کک متالورژی

با سلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. در خدمت شما عزیزان هستیم با یک مقاله علمی و کاربردی دیگر از سری مطالب آموزشی. کک متالورژی Nut Coke در واقع تغییر شکل زغال سنگ در اثر دما و فشار مشخص است که دارای مقدار کربن بالایی است و در صنایع متالورژی مانند ذوب و فروآلیاژ مورد استفاده قرار می گیرید.

اما قبل از هر چیزی باید بدانیم که کک متالورژی چیست، چه ویژگی‌هایی داشته، چطور بدست می‌آید و در نتیجه در چه زمینه‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ با ما همراه باشید تا توضیحات کامل در مورد این ماده را در اختیار شما قرار دهیم.

کک متالورژی چیست

به ماده‌ای که حاوی مقدار زیادی کربن اندکی ناخالصی بوده و به صورت سوخت مصرف می‌شود، کک متالورژی می‌گویند. تعریف دیگری که برای این ماده می‌توان آورد؛ ترکیبی از کربن که به صورت جامدی از زغال‌سنگ‌هایی سیاه و براق (بیتومینه) درآمده است.

رنگ کک‌هایی که از زغال سنگ تولید شده‌اند، خاکستری بوده و جنس آن‌ها سخت و از سوراخ‌های متعددی تشکیل شده است.

ویژگی‌های کک متالورژی

این ویژگی‌ها را می‌توان به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم کرد:

1. از ویژگی‌های فیزیکی کک می‌توان به شکل و جنس آن اشاره نمود. کک شبیه زغال بوده، اما از قسمت‌های سفت و سختی تشکیل شده است. رنگ آن اکثر اوقات به رنگ خاکستری روشن بوده و معمولا در آن مقدار بسیاری کمی رطوبت وجود دارد. با استفاده از کک می‌توان محصولی خشک و سفت تولید کرد.
2. از ویژگی‌های شیمیایی کک نیز می‌توان به وجود مواد فسفر، گوگرد و خاکستر است. در واقع تا حدودی کیفیت کک بستگی به وجود این مواد دارد. میزان خاکستر و رطوبت کک در مجموع حدودا 15 درصد است. کربن که حدود 80 درصد این محصول را تشکیل می‌دهد نیز از دیگر ویژگی‌های آن محسوب می‌شود. کربن سبب افزایش دمای کوره بلند جهت ذوب فلزات شده و سنگ آهن را از اکسیژن پاکسازی می‌کند.

کاربردهای کک متالورژی

از این ماده در صنایع گوناگونی استفاده می‌شود؛ در ادامه چندین مورد از این مصارف را شرح خواهیم داد:

• در ساخت قطعاتی که به کربن مرغوب و مقاوم نیاز دارند.
• برای تولید آهن و فولاد، با ترکیبی از سنگ آهن و آهک در کوره‌هایی با دمای بسیار بالا
• در ریخته گری فلزات و اثر بر روی بوته نیز برای گرمابخشی استفاده می‌کنند.
• تولید فسفرین و کلسیم کاربید

کیفیت کک متالورژی

کیفیت کک تولید شده بستگی به چگونگی انجام هر یک از مراحل تولید دارد و اگر در مراحل تولید کم و کاستی ایجاد شود سبب افت کیفیت محصول تولید شده می‌شود. افزون بر آن میزان کیفیت کک تولید شده با قیمتی که برای محصول تعیین می‌شود، ارتباط مستقیمی دارد. البته به سادگی نمی‌توان کیفیت کک را صرفا بر اساس ظاهرش ارزیابی نمود.

از دیگر مواردی که تاثیر مستقیمی بر کیفیت کک دارد؛ رطوبت، تجزیه و فیزیک آن هستند. هر چه کک کوچکتر باشد؛ به دلیل عبور بهتر کک از کوره کیفیت بهتری داراست.

