Кокс – це паливо, що використовується в процесі виробництва сталі, яке утворюється при нагріванні вугілля за відсутності повітря.
Міф: процес виробництва коксу дуже складний і не може бути зрозумілий нікому, окрім науковця або інженера.
Реальність: виробництво коксу включає низку різних процесів. Розуміння цих процесів допомагає зрозуміти природу проблеми забруднення повітря. Ці процеси можна розбити на складові та пояснити простими словами.
Кокс виробляється шляхом нагрівання вугілля при високих температурах протягом тривалого часу. Це нагрівання називається “термічною дистиляцією” або “піролізом”. Для виробництва коксу, який буде використовуватися в доменних печах, вугілля зазвичай піддають термічній перегонці протягом 15-18 годин, але процес може тривати до 36 годин. Температура в печах коливається між 900 і 1100 градусами за Цельсієм (1650 і 2000 градусів за Фаренгейтом). Хімічна реакція:
4(C3H4)n (вугілля) → nC6H6 (бензол) + 5nC (кокс) + 3nH2 + nCH4 (легкий вуглеводень)
Коксохімічний завод ArcelorMittal Gijón, Іспанія. Фото: Viktor Mácha, viktormacha.com
Першим кроком у виробництві коксу є доставка вугілля до коксових печей, яка зазвичай здійснюється баржами або залізницею. Другим етапом виробництва коксу є переробка сировини – вугілля до консистенції, придатної для коксових батарей. Для досягнення цієї консистенції вугілля подрібнюється в дробарці і, за необхідності, змішується з водою і маслом для контролю щільності вугільної суміші.
Базова схема найпоширенішого процесу виробництва коксу
Ця вугільна суміш вводиться в коксові печі, або завантажується, за допомогою вагонеток. Вагонетка схожа на залізничний вагон, який рухається по колії, що проходить вздовж верхньої частини батареї коксових печей. Кожна окрема піч має “зарядний порт” – двері з кришкою, яку знімають, коли вагонетка стоїть над піччю, щоб завантажити пиловугільне паливо.
Після того, як вагонетка завантажила вугілля в коксову піч, активується вирівнювач, щоб вирівняти купу вугілля, яка тепер знаходиться всередині коксової печі. Для того, щоб розрівнювач міг отримати доступ до коксової печі, необхідно відкрити завантажувальні дверцята. Цей процес вирівнювання допомагає гарантувати, що коксовий газ (coke oven gas – COG), який утворюється в процесі нагрівання, буде безперешкодно проходити через систему відведення коксової батареї.
Після завершення вирівнювання завантажувальний порт кожної печі герметизується за допомогою процесу, який називається “футерування”. Процес герметизації передбачає заливання вологою глиняною сумішшю країв кожного завантажувального отвору. Ця глина допомагає запобігти витокам (неорганізованим викидам) з кришок завантажувальних отворів під час процесу коксування методом термічної дистиляції.
Термічна дистиляція повинна бути завершена до того, як кокс буде витягнутий з печі, за допомогою процесу, який називається “виштовхування”. Якщо кокс виштовхується з печей до завершення термічної дистиляції, це називається “зеленим виштовхуванням”, яке призводить до утворення “зеленого коксу”, що призводить до більш високих викидів бензолу і HЗП. Процес виштовхування відбувається за допомогою машини, яка використовує “плунжер” для виштовхування коксу з печі. Плунжер спрямовує кокс у залізничний вагон, який називається “гасильний вагон”.
Гасильна вежа. Фото: kiro-nathaus.de
Цей вагон перевозить кокс до розташованої поруч гасильної вежі, де кокс поливають водою, щоб запобігти його загорянню під час перебування на відкритому повітрі. Потім загартований кокс транспортується до системи дроблення та сортування. Ця система подрібнює кокс до потрібного розміру, щоб його можна було використовувати в доменних печах на металургійних заводах.
