Węgiel metalurgiczny, znany również jako węgiel koksujący, jest wykorzystywany do produkcji koksu, podstawowego źródła węgla stosowanego w produkcji stali. Węgiel metalurgiczny różni się od węgla energetycznego, który jest wykorzystywany do produkcji energii i ogrzewania, zawartością węgla i zdolnością koksowania. Koksowanie odnosi się do zdolności węgla do przekształcania się w koks, czystą formę węgla, która może być wykorzystywana w piecach tlenowych. Węgiel bitumiczny – ogólnie klasyfikowany jako sortyment metalurgiczny – jest twardszy i czarniejszy oraz zawiera więcej węgla i mniej wilgoci oraz popiołu niż węgle niskiej klasy.
Gatunek węgla i jego zdolność do koksowania są określane przez stopień węgla – miarę zawartości substancji lotnych i stopień metamorfizmu – jak również zanieczyszczenia mineralne i zdolność węgla do topnienia, pęcznienia i resolidyfikacji po podgrzaniu.
Koksownictwo jest w rzeczywistości karbonizacją węgla w wysokich temperaturach. Produkcja zazwyczaj odbywa się w baterii koksowniczej znajdującej się w pobliżu zintegrowanej huty stali. W baterii piece koksownicze są ułożone w rzędach. Węgiel jest ładowany do pieców, a następnie podgrzewany przy braku tlenu do temperatury około 1100 stopni Celsjusza (2000 stopni Fahrenheita).
Bez tlenu, węgiel nie pali się; zaczyna się topić. Wysoka temperatura powoduje ulatnianie się niepożądanych zanieczyszczeń, takich jak wodór, tlen, azot i siarka. Te gazy mogą być zbierane i odzyskiwane jako produkty uboczne lub spalane jako źródło ciepła.
Po schłodzeniu, koks krzepnie jako bryły porowatego, krystalicznego węgla wystarczająco duże, aby mogły być wykorzystywane w wielkich piecach.
Właściwości związane z początkowym węglem wejściowym silnie wpływają na ostateczną jakość produkowanego koksu. Brak niezawodnych dostaw poszczególnych gatunków węgla oznacza, że producenci koksu obecnie często stosują mieszanki do 20 różnych węgli, aby zaoferować producentom stali spójny produkt.
Około 1.5 ton metrycznych węgla metalurgicznego jest potrzebnych do wyprodukowania 1 tony metrycznej (1000 kilogramów) koksu.
Do wielkiego pieca wsypuje się koks, rudę żelaza i topniki, a do mieszanki wdmuchuje się gorące powietrze. Powietrze powoduje spalanie koksu, podnosząc temperaturę do 1700 stopni Celsjusza, co powoduje utlenianie zanieczyszczeń. Proces ten zmniejsza zawartość węgla o 90 procent i daje w rezultacie stopione żelazo znane jako gorący metal.
Gorący metal jest następnie odprowadzany z wielkiego pieca i wysyłany do podstawowego pieca tlenowego („BOF”), gdzie złom stalowy i wapień są dodawane w celu wytworzenia nowej stali. Inne elementy, takie jak molibden, chrom lub wanad mogą być dodawane do produkcji różnych gatunków stali.
Średnio, około 630 kilogramów koksu jest wymagane do wyprodukowania 1 tony metrycznej stali.
Wydajność produkcji w procesie wielkopiecowym w dużym stopniu zależy od jakości użytych surowców. Wielki piec zasilany wysokiej jakości koksem będzie wymagał mniej koksu i topnika, obniżając koszty produkcji i dając w efekcie lepszy gorący metal.
.