Wat is cokes?
Cokes wordt gebruikt als brandstof en als reductiemiddel bij het smelten van ijzererts. Het wordt geproduceerd door steenkool te bakken tot het koolstof wordt door onzuiverheden te verbranden zonder de steenkool zelf te verbranden. Wanneer cokes wordt verbruikt, genereert het intense hitte maar weinig rook, waardoor het ideaal is voor het smelten van ijzer en staal. Vóór de jaren 1880 werd staal geproduceerd met houtskool. Tegen 1920 werd bijna 90% van het staal in de VS geproduceerd met cokes.

Cokesprocédés
Cokes wordt gemaakt met behulp van bijproducten of niet-terugwinningsmethoden.

Bij bijproductcokes worden de onzuiverheden tussen 1800-3600 graden Fahrenheit weggebakken, zodat er bijna zuivere koolstof overblijft. De gebruikte ovens mogen geen zuurstof toelaten om een reactie met andere elementen die onzuiverheden kunnen achterlaten, te vermijden. Tijdens het “coken” wordt de steenkool zacht tot een vloeistof, maar bij afkoeling stolt hij tot een poreus materiaal. De gassen die bij het cokesproces vrijkomen, worden afgevoerd naar een bijproductenfabriek waar ze voor andere toepassingen kunnen worden opgevangen.

Bij niet-terugwinning (of warmteterugwinning) worden de ovens in een bijenkorfvorm gestapeld en van bovenaf verwarmd terwijl lucht door de bodem wordt toegevoerd voor de verbranding. Hete afvalgassen worden naar een ketel gestuurd om stoom te maken (warmteterugwinning) of helemaal niet gebruikt (niet-terugwinning).

Blastoveninjectie
In de jaren zestig werd poederkool geïnjecteerd bij het smelten van staal of ijzer in een hoogoven. Dit leverde extra energie op om gassen af te branden en ijzeroxide (roest) te voorkomen, en om het cokesverbruik te verminderen. Tegen de jaren 1990 werd het gebruik van steenkool de norm.

Typisch houdt de voorbereiding van steenkool in dat steenkool wordt gedroogd en gemalen tot minuscule deeltjes van minder dan 1 mm voor injectie. De steenkooldeeltjes worden in een cycloon gescheiden van de vrijgekomen gassen. Het afvalgas, en soms aardgas, kan worden gebruikt voor het drogen van extra steenkool, die in het algemeen onder de 6% vochtgehalte wordt gehouden. Inerte gassen worden gebruikt om het risico van brand of ontbranding van de kooldeeltjes tot een minimum te beperken.

Kwaliteit van steenkool
In cokes of niet-cokes is de kwaliteit van de steenkool van invloed op de kwaliteit van het staal. Metallurgische cokes wordt gemaakt van bitumineuze kolen door middel van een destillatieproces. De door de kolen afgezette as moet tot een minimum worden beperkt, bij voorkeur tot minder dan 10% van de oorspronkelijke massa. De as kan de oventemperaturen verlagen en onbrandbare materialen achterlaten. Steenkool wordt ook gekozen op grond van een hoger gehalte aan vluchtige zwavel of alkali, waardoor het vollediger kan branden. In de praktijk hangt de gebruikte steenkool echter vaak af van de beschikbaarheid en de prijs.

Hoewel de steenkoolindustrie in de loop der jaren wat slechte pers heeft gekregen, is steenkool essentieel voor de staalproductie, en onze beschaving is sterk afhankelijk van staal. Zonder staal zouden we niet beschikken over onze voertuigen, hoge gebouwen, apparaten, of veel van de gereedschappen en gebruiksvoorwerpen die we als vanzelfsprekend beschouwen elke dag.