سرنوشت خاکستری زغال سنگ‌های کک شو در کوره‌های بلند

کک زغالسنگ یکی از مواد خام مورد نیاز کارخانههای فولادسازی کوره بلند است. این ماده حیاتی، نقرهای فام یا سیاه خاکستری است و دارای مشخصات شیمیایی و فیزیکی و مکانیکی معینی است که در اثر حرارت دادن زغالسنگ بدون دسترسی آن به هوا تولید میشود، در واقع وظیفه کک زغالسنگ، آزاد کردن اکسیژن از سنگ آهن است.با توجه به اینکه هر تن زغالسنگ حرارتی بیش از ۷۵۰۰کیلو کالری انرژی تولید میکند بنابراین همانند دیگر سوختهای فسیلی و در مواردی فراتر از آنها برای تامین انرژی حرارتی در منازل و مهمتر از آن در نیروگاهها مورد استفاده قرار میگیرد.

مشخصات ساختاری زغال کک عبارت است از: کربن ثابت ۸۵ تا ۹۰ درصد، خاکستر ۵ تا ۱۳ درصد، رطوبت تا ۸ درصد، مواد فرار ۱/۶ تا ۱۱ درصد و گوگرد ۰/۵ تا ۱/۲ درصد. نقش کک در فرآیند کورههای ذوب سنگآهن، تولید گازهای احیاکننده است که در اثر سوختن در پایین کوره انجام میشود و میزان مقاومت مکانیکی آن نیز در عمل مهم است. برای تهیه کک باید چند نوع زغالسنگ را که مواد فرار موجود در آنها متفاوت است با یکدیگر مخلوط و در کورههای مخصوص به کک تبدیل کرد. این عمل را کربنیزاسیون مینامند. ترکیب شیمیایی کک عبارت است از ۹۴ تا ۸۵ درصد کربن و بقیه مواد فرار، خاکستر، گوگرد و رطوبت است.به طور تقریبی از همه انواع زغالسنگها بهمنظور سوخت و تهیه زغال کک، میتوان استفاده کرد. بیش از ۸۰ درصد مصرف زغالسنگها برای تولید برق، بخار در صنایع، حملونقل یا سوخت و فرآیندهای متالوژی و... بهکار میرود. غیراز زغالسنگ در فرآیند کربونیزاسیون برای تولید کک، گاز زغالسنگ، آمونیاک، قطران و محصولات نفتی سبک مصرف میشود. علاوه بر این، مقادیر قابلتوجهی از زغالسنگ به عنوان پرکننده و... مورد استفاده قرار میگیرد.

نیاز ۳ میلیون تنی کشور به زغال کک شو

میزان ذخایر زغالسنگ حرارتی در ایران بیش از زغالسنگ کک است. ما در کشور به ۳ میلیون تن کک به صورت سالانه نیاز داریم تا بتوانیم نیاز کارخانههای کوره بلند را برطرف کنیم. بهرام فرزاد، کارشناس زغالسنگ در اینباره میگوید: علت تشکیل، کک در زغالسنگ گیاهان مردابی هستند که با ارتفاعات مختلف و در زمانهای خیلی دور با تغییرات آب و هوایی ایجاد میشوند و بعدها رسوبات روی اینها را میگیرد و به صورت یک لایه متراکم باقی میمانند و در روند تکاملی که به خود میگیرند، به صورت انواع زغالسنگهای گازی و ککشو در میآیند. در این فرآیند، ۲عامل فشار و حرارت تاثیرگذار است.

