Co to jest węgiel koksujący i gdzie jest używany

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Wzrost cen ropy i poszukiwanie alternatywnych źródeł energii nie tylko doprowadziło do rozwoju nowych technologii, ale zwróciło uwagę na inny, nie mniej użyteczny surowiec – węgiel. Najważniejszy dla przemysłu jest węgiel koksujący. Jaka jest jego wartość i gdzie jest wydobywana, opisano w tym artykule.

Co to jest węgiel koksujący

Jest to węgiel kamienny, z którego w warunkach koksowania otrzymuje się koks o określonej wytrzymałości i wielkości. Ma wielką wartość dla przemysłu i jest poszukiwany w wielu branżach. Węgiel koksowy jest więc wykorzystywany jako główne paliwo w produkcji stali i energii.

Węgle koksujące różnią się od innych węgli bitumicznych zdolnością do przechodzenia w stan plastyczny i spiekania się pod wpływem wysokich temperatur bez dostępu tlenu.

Skład węgla koksowego

Węgiel koksowy w formie zagęszczonej i niewzbogaconej charakteryzuje się niską zawartością popiołu (poniżej 10%), niską zawartością składników lotnych (od 15 do 37%) oraz siarki(mniej niż 3,5%). W porównaniu do innych rodzajów węgla, węgle koksowe mają wysoką temperaturę spalania i charakteryzują się niższą zawartością zanieczyszczeń. Proporcje substancji składowych w różnych złożach węgla mogą się nieznacznie różnić. Jest to bardzo ważne, aby wziąć pod uwagę w procesie jego koksowania. Tak więc przed przetworzeniem węgla koniecznie określa się jego skład, zdolność koksowania, zdolność zbrylania i inne wskaźniki. Na terenie przestrzeni postsowieckiej do koksowania wykorzystywane są następujące rodzaje węgla:

• K - koks.
• F - gruby.
• G - gaz.
• OS - chude spiekanie.
• SS - mocno zbrylający.

Proces koksowania

Koksowanie to proces technologiczny przekształcania węgla w koks. Składa się z kilku etapów. W pierwszym etapie węgiel jest przygotowywany do koksowania. Wydobyty węgiel jest kruszony i powstają specjalne mieszanki – wsad. Następnym krokiem jest koksowanie. Odbywa się w specjalnych komorach pieca koksowniczego z wykorzystaniem ogrzewania gazowego. Przygotowaną mieszankę umieszcza się w piecu na 15 godzin, gdzie przez cały ten czas temperatura podnosi się do 1000ºС. Rezultatem tego procesu jest „ciasto koksowe”.

Technologia koksowania zmieniła się dramatycznie w XX wieku, umożliwiając rozwój nowych złóż węgla.

Według szacunków około 10% światowej produkcji węgla kamiennego to koks. Fakt ten potwierdza duże zapotrzebowanie branży na koksowaniewęgle.

Jaka jest różnica między węglem koksującym a energetycznym

Największą wartość dla przemysłu stanowi węgiel koksowy, który jest wykorzystywany jako paliwo technologiczne w wielu gałęziach przemysłu gospodarki narodowej. Na przykład do wytopu żelaza. Główną cechą odróżniającą węgiel koksujący od węgla energetycznego jest obecność witrena. Jest to składnik popiołu węgla, który powstaje w wyniku rozkładu roślin przy braku tlenu. Właściwości witrena polegają na zdolności topienia się i spiekania pod wpływem wysokiej temperatury. W ten sposób mikrocząstki węgla sklejają się w jedną gęstą masę. Im większe stężenie witrenu, tym wyższa jakość koksowania takiego węgla.

Największa ilość substancji topliwych jest zawarta w takich gatunkach węgla: koks, gaz, tłuszcz, chudy tłuszcz i koks.

