زغال کک در طبیعت نیز موجود می باشد ولی برای استفاده از آن در صنعت، باید از شکل سنتز شده ی آن توسط فرآیند پخت و تقطیر آهسته ی زغال سنگ در فشار و حرارت بالا استفاده کرد که این ذغال تهیه شده در هنگام سوخته شدن گرمای شدیدتری نسبت به زغال سنگ از خود ایجاد می کند.
زغال کک امروزه به عنوان جایگزینی ایده آل برای زغال سنگ در صنعت فولادسازی و ذوب سنگ آهن مورد استفاده قرار می گیرد به طوری که ساخت انواع پروفیل آهنی و فولادی بدون استفاده از آنها تقریبا امکان پذیر نیست.
تفاوت ذغال کک و ذغال سنگ
زغال سنگ یک سوخت فسیلی جامد و طبیعی است که از معروف ترین منابع انرژی بوده و حاوی مقدار زیادی کربن می باشد. با این حال زغال کک به دلیل تفاوت در میزان کربن نسبت به ذغال سنگ، بعد ازسوختن حرارت بالاتری از خود ایجاد می کند که این عامل منجر به بالا رفتن مقاومت آن دربرابر عوامل مکانیکی می شود درواقع در زمان تبدیل زغال سنگ به ذغال کک، ناخالصی ها از ذغال حذف شده و سطح متخلخل ایجاد شده برای افزایش حرارت در زمان سوخت بسیار مناسب می باشد. زغال کک (زغال سنگ متالورژیک) از اصلی ترین مواد برای تولید فولاد می باشد و انواع مختلفی از زغال سنگ ها مانند زغال قهوه ای یا لیگنیت و آنتراسیت در تولید کک مورد استفاده قرار می گیرند. از ویژگی های متمایز کننده ی کک نسبت به زغال سنگ در صنعت فولاد سازی، قابلیت قالب گیری آن می باشد.
درواقع زغال کک را تنها می توان با تزریق به کوره برای تولید انرژی به عنوان سوخت استفاده کرد درصورتی که با سوزاندن ذغال سنگ می توان آن را به عنوان منبع تولید برق و انرژی نیز مورد استفاده قرار داد.
همچنین به دلیل اینکه ذغال کک حاوی مقدار زیادی کربن می باشد، در زمان سوختن در دمای۳۸۰۰ درجه سانتی گراد، از خود انرژی زیادی آزاد می کند با این حال ذغال کک حاوی مقدار بیشتری خاکستر می باشد که همین عامل می تواند منجر به کاهش ارزش آن به عنوان یک محصول مصرفی شود. از طرفی زغال سنگ به دلیل درصد کمتر کربن در زمان سوختن علاوه بر اینکه انرژی کمتری تولید می کند، دوده و دی اکسید کربن نیز از خود به جای می گذارد. همچنین از نظر قیمت، کک گران تر از زغال سنگ است زیرا برای تولید کک به مواد اولیه بیشتری نیاز می باشد.
ویژگی های ذغال کک
از ویژگی های کک حاصل از زغال سنگ رنگ خاکستری، سختی و تخلخل بالای آن است. فرآیند تولید ذغال کک در دمای بالاتر از ۶۰۰ درجه سانتی گراد صورت می گیرد که منجر به ایجاد زغال متراکم و سیاه با درصد بالایی از گرافیت (کربن) و خاکستر می شود که ارزش حرارتی بالایی دارد در واقع هرچه درصد کربن موجود در کک بیشتر باشد، ارزش حرارتی ذغال بالاتر می شود و درصد خاکستر و گوگرد موجود در کک متالورژیک شده به طور خطی به ذغال سنگ مورد استفاده برای تولید بستگی دارد.
فرآیند تهیه ی ذغال کک
در تهیه ی ذغال کک، زغال سنگ در دما و فشار بالا نرم و ذوب شده و درغیاب هوا با از بین رفتن تمام ناخالصی ها به کربن خالص و متخلخل تبدیل می شود و کک را تولید می کند.