وی درباره مصارف زغالسنگ میافزاید: زغالسنگها به ۲ دسته زغالسنگ حرارتی و ککشو تقسیم میشوند. زغالسنگهای حرارتی در نیروگاهها و تولید سیمان کارکرد دارند ولی زغالسنگ کک شو در تولید آهن و فولاد مورد استفاده قرار میگیرد البته اگر این ککشوها در حد نارس باشند باز هم در نیروگاهها مورد استفاده قرار میگیرند. به گفته وی؛ در دنیا ۴۷ درصد زغالسنگ نرم و قهوهای و ۵۳ درصد زغالسنگ سخت و یکدرصد هم آنتراسیت وجود دارد که به خاطر کربن بالا و سوخت بدون دود مصارف خانگی دارد و زغالسنگ کک هم زغال سخت محسوب میشود.فرزاد تصریح میکند: درحالحاضر عمده نیاز کشور ما زغالسنگ ککشو است که در حدود ۳ میلیون تن زغالسنگ ککشو در کشور نیاز داریم ولی تولید ما حداکثر در سال زیر یکمیلیون تن است بنابراین بقیه نیاز کشور از سایر کشورهایی که دارای این محصول هستند وارد میشود. وی خاطرنشان میکند: زغالسنگ حرارتی بهطور عمده در دنیا به صورت رو باز استخراج میشود استخراج به روش رو باز هزینههای کمتری دارد. اما به دلیل اینکه در کشور ما امکان استخراج به روش روباز وجود ندارد از روش استخراج زیرزمینی استفاده میشود که هزینههای زیادی را در بر دارد.

وی تاکید میکند: قیمت زغالسنگ حرارتی کمتر از زغالسنگ کک است اما هزینه استخراج هر دو یکی است تولید این محصول در ایران به صرفه نیست به همین دلیل به جز در موارد ویژه زغالسنگ حرارتی چندان استخراج نمیشود.فرزاد تاکید میکند: درحالحاضر آنچه از آمار ذخایر زغالسنگ کک و زغالسنگ حرارتی دردست است ۱۸۵۰ میلیون تن زغالسنگ کک شو ذخایر قطعی است ولی زغالسنگ حرارتی حدود ۳ میلیارد تن ذخایر احتمالی دارد که البته در میزان ذخایر زغالسنگ حرارتی تردیدهایی هم وجود دارد.

وی خاطرنشان میکند: میزان ذخایر موجود نمیتواند هدف باشد بلکه نوع استخراج آنها و مرغوبیت و عیار آن جزو پارامترهای مهمی است که نمیتوان آنها را نادیده گرفت. این کارشناس زغالسنگ بیان میکند: در ذوب آهن اکسیدآهن وجود دارد که وظیفه کک، گرفتن اکسیژن از آهن است زیرا زغالسنگ کربن است و در کوره بلند آهن را آزاد و آهن خالص تولید میکند وعمده مصرف زغالسنگ کک شو در کوره بلند است.

کک، مواد اصلی شارژ کوره بلند

برای تولید ۳ میلیون تن فولاد به ۱/۵ میلیون تن کک نیاز است که بخشی از این نیاز از کشورهایی مانند چین و استرالیا تامین میشود.عزتاله عبدالی، سرپرست کارگاه ریختهگری ذوبآهن در اینباره میگوید: کک، مواد تامینکننده انرژی حرارتی و تامینکننده گازهای احیا است که در کورهبلند مصرف میشود و قبل از کوره بلند در بخش کلوخهسازی است که پودر کک به همراه پودر سنگآهن با هم «زینتر» (روشی برای شکل دادن به فلزات) میشوند و محصولی به نام «آگلومرا» تولید میکنند که خوراک کوره بلند است.وی میافزاید: عمدهترین مصرف این نوع زغالسنگ به صورت پودر در کلوخهسازی و به صورت دانه درشت بین ۲۵ تا ۷۵ میکرون است که به عنوان مواد اصلی شارژ کوره بلند مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین کک، سنگ آهک و آگلومرا جزو شارژهای اصلی کوره بلند محسوب میشوند.وی درباره میزان مصرف سالانه ذوبآهن از این محصول بیان میکند: میزان مصرف کک به ازای هر یک تن چدن تولیدی در کورهبلند بین ۵۰۰ تا ۵۵۰ کیلوگرم است که اگر ۳ میلیون تن فولاد تولید شود به ۱/۵ میلیون تن کک نیاز است. عبدالی تصریح میکند: واردات زغالسنگ ککشو بیشتر از چین و استرالیا است زیرا تولیدات داخل کشور کفاف نیاز ذوبآهن را نمیدهد.