Ce este cocsul?
Cocsul este folosit ca și combustibil și ca agent de reducere la topirea minereului de fier. Este produs prin coacerea cărbunelui până când acesta devine carbon prin arderea impurităților fără a arde cărbunele în sine. Atunci când este consumat, cocsul generează căldură intensă, dar puțin fum, ceea ce îl face ideal pentru topirea fierului și a oțelului. Înainte de anii 1880, oțelul era produs cu ajutorul cărbunelui de lemn. Până în 1920, aproape 90% din oțelul din SUA era produs folosind cocs.

Procesele de producere a cocsului
Cocsul este fabricat fie prin metode de subprodus, fie prin metode de nerecuperare.

În cazul cocsului de subprodus, impuritățile sunt coapte la temperaturi cuprinse între 1800-3600 grade Fahrenheit pentru a lăsa carbon aproape pur. Cuptoarele folosite nu trebuie să admită oxigen pentru a evita reacția cu alte elemente care ar putea lăsa impurități. Pe măsură ce cărbunele este „cocsat”, acesta se înmoaie până devine lichid, dar se solidifică într-un material poros la răcire. Gazele produse în procesul de cocsificare sunt dirijate către o instalație de producere a subproduselor, unde pot fi colectate pentru alte utilizări.

În cazul nerecuperării (sau al recuperării căldurii), cuptoarele sunt stivuite în formă de stup și sunt încălzite de sus, în timp ce aerul este introdus prin partea de jos pentru ardere. Gazele reziduale fierbinți sunt trimise la un cazan pentru a crea abur (recuperare de căldură) sau nu sunt folosite deloc (nerecuperare).

Injectarea în furnale înalte
În anii ’60 a apărut injectarea de cărbune pulverizat la topirea oțelului sau a fierului într-un furnal înalt. Aceasta a furnizat energie suplimentară pentru a arde gazele și a preveni oxidul de fier (rugina), precum și pentru a reduce consumul de cocs. Până în anii 1990, utilizarea cărbunelui a devenit norma.

În mod obișnuit, prepararea cărbunelui presupune uscarea și măcinarea cărbunelui în particule mici, de mai puțin de 1 mm, pentru injectare. Particulele de cărbune sunt separate de gazele eliberate într-un ciclon. Gazele reziduale și, uneori, gazul natural, pot fi utilizate pentru uscarea cărbunelui suplimentar, care este, în general, menținut sub 6% umiditate. Gazele inerte sunt folosite pentru a minimiza riscul de incendiu sau de aprindere a particulelor de cărbune.

Calitatea cărbunelui
În cazul cărbunelui cocsificat sau necocsificat, calitatea cărbunelui afectează calitatea oțelului. Cocsul metalurgic se obține din cărbuni bituminoși printr-un proces de distilare. Cenușa depusă de cărbune trebuie să fie menținută la un nivel minim, de preferință sub 10% din masa inițială. Cenușa poate scădea temperaturile cuptoarelor și poate lăsa materiale incombustibile. Cărbunele este, de asemenea, ales pentru o cantitate mai mare de sulf volatil sau de conținut alcalin care îl ajută să ardă mai complet. În practică, însă, cărbunele folosit depinde adesea de disponibilitate și de preț.

Deși industria cărbunelui a avut parte de o presă negativă de-a lungul anilor, cărbunele este esențial pentru producția de oțel, iar civilizația noastră este puternic dependentă de oțel. Fără el nu am avea vehiculele noastre, clădirile înalte, aparatele electrocasnice sau multe dintre uneltele și ustensilele pe care le luăm de la sine în fiecare zi.

.