קולה היא שאריות פחמן מוצקות המיוצרות על ידי זיקוק הרסני של חומרים פחמניים כמו פחם, עץ ונפט. זהו מרכיב מכריע בתהליך ייצור הפלדה, המשמש גם כדלק וגם כחומר מפחית. ישנם סוגים שונים של קולה, שלכל אחד מהם המאפיינים והיישומים הייחודיים שלו. במאמר זה נחקור את ההבדלים בין קולה חצי לקולה מתכתית, תוך התמקדות בשיטות הייצור שלהם, בתכונות הכימיות והיישומים שלהם בתעשיית הפלדה.
חצי קולה
Semi Coke הוא סוג של קולה המיוצר על ידי פירוליזה של גחלים בדרגה נמוכה, כמו גחלים ליגניט ותת-ביטומיות. תהליך הפירוליזה מתרחש בכור פחמום בטמפרטורה נמוכה (LTC), שם הפחם מחומם לטמפרטורות בין 500 מעלות צלזיוס ל 700 מעלות צלזיוס בהיעדר אוויר. תהליך זה מוריד חומר נדיף וממיר את הפחם לחומר פחמימי מוצק המכונה חצי קולה.
ההרכב הכימי של קולה חצי משתנה בהתאם לסוג הפחם המשמש ובתנאי הפחמן. באופן כללי, חצי קולה מכיל בין 60% ל- 80% פחמן קבוע, 10% עד 30% חומר נדיף, ו- 5% עד 15% אפר. תכולת הפחמן הקבועה גבוהה יותר מזו של הפחם המקורי אך נמוכה מזו של קולה מתכתית. למחצה קולה יש ערך חימום נמוך יותר מאשר קולה מתכתית בגלל תכולת החומר הנדיפה הגבוהה יותר שלו.
חצי קולה משמש בעיקר כחומר דלק ומפחית בייצור סגסוגות, כמו פרוסיליקון, פרומנגן ופרוטניום. סגסוגות אלה מיוצרות בתנורי קשת שקועים (SAFS), שם חצי קולה משמש גם כמקור לפחמן ואמצעי להפחתת תחמוצות מתכת למתכות המתאימות שלהם. תכולת החומר הנדיפה הגבוהה של קולה חצי הופכת אותו מתאים לשימוש ב- SAF, מכיוון שהוא מספק מקור להפחתת גזים המסייעים להפחתת תחמוצות המתכת.
קולה מטלורגית
קולה מטלורגית היא סוג של קולה המיוצר על ידי פחמימות של גחלים בדרגה גבוהה, כמו גחלים ביטומניות ואנתרציט, בתנור קולה. תהליך הפחמן מתרחש בטמפרטורות גבוהות, בדרך כלל בין 1000 מעלות צלזיוס ל 1300 מעלות צלזיוס, באטמוספרה חסרת חמצן. תהליך זה מוריד כמות משמעותית של חומר נדיף וממיר את הפחם לחומר מוצק, נקבובי ופחמן גבוה המכונה קולה מתכתית.
ההרכב הכימי של קולה מתכתית אחידה ועקבית יותר מזו של חצי קולה. בדרך כלל הוא מכיל בין 80% ל 90% פחמן קבוע, 1% עד 3% חומר נדיף, ו- 5% עד 15% אפר. תכולת הפחמן הקבועה גבוהה משמעותית מזו של קולה למחצה, וכתוצאה מכך ערך חימום גבוה יותר ותגובה נמוכה יותר. קולה מטלורגית היא בעלת תכולת חומר נדיפה נמוכה יותר מאשר קולה למחצה, מה שהופך אותו למתאים יותר לשימוש בתהליכים בטמפרטורה גבוהה, כמו ברזל וייצור פלדה.
קולה מטלורגית משמשת בעיקר כחומר דלק ומפחית בייצור ברזל בתנורי פיצוץ. ביישום זה, קולה משמש כמקור חום וגם כחומר צמצום להפחתת עפרות ברזל (Fe2O3) לברזל מותך (Fe). תכולת הפחמן הקבועה הגבוהה של קולה מתכתית מספקת את החום הדרוש לשמירה על הטמפרטורות הגבוהות הנדרשות לתהליך ההפחתה. תכולת החומר הנדיפה הנמוכה של קולה מתכתית מבטיחה שהקולה תישאר יציבה ולא מתפרקת בתנאי הטמפרטורה הגבוהה בתנור הפיצוץ.
יישומים בייצור פלדה
ההבדל העיקרי בין חצי קולה ל קולה מטלורגית טמונה ביישומיהם בענף הפלדה. חצי קולה משמש בעיקר בייצור סגסוגות פרו בתנורי קשת שקועים, ואילו קולה מתכתית משמשת בתנורי פיצוץ לייצור ברזל מותך.
הבחירה בין קולה למחצה לקולה מטלורגית תלויה בכמה גורמים, כולל סוג הפלדה המיוצר, ההרכב הכימי הרצוי והדרישות הספציפיות של תהליך ייצור הפלדה. באופן כללי, קולה מטלורגית עדיפה על תהליכים בטמפרטורה גבוהה, כמו ייצור ברזל, בשל תכולת הפחמן הקבועה הגבוהה יותר ותגובתיות נמוכה יותר. חצי קולה, לעומת זאת, מתאים יותר לתהליכים בטמפרטורה נמוכה יותר, כמו ייצור Ferroalloy, כאשר תכולת החומר ההפכפכה הגבוהה יותר שלה יכולה לספק מקור להפחתת גזים.
מַסְקָנָה
לסיכום, קולה למחצה וקולה מטלורגית הם שני סוגים שונים של קולה עם שיטות ייצור שונות, תכונות כימיות ויישומים בתעשיית הפלדה. חצי קולה מיוצר מגחלים בדרגה נמוכה בכורים פחמניים בטמפרטורה נמוכה ומשמש בעיקר בייצור סחורות. קולה מטלורגית מיוצרת מגחלים בדרגה גבוהה בתנורי קולה ומשמשת בתנורי פיצוץ לייצור ברזל. הבנת ההבדלים בין שני סוגים אלה של קולה חיונית למיטוב השימוש בהם ביצירת פלדה ולהשגת ההרכב הכימי והמאפיינים הרצויים של מוצרי הפלדה הסופיים.
