¿Qué es el coque?
El coque se utiliza como combustible y agente reductor en la fusión del mineral de hierro. Se produce cociendo el carbón hasta convertirlo en carbón quemando las impurezas sin quemar el propio carbón. Cuando el coque se consume, genera un calor intenso pero poco humo, lo que lo hace ideal para la fundición del hierro y el acero. Antes de la década de 1880, el acero se producía con carbón vegetal. En 1920, casi el 90% del acero estadounidense se producía con coque.
Procesos del coque
El coque se fabrica con métodos de subproductos o sin recuperación.
En el coque de subproductos, las impurezas se cuecen a una temperatura de entre 1800 y 3600 grados Fahrenheit para dejar un carbón casi puro. Los hornos utilizados no deben admitir oxígeno para evitar la reacción con otros elementos que podrían dejar impurezas. A medida que el carbón se «coquea» se ablanda hasta convertirse en líquido, pero se solidifica hasta convertirse en un material poroso al enfriarse. Los gases producidos en el proceso de coque se conducen a una planta de subproductos donde pueden recogerse para otros usos.
En la no recuperación (o recuperación de calor), los hornos se apilan en forma de colmena y se calientan por la parte superior mientras el aire se introduce por la parte inferior para la combustión. Los gases residuales calientes se envían a una caldera para crear vapor (recuperación de calor) o no se utilizan en absoluto (no recuperación).
Inyección en altos hornos
En la década de 1960 se inyectó carbón pulverizado al fundir acero o hierro en un alto horno. Esto proporcionaba energía adicional para quemar los gases y evitar el óxido de hierro (oxidación), además de reducir el consumo de coque. En la década de 1990, el uso del carbón se convirtió en la norma.
Típicamente, la preparación del carbón implica el secado y la molienda del carbón hasta obtener partículas diminutas de menos de 1 mm para su inyección. Las partículas de carbón se separan de los gases liberados en un ciclón. El gas residual, y a veces el gas natural, pueden utilizarse para secar el carbón adicional, que generalmente se mantiene por debajo del 6% de humedad. Se utilizan gases inertes para minimizar el riesgo de incendio o ignición de las partículas de carbón.
Calidad del carbón
Tanto en el coque como en el carbón sin coque, la calidad del carbón afecta a la calidad del acero. El coque metalúrgico se fabrica a partir de carbones bituminosos mediante un proceso de destilación. Las cenizas depositadas por el carbón deben mantenerse al mínimo, preferiblemente por debajo del 10% de la masa original. Las cenizas pueden reducir la temperatura del horno y dejar materiales incombustibles. Los carbones también se eligen por su mayor cantidad de azufre volátil o su contenido en álcalis, lo que ayuda a que arda más completamente. En la práctica, sin embargo, el carbón utilizado suele depender de la disponibilidad y el precio.
Aunque la industria del carbón ha tenido mala prensa a lo largo de los años, el carbón es esencial para la producción de acero, y nuestra civilización depende en gran medida del acero. Sin él no tendríamos nuestros vehículos, edificios altos, electrodomésticos o muchas de las herramientas y utensilios que damos por sentado cada día.