Metallurgische Kohle, auch als Kokskohle bekannt, wird zur Herstellung von Koks verwendet, der wichtigsten Kohlenstoffquelle in der Stahlerzeugung. Hüttenkohle unterscheidet sich von Kraftwerkskohle, die für Energie und Heizung verwendet wird, durch ihren Kohlenstoffgehalt und ihre Verkokungsfähigkeit. Verkokung bezieht sich auf die Fähigkeit der Kohle, in Koks umgewandelt zu werden, eine reine Form von Kohlenstoff, die in Sauerstofföfen verwendet werden kann. Steinkohle – im Allgemeinen als metallurgische Qualität eingestuft – ist härter und schwärzer und enthält mehr Kohlenstoff und weniger Feuchtigkeit und Asche als niedrig inkohlte Kohlen.
Die Kohlesorte und ihre Verkokungsfähigkeit werden durch den Rang der Kohle – ein Maß für die flüchtigen Bestandteile und den Grad der Metamorphose – sowie durch mineralische Verunreinigungen und die Fähigkeit der Kohle, beim Erhitzen zu schmelzen, zu quellen und sich wieder zu verfestigen, bestimmt.
Die Koksherstellung ist im Grunde die Verkokung von Kohle bei hohen Temperaturen. Die Produktion findet normalerweise in einer Koksbatterie statt, die sich in der Nähe eines integrierten Stahlwerks befindet. In der Batterie sind die Koksöfen in Reihen gestapelt. Die Kohle wird in die Öfen gefüllt und dann unter Ausschluss von Sauerstoff auf Temperaturen um 1.100 Grad Celsius (2.000 Grad Fahrenheit) erhitzt.
Ohne Sauerstoff brennt die Kohle nicht, sondern beginnt zu schmelzen. Durch die hohen Temperaturen verflüchtigen sich unerwünschte Verunreinigungen, wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Diese Abgase können entweder aufgefangen und als Nebenprodukte zurückgewonnen oder als Wärmequelle verbrannt werden.
Nach der Abkühlung verfestigt sich der Koks zu Klumpen aus porösem, kristallinem Kohlenstoff, die groß genug sind, um in Hochöfen verwendet zu werden.
Die Eigenschaften der Ausgangskohle haben großen Einfluss auf die endgültige Qualität des erzeugten Koks. Da es an einer zuverlässigen Versorgung mit einzelnen Kohlesorten mangelt, verwenden die Kokshersteller heute oft Mischungen aus bis zu 20 verschiedenen Kohlen, um den Stahlherstellern ein einheitliches Produkt zu bieten.
Ungefähr 1.5 Tonnen Hüttenkohle werden benötigt, um 1 Tonne (1.000 Kilogramm) Koks zu erzeugen.
Ein Hochofen wird mit Koks, Eisenerz und Flussmitteln beschickt, und heiße Luft wird in das Gemisch geblasen. Die Luft bringt den Koks zum Brennen und erhöht die Temperaturen auf 1.700 Grad Celsius, wodurch Verunreinigungen oxidiert werden. Durch diesen Prozess wird der Kohlenstoffgehalt um 90 Prozent reduziert, und es entsteht ein geschmolzenes Eisen, das als Roheisen bezeichnet wird.
Das Roheisen wird dann aus dem Hochofen abgelassen und in den Sauerstoffblasofen (BOF) geleitet, wo Stahlschrott und Kalkstein hinzugefügt werden, um neuen Stahl herzustellen. Andere Elemente wie Molybdän, Chrom oder Vanadium können hinzugefügt werden, um verschiedene Stahlsorten zu erzeugen.
Im Durchschnitt werden etwa 630 Kilogramm Koks benötigt, um eine Tonne Stahl zu erzeugen.
Die Produktionseffizienz im Hochofenprozess hängt stark von der Qualität der verwendeten Rohstoffe ab. Ein Hochofen, der mit hochwertigem Koks beschickt wird, benötigt weniger Koks und Flussmittel, was die Produktionskosten senkt und zu einem besseren Roheisen führt.