprotsess toimub kõrgel temperatuuril, tavaliselt vahemikus 1000 °C kuni 1300 °C, hapnikuvaeses atmosfääris. See protsess eemaldab märkimisväärse koguse lenduvaid aineid ja muudab söe tahkeks, poorseks ja suure süsinikusisaldusega materjaliks, mida tuntakse metallurgilise koksina.
Metallurgilise koksi keemiline koostis on ühtlasem ja ühtlasem kui poolkoksil. Tavaliselt sisaldab see 80–90% fikseeritud süsinikku, 1–3% lenduvat ainet ja 5–15% tuhka. Fikseeritud süsinikusisaldus on poolkoksi omast oluliselt kõrgem, mille tulemuseks on kõrgem kütteväärtus ja madalam reaktsioonivõime. Metallurgilise koksi lenduvate ainete sisaldus on madalam kui poolkoksil, mistõttu on see sobivam kasutamiseks kõrgtemperatuurilistes protsessides, nagu raua- ja terasetootmine.
Metallurgilist koksi kasutatakse peamiselt kütusena ja redutseeriva ainena raua tootmisel kõrgahjudes. Selles rakenduses toimib koks nii soojusallika kui ka redutseerijana rauamaagi (Fe2O3) redutseerimiseks sularauaks (Fe). Metallurgilise koksi kõrge fikseeritud süsinikusisaldus tagab redutseerimisprotsessiks vajalike kõrgete temperatuuride säilitamiseks vajaliku soojuse. Metallurgilise koksi madal lenduvate ainete sisaldus tagab, et koks püsib stabiilsena ega lagune kõrgahju kõrge temperatuuri tingimustes.
Rakendused terasetööstuses
Peamine erinevus poolkoksi ja metallurgilist koksi kasutatakse terasetööstuses. Poolkoksi kasutatakse peamiselt ferrosulamite tootmisel sukelkaarahjudes, metallurgilist koksi aga kõrgahjudes sularaua tootmiseks.
Valik poolkoksi ja metallurgilise koksi vahel sõltub mitmest tegurist, sealhulgas toodetava terase tüübist, soovitud keemilisest koostisest ja terase tootmisprotsessi erinõuetest. Üldiselt eelistatakse metallurgilist koksi kõrge temperatuuriga protsessides, näiteks rauatootmises, selle suurema fikseeritud süsinikusisalduse ja madalama reaktsioonivõime tõttu. Poolkoks seevastu sobib paremini madalama temperatuuriga protsessideks, näiteks ferrosulami tootmiseks, kus selle suurem lenduvate ainete sisaldus võib olla redutseerivate gaaside allikaks.
Järeldus
Kokkuvõttes on poolkoks ja metallurgiline koks kaks erinevat tüüpi koksi, millel on erinevad tootmismeetodid, keemilised omadused ja rakendused terasetööstuses. Poolkoksi toodetakse madala astme kivisöest madala temperatuuriga karboniseerimisreaktorites ja seda kasutatakse peamiselt ferrosulami tootmisel. Metallurgilist koksi toodetakse kõrgekvaliteedilisest kivisöest koksiahjudes ja seda kasutatakse kõrgahjudes raua valmistamisel. Nende kahe koksitüübi erinevuste mõistmine on oluline nende kasutamise optimeerimiseks terase valmistamisel ning terase lõpptoodete soovitud keemilise koostise ja omaduste saavutamiseks.