Klasy węgla

W naturze występuje wiele odmian węgla, które różnią się składem technicznym, wydajnością spiekania i składnikami lotnymi. Tylko kilka gatunków węgla nadaje się do koksowania. Ale nie wszystkie nadają się do spiekania w czystej postaci. Czasami trzeba dodać jakieś komponenty. Wyróżnia się więc następujące gatunki węgla koksowego:

1. K - koks. Podczas koksowania tej marki węgla w czystej postaci otrzymuje się standardowy koks metalurgiczny. Aby uzyskać węgiel najwyższej jakości, dodawane są inne gatunki - pogrubienie lubgaz.
2. KZh - tłuszcz koksowy. Ma najlepsze właściwości koksownicze, służy głównie do produkcji koksu bez dodawania innych gatunków węgla. Skład tłuszczu koksowego zawiera do 30% składników lotnych. Odbicie Vitrena - 1,3%. Grubość warstwy tworzywa sztucznego wynosi 18 mm. Bez zmiany jakości koksu można dodać do tej marki do 20% CS, OS i KO.
3. KO - chuda koks. Grubość warstwy wynosi 10-12 mm, odbicie witrena do 1%. Z reguły ta marka nie jest używana osobno, ale tylko w połączeniu z węglem ZhK i GZh.
4. KSN – koks o niskiej spiekaniu o niskiej metamorfozie. Podczas spiekania ten rodzaj węgla wytwarza zmywalny koks o niskiej wytrzymałości, dlatego jest używany głównie do spiekania z innymi gatunkami lub do produkcji gazu syntezowego.
5. KS – niskopiekający się koks. Grubość warstwy tworzywa wynosi do 9 mm. Charakteryzuje się niskim spiekaniem. Klasa węgla KS jest wykorzystywana przez przedsiębiorstwa koksownicze jako chudy składnik. Jest również stosowany w niektórych obszarach produkcji do spalania warstwowego.
6. GK – koksowanie gazowe. Podczas koksowania uzyskuje się dobrze stopiony koks, ale o niskiej wytrzymałości mechanicznej. Spiekany produkt łatwo dzieli się na małe kawałki. Zazwyczaj węgiel gazowy jest używany w mieszaninach z innymi węglami koksowymi.

Następujące gatunki węgla koksowego są uważane za najlepsze do spiekania: tłusty, lekko spiekany, gazowy, ubogi i koks w czystej postaci. Zawierają najmniej zanieczyszczeń i mają wysokiplastyczność.

Obszary zastosowań

Głównym celem węgla koksowego jest paliwo przemysłowe. Podczas spalania węgiel koksowy uwalnia dużą ilość energii cieplnej. Tak więc temperatura zapłonu tego paliwa wynosi 470ºС. Ale spalanie to nie jedyny sposób na wydobycie użytecznych właściwości z tej skamieniałości. Istnieje wiele innych sektorów gospodarki narodowej, które efektywnie wykorzystują węgiel koksowy. Wykorzystanie tego surowca naturalnego w procesach przemysłowych umożliwia pozyskiwanie z niego ołowiu, molibdenu, cynku, germanu, siarki, galu i innych pierwiastków chemicznych. Odpady z przemysłu węglowego mają również zastosowanie przemysłowe. Są więc przetwarzane na materiały ogniotrwałe i ścierniwa. Materiały budowlane są również produkowane z odpadów.

W sumie ponad 300 różnych produktów wytwarzanych jest z kamiennego paliwa. Jako główny surowiec do produkcji węglowo-grafitowych elementów konstrukcyjnych, kwasów wysokoazotowych stosowanych w nawozach, wykorzystuje się węgiel. Substancje uwalniane podczas procesu koksowania mają skuteczne zastosowanie. Tak więc podczas suchej destylacji powstaje smoła węglowa i woda amoniakalna. Można je również poddać recyklingowi.

Ponadto w procesie koksowania powstają produkty gazowe zawierające benzen, fenol, amoniak i toluen. Służą jako źródła innych korzystnych substancji.

Produkcja węgla koksowego na Ukrainie

Węgiel koksujący na Ukrainie jest głównie używanyprzedsiębiorstwa metalurgiczne. Tym samym hutnictwo odpowiada za około 90% całkowitego zapotrzebowania na ten rodzaj paliwa. Przemysł wydobywczy kraju dostarcza węgiel koksowy na rynek krajowy tylko w 60%. Pozostałe 40% zużywanego węgla pochodzi z importu. Głównym dostawcą węgla koksowego na Ukrainę jest Rosja.

