Cocsul calcinat și cocsul sunt două materiale de carbon foarte importante în sectoarele industrial și energetic. Deși ambele conțin cuvântul „cocs” și au origini înrudite, ele diferă semnificativ în definiție, proprietăți, procese de producție și utilizări.
1. Definiție și origine
Cocs calcinat: predecesorul său este cocs de petrol, cunoscut și sub numele de „cocs brut”.
Cocsul de petrol este produs prin cracarea uleiului rezidual greu rămas după distilarea țițeiului pentru a separa componentele ușoare, într-o unitate de cocsificare întârziată.
Cocsul brut conține o cantitate mare de materie volatilă (umiditate și hidrocarburi) și are o textură liberă, ceea ce îl face inutilizabil direct.
Se încălzește la temperaturi ridicate într-un cuptor de calcinare pentru a îndepărta materia volatilă, determinând ca structura acesteia să se micșoreze și să se densifice, obținându-se astfel „cocs calcinat”.
Prin urmare, cocsul calcinat este în esență un material de carbon foarte purificat și grafitizat.
Cocs: este obținut prin distilarea uscată la-înaltă temperatură (cocsificare) a cărbunelui de cocsificare specific (sau a cărbunelui amestecat) într-un cuptor de cocs în condiții lipsite de aer-.
Procesul său de producție este similar cu arderea cărbunelui antic, dar amploarea și nivelul tehnologic sunt incomparabile.
Cocs este un produs direct al cocsării cărbunelui.
O analogie simplă: dacă cocsul calcinat este „carbon rafinat și purificat”, atunci cocsul este „esența cărbunelui, în forma sa solidă”.
2. Procesul de producție
Cocs calcinat: Petrol → Cocsare întârziată → Cocs brut (Cocs de petrol) → Calcinare → Cocs calcinat
Cola: Cărbune de cocs → Amestecare de cărbune → Cocs → Cola
3. Proprietăți fizice și chimice
Cola calcinata:
Conductivitate electrică bună: după-calcinarea la temperatură ridicată, atomii de carbon sunt aranjați mai ordonat, punând bazele pentru fabricarea materialelor conductoare, cum ar fi electrozii de grafit.
Puritate ridicată: conținut extrem de ridicat de carbon și impurități reduse (conținut de cenușă).
Densitate mare și rezistență ridicată: Procesul de calcinare provoacă o contracție a volumului, rezultând o structură densă și dură.
Materie volatilă scăzută: Scopul calcinării este de a elimina materia volatilă, astfel încât conținutul acesteia este extrem de scăzut.
Cocs:
Rezistență mecanică ridicată: în special rezistența sa termică la temperaturi ridicate, esențială pentru a rezista la presiuni și frecare imense în furnalele fără a se prăbuși.
Reactivitate chimică bună: Reacționează bine cu oxigenul din minereul de fier, făcându-l un agent reducător excelent.
Conținut ridicat de carbon fix: servește ca sursă principală de căldură pentru furnalele înalte.
4. Utilizări principale
Cocs calcinat:
Industria aluminiului (cea mai mare utilizare): Aproximativ 65% din cocsul calcinat, amestecat cu smoală de gudron de cărbune, este utilizat pentru fabricarea anozilor precoapți pentru producția electrolitică de aluminiu, acționând ca conductor și participând la reacții electrochimice în celula electrolitică.
Industria siderurgică: Utilizată pentru fabricarea electrozilor de grafit pentru fabricarea oțelului în cuptorul cu arc electric.
Ca ridicător de carbon: Folosit pentru a crește conținutul de carbon al oțelului topit în timpul procesului de fabricare a oțelului.
Producția de produse din carbon: cum ar fi materiale cu electrozi negativi, grafit special etc.
Cocs:
Industria siderurgică (utilizare cea mai mare): Aproximativ 90% din cocs este utilizat în fabricarea fierului în furnal ca combustibil (furnizează căldură), agent reducător (reducerea minereului de fier) și ca cadru al coloanei de încărcare (asigurând permeabilitatea).
Acesta este cunoscut sub numele de „cocs de furnal”. Industria turnătoriei: Folosit ca „cocs de turnătorie” pentru topirea metalelor.
Industria chimică: Folosit în producția de carbură de calciu, gaz de sinteză etc.
Topirea metalelor neferoase: folosită ca combustibil și agent reducător.
În rezumat, cocsul calcinat este un material de carbon care servește „electricității”, puterea sa de bază constă în conductivitatea electrică și proprietățile carbonului pur; în timp ce cocsul este un material carbonic care servește „căldură” și „reacție”, puterea sa de bază constă în funcțiile sale ca sursă de energie, agent reducător și cadru fizic.
Aceștia joacă roluri esențiale de neînlocuit în cele două domenii majore ale topirii metalelor neferoase și, respectiv, feroase.
