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O carvão metalúrgico, também conhecido como carvão de coque, é usado para produzir coque, a principal fonte de carbono utilizada na fabricação de aço. O carvão é uma rocha sedimentar de ocorrência natural formada ao longo de milhões de anos à medida que as plantas e outros materiais orgânicos são enterrados e submetidos a forças geológicas. O calor e a pressão causam mudanças físicas e químicas que resultam em carvão rico em carbono.
Carvão Metalúrgico
O carvão metalúrgico difere do carvão térmico, que é usado para energia e aquecimento, pelo seu conteúdo de carbono e sua capacidade de enxaguamento.
A capacidade de enxertia refere-se à capacidade do carvão de ser convertida em coque, uma forma pura de carbono que pode ser usada em fornos de oxigênio básicos. O carvão betuminoso - geralmente classificado como grau metalúrgico - é mais difícil e mais preto, e contém mais carbono e menos umidade e cinzas do que os carvões de baixa classificação.
O grau de carvão e sua habilidade de aglomeração são determinados pela classificação do carvão - uma medida de matéria volátil e grau de metamorfismo -, bem como as impurezas minerais e a capacidade do carvão para derreter, inchar e resolidalize quando aquecido. As três principais categorias de carvão metalúrgico são:
- Carvões de coque rígido (HCC)
- Carvão de coque semi-macio (SSCC)
- Carvão de injecção de carvão pulverizado (PCI)
As carvões de coque rígidas, como a antracite, têm melhores propriedades de coque que as carvões de coque semi-macias, permitindo que elas obtenham um preço maior. O HCC australiano é considerado o benchmark da indústria.
Embora o carvão PCI não seja frequentemente classificado como um carvão de coque, ele ainda é usado como fonte de energia no processo de fabricação de aço e pode substituir parcialmente a coque em alguns altos-fornos.
Fabricação de Coque
A fabricação de Coca é efetivamente a carbonização de carvão a altas temperaturas. A produção normalmente ocorre em uma bateria de coca localizada perto de uma usina de aço integrada. Na bateria, os fornos de coque são empilhados em filas. O carvão é carregado nos fornos e depois aquecido na ausência de oxigênio até temperaturas em torno de 1100 ° C (2000 ° F).
Sem oxigênio, o carvão não queima, mas, em vez disso, começa a derreter. As altas temperaturas volatilizam impurezas indesejadas presentes no carvão, como hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre. Esses gases podem ser coletados e recuperados como subprodutos ou queimados como fonte de calor.
Após o resfriamento, a coque solidifica como pedaços de carbono cristalino poroso grande o bastante para ser usado por altos fornos. Todo o processo pode demorar entre 12 e 36 horas.
As propriedades inerentes ao carvão de entrada inicial influenciam fortemente a qualidade máxima da coca produzida. A falta de fornecimento confiável de notas de carvão individuais significa que os fabricantes de coca-pesados hoje usam frequentemente misturas de até vinte carvões diferentes para oferecer aos fabricantes de aço um produto consistente.
Aproximadamente 1. 5 toneladas de carvão metalúrgico são necessárias para produzir 1 tonelada de coca.
Coke in Steelmaking
Fornos de oxigênio básicos (BOF), que representam 70% da produção de aço em todo o mundo, requerem minério de ferro, coca e fluxos como material de alimentação na produção de aço.
Depois que o alto forno é alimentado com estes materiais, o ar quente é soprado na mistura. O ar faz com que a coca queima, elevando as temperaturas para 1700 ° C, o que oxida as impurezas. O processo reduz o teor de carbono em 90 por cento e resulta em um ferro fundido conhecido como metal quente.
O metal quente é então drenado do alto-forno e enviado para o BOF onde sucata de aço e pedra calcária são adicionados para fazer aço novo. Outros elementos, como o molibdênio, o cromo ou o vanádio, podem ser adicionados para produzir diferentes tipos de aço.
Em média, cerca de 630 quilos de coque são necessários para produzir 1000 quilos (1 tonelada) de aço.
A eficiência de produção no processo do alto forno é altamente dependente da qualidade das matérias-primas utilizadas. Um alto forno alimentado com coca de alta qualidade exigirá menos coque e fluxo, reduzindo os custos de produção e resultando em um metal quente melhor.
Em 2013, cerca de 1 bilhão de toneladas de carvão foi utilizado pela indústria siderúrgica. A China é o maior produtor e consumidor mundial de carvão de coque, representando cerca de 527 milhões de toneladas em 2013. A Austrália e os EUA seguem, produzindo 158 e 78 milhões de toneladas, respectivamente.
O mercado internacional de carvão de coque, não é de surpreender, é altamente dependente da indústria siderúrgica. O preço por tonelada de carvão de coque cresceu de cerca de US $ 40 em 2000 para mais de US $ 200 em 2011, mas caíram desde então.
Os principais produtores incluem BHP Billiton, Teck, Xstrata, Anglo American e Rio Tinto.
Mais de 90% do comércio marítimo total de carvão metalúrgico são contabilizados por embarques da Austrália, Canadá e EUA.
Fontes
Valia, Hardarshan S. Produção de coque para forno de alta fornalha . Steelworks.
URL: www. aço. org
Instituto Mundial do Carvão. Coal & Steel (2007) .
URL: www. covarde. org
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