انواع کک متالورژی

1. کک سخت (بهترین و پرهزینه‌ترین نوع زغال سنگ)
2. کک نیم نرم
3. کک خام

ساخت کک متالورژی

در ابتدا زغال متالورژی از معادن استخراج شده و درون کوره های مخصوص گذاشته می شود. دما تا حدود 1100 درجه در شرایط خلا بالا رفته و ناخالصی هایی مثل هیدروژن، اکسیژن و گوگرد ناپایدار می شوند. شرایط خلا به این دلیل است که زغال سنگ بدون حصور اکسیژن و در مقابل حرارت نسوخته و فقط ذوب می شود. محصول نهایی در کوره کک است که مقدار کمی خاکستر ،رطوبت و گوگرد دارد.

ماده اولیه در این فرآیند تعیین کننده کیفیت محصول نهایی است به طوری که کیفیت زغال اولیه نقش مهمی در کک بدست آمده دارد.

ساخت کک متالورژی با زغال سنگ

زغال سنگ متالورژی ماده اولیه برای ساخت کک متالورژی است و شامل دو نوع زغال سنگ سخت و نرم است. برای ساخت این نوع کک به دو نوع زغال سنگ سخت و نیمه کاره احتیاج است که همانند مرحله قبل در کوره مخصوص گذاشته شده و سپس خنک می شوند. کک بدست آمده از این مرحله دارای تخلخل بالاتر و ناخالصی کمتر است.

دلایل استفاده از کک متالورژی

• افزایش میزان درصد کربن و افزایش ارزش سوخت
• کاهش ناخالصی‌های موجود در آن
• افزایش میزان استحکام در برابر عواملی چون ضربه و فشار
• افزایش فضای سوختن که با سوراخ‌های متعدد موجود در آن

تاثیرات کک بر کوره‌های بلند

زمانی که کک از ارزش سوخت و رطوبت بسیار پایینی برخوردار باشد، سبب کاهش راندمان کوره می‌شود. روش خشک نیز سبب کاهش میزان رطوبت آن و افزایش مقاومتش می‌شود.

کک قابل استفاده در کوره‌های بلند بهتر است از این شرایط برخوردار باشد:

1. میزان گوگرد موجود در آن حداکثر 1 درصد باشد.
2. میزان خاکستر آن حداقل 14 درصد باشد.
3. میزان مواد فرار حداکثر 1 درصد باشد.
4. استحکام کافی
5. ارزش سوخت آن حداکثر 4000 KCAL بر KG باشد. (کیلوکالری بر کیلوگرم)
6. مقدار رطوبت کک باید نهایتا 9 درصد باشد.
7. سایز دانه‌های کک حداقل 5 میلی‌متر و حداکثر 80 میلی‌متر باشد.

نکته: برای ذوب نمودن یک تن آهن خام به حداقل 450 الی 500 کیلوگرم کک نیاز است که این قیمت کمتر از نیمی از یک تن آهن خام است و در هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌شود.

قیمت کک متالورژی

از موارد اصلی و مهمی که در هر صنعتی برای کارخانه‌های تولید کننده تعیین کننده است، قیمت مواد اولیه و مورد نیاز برای تولید محصولات است. قیمت این ماده بستگی به میزان خالصی یا از طرفی دیگر میزان ناخالصی‌های موجود در آن دارد.

هر شرکت تولید کننده یا کارخانه‌ای باید ابتدا این موضوع را بسنجد که ماده مورد نیازش باید دارای چه میزان کیفیتی باشد تا به اندازه برایش هزینه کند.

جمع‌بندی

در این مقاله شما با کک متالورژی، ویژگی‌ها، کاربردها، چگونگی ساخت و قیمت این ماده آشنا شدید. این ماده امروزه به عنوان های متفاوت در بسیاری از صنایع کاربرد داشته و عمدتا در کوره های بلند با نقش تامین انرژی استفاده می شود. کک متالورژی همچنین در ساخت انواع آهن و فولاد به عنوان عامل احیا کننده استفاده می شود.

پس مهم است که قبل از استفاده از آن کاربردهایش را شناخته تا بهترین انتخاب را داشته باشید.