El carbón metalúrgico, también conocido como carbón coquizable, se utiliza para producir coque, la principal fuente de carbono. utilizado en la fabricación de acero. El carbón es una roca sedimentaria de origen natural que se forma durante millones de años a medida que las plantas y otros materiales orgánicos quedan enterrados y sometidos a fuerzas geológicas. El calor y la presión provocan cambios físicos y químicos que dan como resultado carbón rico en carbono.
Carbón metalúrgico
El carbón metalúrgico se diferencia del carbón térmico, utilizado para energía y calefacción, por su contenido de carbono y su capacidad de apelmazamiento. El apelmazamiento se refiere a la capacidad del carbón para convertirse en coque, una forma pura de carbono que se puede utilizar en hornos de oxígeno básico. El carbón bituminoso, generalmente clasificado como grado metalúrgico, es más duro y negro. Contiene más carbono y menos humedad y cenizas que los carbones de bajo rango.
El grado del carbón y su capacidad de apelmazamiento está determinado por el rango del carbón, una medida de materia volátil y grado. del metamorfismo, así como las impurezas minerales y la capacidad del carbón para derretirse, hincharse y resolidificarse cuando calentado. Las tres categorías principales de carbón metalúrgico son:
- Carbones duros de coque (HCC)
- Carbón de coque semiblando (SSCC)
- Carbón de inyección de carbón pulverizado (PCI)
Los carbones coquizables duros como la antracita tienen mejores propiedades de coquización que los carbones coquizables semiblandos, lo que les permite obtener un precio más alto. El HCC australiano se considera el referente de la industria.
Si bien el carbón PCI no se clasifica a menudo como carbón coquizable, todavía se usa como fuente de energía en el proceso de fabricación de acero y puede reemplazar parcialmente al coque en algunos altos hornos.
Hacer Coca Cola
La fabricación de coque es efectivamente la carbonización del carbón a altas temperaturas. La producción normalmente tiene lugar en una batería de coque ubicada cerca de una acería integrada. En la batería, los hornos de coque se apilan en filas. El carbón se carga en los hornos y se calienta en ausencia de oxígeno hasta temperaturas de alrededor de 1.100 grados Celsius (2.000 grados Fahrenheit).
Sin oxígeno, el carbón no se quema. En cambio, comienza a derretirse. Las altas temperaturas volatilizan impurezas no deseadas, como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. Estos gases de escape pueden recogerse y recuperarse como subproductos o quemarse como fuente de calor.
Después de enfriar, el coque solidifica como trozos de carbón cristalino poroso lo suficientemente grande para ser utilizado por altos hornos. Todo el proceso puede tardar entre 12 y 36 horas.
Las propiedades inherentes al carbón de entrada inicial influyen en gran medida en la calidad final del coque producido. La falta de un suministro confiable de grados de carbón individuales significa que los productores de coque hoy en día a menudo usan mezclas de hasta 20 carbones diferentes para ofrecer a los productores de acero un producto consistente.
Se requieren aproximadamente 1,5 toneladas métricas de carbón metalúrgico para producir una tonelada métrica (1.000 kilogramos) de coque.
Coque en la acería
Los hornos de oxígeno básico (BOF), que representan el 70% de la producción de acero en todo el mundo, requieren mineral de hierro, coque y fundentes como material de alimentación en la producción de acero.
Después de que el alto horno se alimenta con estos materiales, se insufla aire caliente a la mezcla. El aire hace que el coque se queme, elevando las temperaturas a 1.700 grados Celsius, lo que oxida las impurezas. El proceso reduce el contenido de carbono en un 90% y da como resultado un hierro fundido conocido como metal caliente.
Luego, el metal caliente se drena del alto horno y se envía al BOF, donde se agregan chatarra de acero y piedra caliza para fabricar acero nuevo. Se pueden agregar otros elementos, como molibdeno, cromo o vanadio, para producir diferentes grados de acero.
En promedio, se requieren alrededor de 630 kilogramos de coque para producir una tonelada métrica de acero.
La eficiencia de la producción en el proceso de alto horno depende en gran medida de la calidad de las materias primas utilizadas. Un alto horno alimentado con coque de alta calidad requerirá menos coque y fundente. El uso de productos de alta calidad en realidad reduce los costos de producción y da como resultado un mejor metal caliente.
En 2013, la industria del acero utilizó aproximadamente 1.200 millones de toneladas métricas de carbón. China es el mayor productor y consumidor mundial de carbón coquizable, con alrededor de 527 millones de toneladas métricas en 2013. Le siguen Australia y Estados Unidos, que producen 158 millones y 78 millones de toneladas métricas, respectivamente.
Como era de esperar, el mercado internacional del carbón coquizable depende en gran medida de la industria del acero.
Los principales productores incluyen BHP Billiton, Teck, Xstrata, Anglo American y Rio Tinto.
Más del 90% del comercio marítimo total de carbón metalúrgico corresponde a envíos de Australia, Canadá y EE. UU.
Fuentes
Valia, Hardarshan S. Producción de coque para la fabricación de hierro en altos hornos. Acería.
URL: www.steel.org
Instituto Mundial del Carbón. Carbón y acero (2007).
URL: www.worldcoal.org