コークスは、空気がない場合に石炭または他の炭素質材料の熱分解によって生成される多孔質の炭素豊富な材料です。炭化として知られるこのプロセスは、揮発性成分を追い出し、原材料を固体で高炭素燃料と還元剤に変換します。コークスは主に冶金プロセス、特に鉄鋼生産で使用されています。特に、そのユニークな特性により、ブラスト炉運用に不可欠なコンポーネントがあります。
の生産 冶金コークスは 通常、高温（約1000〜1200°C）のコークスオーブンで数時間加熱されるbit青炭の使用を伴います。結果として得られるコークスは、その高い炭素含有量（約80〜90％）、低い灰分、および多孔質構造によって特徴付けられます。これは、爆風炉で燃料と構造の両方のサポートを提供する能力に寄与します。
冶金コークスは、鉄を作るプロセスにおいていくつかの重要な機能を果たしています。第一に、それは燃料として機能し、鉄鉱石の減少に必要な高温を維持するために必要な熱を提供します。第二に、それは還元剤として機能し、鉱石の酸化鉄を溶融鉄に変換する化学反応を促進します。最後に、コーラは爆風炉内で構造的なサポートを提供し、鉄製造プロセス中に材料とガスの適切な流れを可能にします。
冶金コークスは 、鉄および鉄鋼産業で重要な役割を果たしています。そこでは、主に爆風炉の燃料および還元剤として使用されています。これらの炉では、コーラを鉄鉱石と石灰岩と混合して、溶融鉄とスラグを生成します。コークスの高い炭素含有量は、鉄酸化物を元素鉄に還元するために必要な熱を提供しますが、その多孔質構造により、炉内のガスと材料の効率的な流れが可能になります。
鉄の製造における主要な役割に加えて、冶金コークスは、フェロクロミウム、フェロマンガン語、フェロシリコンなどのフェロロロイの生産にも使用されます。これらの合金は、コーラが還元剤と熱源の両方として機能する水没したアーク炉で生産されています。フェロロイ生産におけるコーラの使用は、原材料の融解点を下げ、削減プロセスを促進し、全体的な効率を改善するのに役立ちます。
冶金コークスのもう1つの重要な用途は、アルミニウム、亜鉛、鉛などの非鉄金属の生産です。これらのプロセスでは、コークスは、回転キルン、焼結植物、およびその他の高温操作の燃料および還元剤としてよく使用されます。コークスのユニークな特性は、これらのアプリケーションに理想的な選択となります。これは、望ましい反応を促進するために必要な熱と化学反応性の両方を提供するためです。
冶金プロセスでの使用を超えて、Cokeは、活性炭、カーボンブラック、その他の炭素ベースの材料の生産など、さまざまな産業用途でも採用されています。これらの製品は、水処理、空気浄化、ゴム製造など、幅広い産業で使用されており、独自の特性が多数の用途で不可欠なコンポーネントになります。
冶金コークスの生産は、適切な石炭飼料の選択と準備から始まります。 bit青炭は、揮発性物質、固定炭素、灰分のバランスの取れた混合物を含む最適なコーキング特性のために、コーラの生産の主な選択です。これらの特性により、炭化プロセス中にコヒーレントで多孔質のコーラ構造が形成されます。
炭化の前に、石炭を押しつぶしてブレンドして、一貫した粒子のサイズと組成を実現します。このステップは、コークスオーブンでの均一な加熱とコーキングを保証するため、非常に重要です。その後、準備された石炭は、炭化に必要な高温に耐えるために、難治性材料が裏打ちされた特殊なチャンバーであるコークスオーブンに充電されます。
炭化プロセスでは、1000〜1200°Cの範囲の温度で数時間の範囲の空気がない場合に石炭を加熱することが含まれます。このプロセスは、水、炭化水素、ガスなどの揮発性成分を駆動し、固体の高炭素材料を残します。炭化プロセスは、ビーハイブ、スロット、チャンバーオーブンなど、それぞれ独自のデザインと運用特性を備えたさまざまなタイプのコークスオーブンで実行できます。
炭化プロセスが完了すると、コーラはオーブンから除去され、一連の治療後プロセスにさらされます。これらには、クエンシング、スクリーニング、粉砕が含まれる場合があります。これは、コークスの物理的特性を改善し、冶金用途での使用のために準備するのに役立ちます。最終製品は、その高い炭素含有量、低い灰含有量、多孔質構造を特徴とする高品質の冶金コークスであり、鉄と鋼の生産に不可欠な成分となっています。
