Che cos’è il coke?
Il coke è usato come combustibile e agente riducente nella fusione del minerale di ferro. Viene prodotto cuocendo il carbone fino a farlo diventare carbonio, bruciando le impurità senza bruciare il carbone stesso. Quando il coke viene consumato, genera un calore intenso ma poco fumo, il che lo rende ideale per la fusione del ferro e dell’acciaio. Prima del 1880, l’acciaio veniva prodotto usando il carbone di legna. Nel 1920, quasi il 90% dell’acciaio degli Stati Uniti era prodotto usando il coke.

Processi di coke
Il coke è fatto sia con metodi di recupero che di sottoprodotto.

Nel coke di sottoprodotto, le impurità sono cotte a 1800-3600 gradi Fahrenheit per lasciare carbonio quasi puro. I forni utilizzati non devono ammettere ossigeno per evitare la reazione con altri elementi che potrebbero lasciare impurità. Quando il carbone viene “cotto”, si ammorbidisce fino a diventare liquido, ma si solidifica in un materiale poroso quando si raffredda. I gas prodotti nel processo di coke sono convogliati in un impianto di sottoprodotti dove possono essere raccolti per altri usi.

Nel non recupero (o recupero di calore), i forni sono impilati ad alveare e riscaldati dall’alto mentre l’aria viene immessa attraverso il fondo per la combustione. I gas di scarto caldi sono inviati a una caldaia per creare vapore (recupero di calore) o non sono usati affatto (non recupero).

Iniezione in altoforno
Negli anni ’60 si è vista l’iniezione di carbone polverizzato durante la fusione dell’acciaio o del ferro in un altoforno. Questo forniva energia aggiuntiva per bruciare i gas e prevenire l’ossido di ferro (ruggine), oltre a ridurre il consumo di coke. Negli anni ’90 l’uso del carbone è diventato la norma.

In genere la preparazione del carbone comporta l’essiccazione e la macinazione del carbone in particelle minuscole di meno di 1 mm per l’iniezione. Le particelle di carbone sono separate dai gas rilasciati in un ciclone. Il gas di scarico, e a volte il gas naturale, possono essere usati per asciugare altro carbone, che viene generalmente mantenuto sotto il 6% di umidità. I gas inerti sono usati per minimizzare il rischio di incendio o di accensione delle particelle di carbone.

Qualità del carbone
Nel carbone coke o non coke, la qualità del carbone influenza la qualità dell’acciaio. Il coke metallurgico è fatto dai carboni bituminosi con un processo di distillazione. La cenere depositata dal carbone deve essere mantenuta al minimo, preferibilmente sotto il 10% della massa originale. La cenere può abbassare le temperature del forno e lasciare materiali non combustibili. I carboni vengono scelti anche per una maggiore quantità di zolfo volatile o contenuto di alcali che lo aiuta a bruciare più completamente. In pratica, comunque, il carbone usato dipende spesso dalla disponibilità e dal prezzo.

Anche se l’industria del carbone ha avuto una cattiva stampa nel corso degli anni, il carbone è essenziale per la produzione dell’acciaio, e la nostra civiltà dipende fortemente dall’acciaio. Senza di esso non avremmo i nostri veicoli, gli edifici alti, gli elettrodomestici o molti degli strumenti e degli utensili che diamo per scontati ogni giorno.

Il carbone è essenziale per la produzione dell’acciaio.