世界各地的鋼鐵需求從未如此高漲。僅在中國,2015 年鋼鐵產量就上升到超過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而不燃燒煤本身而變成碳來生產的。當消耗焦炭時,它會產生強烈的熱量,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的。到 1920 年,美國近 90% 的鋼鐵都是用焦炭生產的。
焦炭工藝
焦炭是通過副產品或非回收方法制造的。在副產品焦炭中,雜質在 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的元素發生反應。當煤被“焦化”時,它會軟化成液體,但在冷卻時會凝固成多孔材料。焦炭過程中產生的氣體通過管道輸送到副產品工廠,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。
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險降至最低。
煤的質量
無論是焦煤還是非焦煤,煤的質量都會影響鋼材的質量。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受到了一些負面影響,但煤炭對鋼鐵生產至關重要,我們的文明嚴重依賴鋼鐵。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為理所當然的工具和用具。