Металуршки угаљ, познат и као коксни угаљ, користи се за производњу кокса, примарног извора угљеника користи се у производњи челика. Угаљ је седиментна стена која се природно јавља и настаје милионима година док се биљке и други органски материјали сахрањују и подвргавају геолошким силама. Топлота и притисак узрокују физичке и хемијске промене које резултирају угљем богатим угљеником.
Металуршки угаљ
Металуршки угаљ се разликује од термалног угља, који се користи за енергију и грејање, по садржају угљеника и способности стврдњавања. Колачење се односи на способност угља да се претвори у кокс, чисти облик угљеника који се може користити у основним кисеоничким пећима. Битуменски угаљ - који се обично класификује као металуршки разред - је тврђи и црњи. Садржи више угљеника и мање влаге и пепела од угља ниског ранга.
Ступањ угља и његова способност стврдњавања одређује се рангом угља - мером испарљиве материје и степеном метаморфизма - као и минералне нечистоће и способност угља да се топи, бубри и поново учвршћује када загрејан. Три главне категорије металуршког угља су:
- Угаљ тврдог кокса (ХЦЦ)
- Полумеки коксни угаљ (ССЦЦ)
- Угаљ за убризгавање угљена у праху (ПЦИ)
Тврди коксни угаљ попут антрацита има боља својства коксања од полумеког коксног угља, што им омогућава да скупе вишу цену. Аустралијски ХЦЦ се сматра референтном вредношћу у индустрији.
Иако се ПЦИ угаљ често не класификује као коксни угаљ, он се и даље користи као извор енергије у процесу производње челика и може делимично заменити кокс у неким високим пећима.
Израда кокса
Производња кокса је ефикасно карбонизација угља на високим температурама. Производња се обично одвија у кокс батерији која се налази у близини интегрисане челичане. У батерији су кокс пећнице сложене у редове. Угаљ се пуни у пећи и загрева у одсуству кисеоника до температура око 1.100 степени Целзијуса (2.000 степени Фахренхеита).
Без кисеоника, угаљ не гори. Уместо тога, почиње да се топи. Високе температуре испаравају нежељене нечистоће, као што су водоник, кисеоник, азот и сумпор. Ови отпадни гасови могу се сакупљати и рекуперовати као нуспроизводи или изгарати као извор топлоте.
Након хлађења, кокс се очвршћава као грудвице порозног кристалног угљеника довољно великог да га могу користити високе пећи. Читав поступак може трајати између 12 и 36 сати.
Својства својствена почетном уносу угља у великој мери утичу на крајњи квалитет произведеног кокса. Недостатак поузданог снабдевања појединачним врстама угља значи да произвођачи кокса данас често користе мешавине до 20 различитих угља како би произвођачима челика пружили конзистентан производ.
За производњу једне метричке тоне (1.000 килограма) кокса потребно је приближно 1,5 метричких тона металуршког угља.
Кокса у производњи челика
Потребне су основне кисеоничке пећи (БОФ), које чине 70% светске производње челика руде гвожђа, кокса и флукса као сировине у производњи челика.
Након што се висока пећ напаја овим материјалима, у смешу се удувава врући ваздух. Ваздух доводи до сагоревања кокса, подижући температуру на 1.700 степени Целзијуса, што оксидира нечистоће. Процес смањује садржај угљеника за 90% и резултира растопљеним гвожђем познатим као врући метал.
Затим се врући метал одводи из високе пећи и шаље у БОФ, где се додају отпадни челик и кречњак да би се добио нови челик. Остали елементи, попут молибдена, хрома или ванадијума, могу се додати за производњу различитих врста челика.
У просеку је потребно око 630 килограма кокса за производњу једне метричке тоне челика.
Ефикасност производње у процесу високе пећи у великој мери зависи од квалитета коришћених сировина. Висока пећ храњена висококвалитетним коксом захтеваће мање кокса и флукса. Употреба висококвалитетног производа заправо смањује производне трошкове и резултира бољим врућим металом.
У 2013. години је индустрија челика потрошила око 1,2 милијарде метричких тона угља. Кина је највећи светски произвођач и потрошач коксног угља, са око 527 милиона метричких тона у 2013. години. Следе Аустралија и Сједињене Државе, производећи 158 милиона, односно 78 милиона метричких тона.
Није изненађујуће што међународно тржиште коксног угља веома зависи од индустрије челика.
Главни произвођачи су БХП Биллитон, Тецк, Ксстрата, Англо Америцан и Рио Тинто.
Више од 90% укупне поморске трговине металуршким угљем отпада на пошиљке из Аустралије, Канаде и САД.
Извори
Валиа, Хардарсхан С. Производња кокса за производњу пећи у високој пећи. Жељезара.
УРЛ: ввв.стеел.орг
Светски институт за угаљ. Угаљ и челик (2007).
УРЛ: ввв.ворлдцоал.орг