冶金コークスの品質は、さまざまな冶金プロセス、特に爆風炉とフェロロイ生産でのパフォーマンスに不可欠です。 Cokeがこれらのアプリケーションの特定の要件を確実に満たすようにするために、いくつかの品質基準と仕様が確立されています。これらの標準は、物理的および化学的特性を含む、コークスの品質のさまざまな側面、および冶金活動での使用中の行動に対処しています。
冶金コークスで最も広く認識されている基準の1つは、ISO 18893：2004です。これは、鉄および鋼製の生産で使用されるコーラの包括的な仕様を提供します。この標準は、その化学組成、物理的特性、機械的強度など、コーラの品質のさまざまな側面をカバーしています。この基準で扱われている重要なパラメーターには、コーラの灰含有量、揮発性物質、固定炭素、硫黄含有量、穀物サイズ分布が含まれます。
ISO標準に加えて、他のいくつかの組織が、米国テストおよび材料協会（ASTM）や国際標準化機関（ISO）などのコーラの品質仕様を確立しています。これらの仕様は、多くの場合、要件がわずかに異なりますが、一般にコークスの品質の同様の側面に対処します。たとえば、ASTM D3892-19は、化学組成、物理的特性、機械的強度など、冶金プロセスで使用されるコーラの一連の仕様を提供します。
冶金のコーラが指定された品質基準を満たしていることを確認することが、冶金作業で最適なパフォーマンスに不可欠です。高品質のコークスは、低灰分、低揮発性物質、高固定炭素、適切な機械的強度など、化学的および物理的特性のバランスの取れた混合物を所有する必要があります。これらの特性により、コーラは、爆発炉やその他の冶金プロセスにおける燃料、還元剤、および構造的サポートとしての役割を効果的に実行できるようになります。
冶金コークスの生産と使用は、主に炭化プロセス中に生成された排出と副産物、およびそれに続く冶金活動のために、環境と健康の大きな影響を及ぼします。これらの影響には、大気汚染、温室効果ガスの排出、およびTAR、アンモニア、石炭ガスなどの廃棄物の生成が含まれます。これらの環境および健康の懸念に対処することは、鉄および鉄鋼業界で持続可能な慣行を促進し、コークスの生産と使用の生態学的フットプリントを最小限に抑えるために重要です。
大気汚染は、コーラの生産と使用に関連する大きな懸念事項です。炭化プロセスは、さまざまな揮発性有機化合物（VOC）、粒子状物質、およびその他の有害物質を生成します。これらは、大気質の低下に寄与し、労働者や近くのコミュニティに健康リスクをもたらします。これらの影響を緩和するために、最新のコークスオーブンバッテリーには、ウェットおよびドライクンチングシステム、ガス洗浄ユニット、副産物回復プラントなどの高度な排出制御技術が装備されています。これらの技術は、排出量を最小限に抑え、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの貴重な副産物を回復するのに役立ちます。
温室効果ガスの排出は、冶金のコークスの生産と使用に関連するもう1つの重要な懸念事項です。炭化プロセスとその後の冶金作業はエネルギー集約型であり、大量の二酸化炭素（CO2）およびその他の温室効果ガスを大気中に放出します。これらの排出量を削減するために、鉄鋼業界は、代替削減剤の使用、プロセス効率の改善、炭素捕獲および貯蔵（CCS）ソリューションの実装など、エネルギー効率の高い技術と実践をますます採用しています。さらに、業界は、バイオベースの原料と再生可能エネルギー源を使用して、冶金コークスを部分的に置き換え、その二酸化炭素排出量をさらに削減する可能性を調査しています。
結論として、冶金のコークス生産と使用に関連する環境および健康に関する考慮事項に対処することは、鉄および鉄鋼業界で持続可能な慣行を促進するために不可欠です。高度な排出制御技術を採用し、プロセスの効率を改善し、代替の原料とエネルギー源を探索することにより、業界は生態学的フットプリントを最小限に抑え、気候変動と人間の健康を保護するための世界的な取り組みに貢献できます。
