Il carbone metallurgico, conosciuto anche come carbone da coke, è usato per produrre coke, la fonte primaria di carbonio usata nella produzione dell’acciaio. Il carbone metallurgico differisce dal carbone termico, che è usato per l’energia e il riscaldamento, per il suo contenuto di carbonio e la sua capacità di cokefazione. La cokizzazione si riferisce alla capacità del carbone di essere convertito in coke, una forma pura di carbonio che può essere usata nei forni ad ossigeno di base. Il carbone bituminoso – generalmente classificato come grado metallurgico – è più duro e più nero e contiene più carbonio e meno umidità e cenere dei carboni di basso rango.

Il grado del carbone e la sua capacità di cokefazione sono determinati dal rango del carbone – una misura della materia volatile e del grado di metamorfismo – così come dalle impurità minerali e dalla capacità del carbone di fondere, gonfiarsi e risolidificarsi quando viene riscaldato.

La produzione di coke è effettivamente la carbonizzazione del carbone ad alte temperature. La produzione avviene normalmente in una batteria di coke situata vicino a un’acciaieria integrata. Nella batteria, i forni di coke sono impilati in file. Il carbone viene caricato nei forni e poi riscaldato in assenza di ossigeno fino a temperature intorno ai 1.100 gradi Celsius (2.000 gradi Fahrenheit).

Senza ossigeno, il carbone non brucia; comincia a fondere. Le alte temperature volatilizzano le impurità indesiderate, come idrogeno, ossigeno, azoto e zolfo. Questi gas di scarico possono essere raccolti e recuperati come sottoprodotti o bruciati come fonte di calore.

Dopo il raffreddamento, il coke si solidifica come grumi di carbonio poroso e cristallino abbastanza grande da essere usato dagli altiforni.

Le proprietà inerenti al carbone iniziale in entrata influenzano pesantemente la qualità finale del coke prodotto. La mancanza di una fornitura affidabile di singoli tipi di carbone fa sì che i produttori di coke oggi usino spesso miscele di fino a 20 carboni diversi per offrire alle acciaierie un prodotto coerente.

Circa 1. 5 tonnellate di carbone metallurgico per la produzione di coke.5 tonnellate di carbone metallurgico sono necessarie per produrre 1 tonnellata metrica (1.000 chilogrammi) di coke.

Un altoforno è alimentato con coke, minerale di ferro e fondenti, e l’aria calda viene soffiata nella miscela. L’aria fa bruciare il coke, aumentando le temperature fino a 1.700 gradi Celsius, che ossida le impurità. Il processo riduce il contenuto di carbonio del 90% e dà come risultato un ferro fuso noto come metallo caldo.

Il metallo caldo viene poi scaricato dall’altoforno e inviato al forno ad ossigeno di base (“BOF”) dove vengono aggiunti rottami di acciaio e calcare per fare nuovo acciaio. Altri elementi, come il molibdeno, il cromo o il vanadio possono essere aggiunti per produrre diversi tipi di acciaio.

In media, sono necessari circa 630 chilogrammi di coke per produrre 1 tonnellata di acciaio.

L’efficienza produttiva nel processo dell’altoforno dipende fortemente dalla qualità delle materie prime utilizzate. Un altoforno alimentato con coke di alta qualità richiederà meno coke e flussante, abbassando i costi di produzione e ottenendo un metallo caldo migliore.

Il coke è un elemento fondamentale per la produzione dell’acciaio.