در واقع تهیه ی ذغال کک طی فرآیند کربنیزاسیون صورت می گیرد به این طریق که زغال سنگ هایی با مواد فرار متفاوت با یکدیگر مخلوط شده و در کوره های دما بالا (۱۰۰۰-۱۱۰۰درجه سانتی گراد)، در غیاب اکسیژن برای مدت ۳۲-۳۶ ساعت قرار می گیرند و با حذف مواد فرار، به زغال سیاه و متخلخل با نام زغال کک با درصد بالایی از کربن تبدیل می شوند. سپس آنها را برای تولید فولاد به کوره های مخصوص دما بالا منتقل می کنند.
در واقع فرآیند کک سازی در غیاب اکسیژن صورت می گیرد به این دلیل که بدون حضور اکسیژن، زغال سنگ سوخته نمی شود بلکه شروع به ذوب کرده و ناخالصی های آن بی ثبات می شوند و یا به صورت گاز خارج شده و بازیابی می شوند و یا به عنوان منبع گرما سوخته می شوند. بعد از این مرحله کک خنک شده و به صورت توده های متخلخل توسط کوره های انفجار مورد استفاده قرار می گیرد.
درنهایت باید توجه کرد که مرغوبیت و خواص زغال‌کک وابسته به خواص زغال‌سنگ آن می باشد به همین دلیل بر اساس ماده اولیه کک تولیدشده یکی از سه نوع زیر است:
- کک دانه‌ای
- کک اسفنجی
- کک سوزنی
کاربرد ذغال کک
انواع ذغال کک درکوره های بلند به عنوان منبع انرژی گرمایی، احیا کننده ی سنگ آهن، ایجادکننده تخلخل برای عبور گازهای احیاکننده و کربوره کردن چدن مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین این کک ها به عنوان سوخت در کوره های کوپل و صنعت ریخته گری و فولاد سازی نیز مصرف می شوند.
در واقع در صنعت فولاد زغال سنگ به صورت غیرمستقیم استفاده می شود به این صورت که زغال سنگ را در کوره می‌سوزانند تا کک زغال ایجاد شود. سپس کک زغال سنگ بعد از آماده شدن، برای ذوب سنگ آهن و تولید انواع فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد و درنهایت گاز آمونیاک حاصل از کک، برای تولید نمک آمونیاک، کود و اسید نیتریک استفاده می‌شود.
استفاده از ذغال کک در صنعت فولادسازی
استفاده از ذغال سنگ از دیرباز تحت تاثیر تفکرات منفی بوده اما به دلیل اینکه تمدن بشر به شدت به تولیدات انواع آهن وابسته است، استفاده از آن در صنعت غیر قابل اجتناب می باشد.
فولاد به کمک سوختن زغال سنگ تولید می شود به طوری که امروزه برخی تولید کنندگان بر این باورند که تولید پروفیل های فولادی همچنان به وجود ذغال سنگ وابسته می باشد. درواقع ذغال سنگ یک عنصر اساسی در تولید فولاد محسوب می شود که با تولید یک منبع انرژی قابل اعتماد و مقرون به صرفه، به صنایع دیگری مانند پزشکی، حمل و نقل، کشاورزی و … در ارائه ی کالا و خدمات کمک شایانی کرده است. با این حال امروزه استفاده از زغال کک به منظور بهبود روش های تولید بیشتر مورد توجه تولید کنندگان قرار گرفته است. درواقع استفاده از زغال کک در صنعت فولاد سازی به دلیل اینکه انرژی بالاتری نسبت به زغال سنگ ایجاد می کند محبوبیت بیشتری پیدا کرده است.
