世界各地的鋼鐵需求從未如此高漲。僅在中國,2015 年鋼鐵產(chǎn)量就上升到超過8.03 億噸。但是,如果不使用煤炭和焦炭,鋼鐵生產(chǎn)將是不可能的。
什么是焦炭?
焦炭在熔化鐵礦石時用作燃料和還原劑。它是通過將煤烘烤直到通過燃燒掉雜質(zhì)而不燃燒煤本身而變成碳來生產(chǎn)的。當(dāng)消耗焦炭時,它會產(chǎn)生強烈的熱量,但煙霧很少,因此非常適合冶煉鋼鐵。在 1880 年代之前,鋼鐵是使用木炭生產(chǎn)的。到 1920 年,美國近 90% 的鋼鐵都是用焦炭生產(chǎn)的。
焦炭工藝
焦炭是通過副產(chǎn)品或非回收方法制造的。在副產(chǎn)品焦炭中,雜質(zhì)在 1800-3600 華氏度之間被烘烤,留下幾乎純的碳。使用的烤箱必須不允許氧氣進入,以避免與其他可能留下雜質(zhì)的元素發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)煤被“焦化”時,它會軟化成液體,但在冷卻時會凝固成多孔材料。焦炭過程中產(chǎn)生的氣體通過管道輸送到副產(chǎn)品工廠,在那里它們可以收集起來用于其他用途。
在非回收(或熱回收)中,烤箱以蜂窩狀堆疊,并從頂部加熱,因為空氣通過底部供給燃燒。熱廢氣被送入鍋爐以產(chǎn)生蒸汽(熱回收)或根本不使用(非回收)。
高爐噴射
1960 年代見證了在高爐中熔化鋼或鐵時噴射煤粉。這為燃燒氣體和防止氧化鐵(生銹)以及減少焦炭消耗提供了額外的能量。到 1990 年代,煤炭使用成為常態(tài)。
通常,煤的制備包括將煤干燥和研磨成小于 1 毫米的細小顆粒以進行注射。煤顆粒在旋風(fēng)分離器中與釋放的氣體分離。廢氣,有時是天然氣,可用于干燥額外的煤,其水分含量通常保持在 6% 以下。惰性氣體用于將煤顆粒著火或著火的風(fēng)險降至最低。
煤的質(zhì)量
無論是焦煤還是非焦煤,煤的質(zhì)量都會影響鋼材的質(zhì)量。冶金焦炭是由煙煤通過蒸餾過程制成的。煤沉積的灰分必須保持在最低限度,最好低于原始質(zhì)量的 10%。灰分可以降低爐溫并留下不可燃材料。還選擇了具有較高揮發(fā)性硫或堿含量的煤,這有助于它更完全地燃燒。然而,在實踐中,使用的煤炭通常取決于可用性和價格。
盡管多年來煤炭行業(yè)受到了一些負(fù)面影響,但煤炭對鋼鐵生產(chǎn)至關(guān)重要,我們的文明嚴(yán)重依賴鋼鐵。沒有它,我們就不會擁有我們的車輛、高層建筑、電器或許多我們每天認(rèn)為理所當(dāng)然的工具和用具。