يعتبر فحم الكوك وفحم الكوك المكلس مادتين كربونيتين مهمتين للغاية في قطاعي الصناعة والطاقة. على الرغم من أن كلاهما يحتوي على كلمة "فحم الكوك" ولهما أصول مرتبطة، إلا أنهما يختلفان بشكل كبير في التعريف والخصائص وعمليات الإنتاج والاستخدامات.
1. التعريف والأصل
فحم الكوك المكلس: سلفه هو فحم الكوك البترولي، المعروف أيضًا باسم "فحم الكوك الخام".
يتم إنتاج فحم الكوك البترولي عن طريق تكسير بقايا الزيت الثقيل المتبقية بعد تقطير الزيت الخام لفصل المكونات الخفيفة في وحدة فحم الكوك المتأخر.
يحتوي فحم الكوك الخام على كمية كبيرة من المواد المتطايرة (الرطوبة والهيدروكربونات) وله نسيج فضفاض، مما يجعله غير صالح للاستخدام المباشر.
ويتم تسخينه عند درجات حرارة عالية في فرن التكليس لإزالة المادة المتطايرة، مما يتسبب في تقلص هيكله وتكثيفه، وبالتالي الحصول على "فحم الكوك المكلس".
ولذلك، فإن فحم الكوك المكلس هو في الأساس مادة كربونية عالية النقاء ومرسومة بالجرافيت.
فحم الكوك: يتم الحصول عليه عن طريق-التقطير الجاف بدرجة حرارة عالية (فحم الكوك) لفحم الكوك المحدد (أو الفحم المخلوط) في فرن فحم الكوك تحت ظروف خالية من الهواء-.
تشبه عملية إنتاجها عملية حرق الفحم القديم، لكن الحجم والمستوى التكنولوجي لا يضاهيان.
فحم الكوك هو منتج مباشر لفحم الكوك.
تشبيه بسيط: إذا كان فحم الكوك المكلس هو "كربون مكرر ومنقى"، فإن فحم الكوك هو "جوهر الفحم، في شكله الصلب".
2. عملية الإنتاج
فحم الكوك المكلس: البترول ← الكوك المؤجل ← فحم الكوك الخام (فحم الكوك البترولي) ← التكليس ← فحم الكوك المكلس
فحم الكوك: فحم الكوك → مزج الفحم → فحم الكوك → فحم الكوك
3. الخصائص الفيزيائية والكيميائية
فحم الكوك المكلس:
موصلية كهربائية جيدة: بعد التكليس في درجات حرارة عالية-، يتم ترتيب ذرات الكربون بشكل أكثر تنظيمًا، مما يضع الأساس لتصنيع المواد الموصلة مثل أقطاب الجرافيت.
درجة نقاء عالية: محتوى عالي الكربون للغاية وشوائب منخفضة (محتوى الرماد).
كثافة عالية وقوة عالية: تؤدي عملية التكليس إلى انكماش الحجم، مما ينتج عنه بنية كثيفة وصلبة.
مواد متطايرة منخفضة: الغرض من التكليس هو إزالة المواد المتطايرة، وبالتالي فإن محتواها منخفض للغاية.
فحم الكوك:
قوة ميكانيكية عالية: خاصة قوتها الحرارية في درجات الحرارة المرتفعة، وهي ضرورية لتحمل الضغط الهائل والاحتكاك في الأفران العالية دون الانهيار.
تفاعل كيميائي جيد: يتفاعل بشكل جيد مع الأكسجين الموجود في خام الحديد، مما يجعله عامل اختزال ممتاز.
محتوى الكربون الثابت العالي: بمثابة مصدر الحرارة الأساسي للأفران العالية.
4. الاستخدامات الرئيسية
فحم الكوك المكلس:
صناعة الألومنيوم (الاستخدام الأكبر): يتم استخدام ما يقرب من 65% من فحم الكوك المكلس، الممزوج بقطران الفحم، في تصنيع الأنودات المطبوخة مسبقًا لإنتاج الألومنيوم التحليلي، حيث يعمل كموصل ويشارك في التفاعلات الكهروكيميائية في الخلية التحليلية.
صناعة الصلب: تستخدم لتصنيع أقطاب الجرافيت المستخدمة في صناعة الصلب بأفران القوس الكهربائي.
كرافع للكربون: يستخدم لزيادة محتوى الكربون في الفولاذ المنصهر أثناء عملية صناعة الصلب.
إنتاج المنتجات الكربونية: مثل مواد الأقطاب السالبة والجرافيت الخاص وغيرها.
فحم الكوك:
صناعة الصلب (الاستخدام الأكبر): يتم استخدام حوالي 90% من فحم الكوك في صناعة الحديد في الفرن العالي كوقود (توفير الحرارة)، وعامل اختزال (اختزال خام الحديد)، وكإطار لعمود الشحن (ضمان النفاذية).
يُعرف هذا باسم "فحم الكوك في الفرن العالي". صناعة المسبك: يستخدم "كفحم المسبك" لصهر المعادن.
الصناعة الكيميائية: تستخدم في إنتاج كربيد الكالسيوم والغاز الاصطناعي وما إلى ذلك.
صهر المعادن غير الحديدية: يستخدم كوقود وعامل اختزال.
باختصار، فحم الكوك المكلس هو مادة كربونية تخدم "الكهرباء"، وتكمن قوتها الأساسية في توصيلها الكهربائي وخصائص الكربون النقية؛ في حين أن فحم الكوك عبارة عن مادة كربونية تخدم "الحرارة" و"التفاعل"، فإن قوتها الأساسية تكمن في وظائفها كمصدر للطاقة، وعامل اختزال، وإطار مادي.
إنهم يلعبون أدوارًا أساسية لا يمكن الاستغناء عنها في المجالين الرئيسيين-لصهر المعادن غير الحديدية وصهر المعادن الحديدية، على التوالي.