می‌توان گفت کک بهترین نوع سوخت برای استفاده در کوره در کارخانه‌های ذوب‌آهن به شمار می‌رود بعبارتی کک وقتی می‌سوزد منجر به احیا شدن سنگ آهن می شود که منجر به جدا شدن اکسیژن از اکسید آهن موجود در سنگ‌آهن می‌شود در واقع هنگامی که از زغال کک به جای زغال سنگ در صنعت فولاد سازی استفاده می شود، گرمای شدید و دود کمی ایجاد می شود که برای ذوب آهن و فولاد ایده‌آل است و همچنین در کوره به عنوان پشتیبان برای آهن به سرباره ها و فلز اجازه ی تخلیه در کوره را داده و گاز های حاصله را به سمت بالا هدایت می کند.
درواقع در صنعت فولاد از دو نوع ذغال سنگ کک و زغال سنگ غیر کک استفاده می شود که کیفیت آنها به شدت بر تولید محصولات فولادی مانند پروفیل و لوله های فولادی با کیفیت بالا تاثیر گذار خواهد بود. درواقع درصد خاکستر ذغال باید کمتر از ۱۰ درصد جرم اصلی آن باشد و بتواند مواد غیر قابل احتراق را در خود جای دهد. استفاده از ذغال کک در صنعت به در دسترسی و قیمت آن بستگی دارد و با توجه به تفکرات منفی که در مورد زغال سنگ وجود دارد، باز هم به عنوان منبع اصلی سوخت در صنعت فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال درصد زیادی از این انتقادات درست هستند و نیاز به بررسی بیشتر برای بهبود عملکرد آن در صنعت فولاد دارند.
تاثیر قیمت فولاد بر ذغال کک
استفاده از زغال کک و یا ذغال سنگ می تواند بر کیفیت قطعات فولادی تولید شده به شدت تاثیر گذار باشد با این حال استفاده از هرکدام در صنعت به در دسترس بودن و قیمت آن بستگی دارد. در سال های گذشته تاثیر قیمت آهن و فولاد بر فروش زغال سنگ کاملا در صنایع فولاد سازی مشهود بوده است و همیشه انتقاداتی را از طرف تولید کنندگان زغال سنگ به دلیل پایین بودن قیمت آن نسبت به اهمیت ذغال سنگ در صنعت فولادسازی به همراه داشته است.
جمع بندی
تمدن ما به شدت به فولاد متکی است و صنعت فولاد از جمله مهم ترین صنایع جهان محسوب می شود که از ارکان اصلی آن استفاده از منبع سوختی قابل اطمینان مانند زغال سنگ و یا مشتقات آن می باشد. امروزه بیش از ۷۰ درصد مشتقات فولادی به کمک ذغال سنگ تولید می شوند که استفاده از منبع جایگزین مناسب برای این سوخت می تواند تحولی عظیم در صنایع فولادی ایجاد کند.
استفاده از سوخت فسیلی و تجدید ناپذیری به اسم زغال سنگ در صنعت فولاد به هزاران سال قبل و همزمان با رشد انقلاب صنعتی بر می گردد که امروزه استفاده از آن به یکی از چالش‌های جنجالی و بحث‌برانگیز تبدیل شده است.
درواقع اثرات زیان‌باری که استفاده از زغال سنگ برای محیط زیست و سلامت انسان به همراه دارد، منجر شده است که کشورهای پیشرفته به دنبال کاهش یا حذف این سوخت فسیلی باشند. از طرفی استفاده بیش ازحد از این منبع تجدید ناپذیر منجر به نابود شدن منبع آن از روی کره ی زمین می شود به همین منظور یک راه‌حل برای کاهش یا از بین بردن گازهای منتشرشده در فرآیند فولادسازی، بازیافت فولاد و تولید برخی محصولات، مثل قوطی‌های فولادی و پروفیل توسط آن است.
با این حال امروزه استفاده از زغال کک در صنعت فولاد بسیار گسترده است. به طوری که بیش از ۷۰ درصد محصولات فولادی جهان با زغال کک تولید می‌شود و استخراج این سوخت فسیلی، هنوز هم یک سرمایه‌گذاری پرسود محسوب می‌شود.
این مطلب بدون برچسب می باشد.
ثبت دیدگاه