W ostatnich latach w kraju odnotowano wzrost popytu na zagraniczne surowce. Wynika to ze spadku produkcji krajowej. Spada również zapotrzebowanie na krajowe surowce z powodu spadku jego jakości, ponieważ huty nie mogą używać węgla o wysokiej zawartości siarki.

Na Ukrainie węgiel koksowy wydobywany jest w zagłębiach: Donieck, Lwów-Wołyń, Dniepr. Największa ilość zasobów węgla jest skoncentrowana w obwodach donieckim, ługańskim i dniepropietrowskim. W chwili obecnej, ze względu na niestabilność polityczną, produkcja węgla koksowego we wschodniej Ukrainie została zawieszona.

Wydobycie węgla w Rosji

W Rosji są duże złoża węgla. Według danych kraj zajmuje jedno z pierwszych miejsc na świecie pod względem zasobów węgla. Ponad 67% z nich to węgiel kamienny. 10% z nich to węgle koksujące.

W Rosji węgiel koksowy wydobywany jest w basenach: Kuznieck, Peczora, Jużno-Jakuck, Doniec i Kizelovsk. Pierwsze dwa baseny produkują najwięcej węgla.

Zasoby węgla koksowego w Federacji Rosyjskiej wynoszą 47,3 mld ton. Jednak tylko niewielka część nadaje się do użytku. WW ostatnich latach produkcja węgla koksowego w Rosji kształtowała się na poziomie 70 mln ton rocznie. To wystarczy, aby zaopatrzyć krajowe przedsiębiorstwa przemysłowe w surowce.

Węgiel koksujący w Rosji jest wydobywany w stabilnym tempie. Wzrost wydobycia węgla nastąpi w przypadku wzrostu zapotrzebowania na ten rodzaj surowca, ze względu na rozwój hutniczych i pokrewnych sektorów rosyjskiej gospodarki.

Prognozy rynku węgla koksowego

W nadchodzących latach rosyjski przemysł węglowy czeka na zmiany. Kluczowe obszary rozwoju przemysłu będą dotyczyły pionowego układu wydobycia węgla. Polityka państwa zakłada więc tworzenie obiektów energetycznych małej i średniej mocy na bazie kopalń węgla. Planowane jest również zainstalowanie w zakładach górniczych urządzeń umożliwiających przetwarzanie węgla na przyjazne dla środowiska paliwa syntetyczne.

Pod względem wielkości sprzedaży popyt na węgiel koksujący w Rosji będzie rósł. Faktem jest, że oprócz hut, hutnictwo metali nieżelaznych i wiele innych gałęzi przemysłu wykorzystuje koks. Tak więc do produkcji 1 tony surówki potrzeba około 0,4 tony koksu. A alternatywne technologie, które pozwalają na zastąpienie go bardziej dochodowym zasobem, są wykorzystywane w ograniczonym zakresie.

Trendy na światowym rynku węgla koksowego

Dziś wiele spółek węglowych ze wszystkich krajów doświadcza kryzysu niższych cen węgla koksowego. Problem ten zaostrzają stany, które dostarczają koks w nadmiernych ilościach. Duży wpływ na ceny ma również chęć kupujących do obniżenia kosztów. Kolejna niekorzystna sytuacja wynika z chęci obniżenia kosztów produkcji przez producentów stali. W Europie i Chinach popyt na węgiel koksujący nadal rośnie, ale odbywa się to kosztem produktów z wyższej półki. Ale generalnie ilość zakupów surowców na rynku światowym spada.

Nieco ustabilizowało sytuację z surowcami energetycznymi na rynku amerykańskim. Ale jego cena nadal spada z powodu mniejszego popytu na stal. W rezultacie produkcja węgla koksowego w USA i Europie może zostać zmniejszona.

Ale eksperci przewidują wzrost importu surowców energetycznych w Indiach. Pod względem importu węgla koksowego kraj ten zajmuje trzecie miejsce na świecie.

Cena surowców

W drugim kwartale 2015 roku nastąpił spadek cen węgla koksowego. Duże światowe firmy oferują surowce w cenie o 5-10% niższej w porównaniu z pierwszym kwartałem. I tak południowoafrykańska firma Anglo American zaoferowała Japonii węgiel koksowy najwyższej jakości w cenie 116 USD za 1 tonę. Średnia cena za 1 tonę węgla koksowego to $117.