Co je to koks?
Koks se používá jako palivo a redukční činidlo při tavení železné rudy. Vyrábí se pálením uhlí, dokud se z něj spálením nečistot nestane uhlík, aniž by se samotné uhlí spálilo. Při spotřebě koksu vzniká intenzivní teplo, ale málo kouře, takže je ideální pro tavení železa a oceli. Před rokem 1880 se ocel vyráběla pomocí dřevěného uhlí. Do roku 1920 se téměř 90 % oceli v USA vyrábělo pomocí koksu.
Procesy výroby koksu
Kokeš se vyrábí buď metodou vedlejších produktů, nebo bez využití.
Při výrobě koksu z vedlejších produktů se nečistoty vypalují při teplotě 1800-3600 stupňů Fahrenheita a zůstává téměř čistý uhlík. Používané pece nesmí připouštět žádný kyslík, aby se zabránilo reakci s jinými prvky, které by mohly zanechat nečistoty. Při koksování uhlí měkne na kapalinu, ale při ochlazení tuhne na porézní materiál. Plyny vznikající při procesu koksování se odvádějí potrubím do zařízení na vedlejší produkty, kde se mohou shromažďovat pro další použití.
Při nerekuperaci (nebo rekuperaci tepla) se pece skládají do tvaru úlu a zahřívají se shora, zatímco vzduch se přivádí dolů ke spalování. Horké odpadní plyny se posílají do kotle k výrobě páry (rekuperace tepla) nebo se nepoužívají vůbec (nerekuperace).
Vstřikování do vysoké pece
V 60. letech 20. století se při tavení oceli nebo železa ve vysoké peci začalo vstřikovat práškové uhlí. To poskytovalo dodatečnou energii ke spalování plynů a zabraňovalo vzniku oxidu železitého (rzi) a také snižovalo spotřebu koksu. Do 90. let 20. století se používání uhlí stalo normou.
Typicky příprava uhlí zahrnuje sušení a mletí uhlí na drobné částice menší než 1 mm pro vstřikování. Částice uhlí se oddělují od uvolňovaných plynů v cyklonu. Odpadní plyn a někdy i zemní plyn lze použít k dalšímu sušení uhlí, jehož vlhkost se obvykle udržuje pod 6 %. Inertní plyny se používají k minimalizaci rizika požáru nebo vznícení uhelných částic.
Kvalita uhlí
Kvalita uhlí ovlivňuje kvalitu oceli, a to jak u koksovatelného, tak ne koksovatelného uhlí. Metalurgický koks se vyrábí z černého uhlí destilačním procesem. Popel usazený uhlím musí být co nejmenší, nejlépe pod 10 % původní hmotnosti. Popel může snižovat teplotu pece a zanechávat nehořlavé materiály. Uhlí se také vybírá podle vyššího obsahu těkavé síry nebo alkálií, které napomáhají jeho dokonalejšímu spalování. V praxi však použité uhlí často závisí na dostupnosti a ceně.
Ačkoli se uhelnému průmyslu v průběhu let dostalo špatného tisku, uhlí je pro výrobu oceli nezbytné a naše civilizace je na oceli do značné míry závislá. Bez ní bychom neměli naše vozidla, vysoké budovy, spotřebiče ani mnoho nástrojů a nářadí, které každý den považujeme za samozřejmost.