Coque metalúrgico

Industria siderúrgica
El coque metalúrgico desempeña un papel indispensable en la industria siderúrgica, donde se utiliza en el proceso de alto horno para producir hierro y acero. Durante este proceso, el coque metalúrgico actúa como agente reductor y fuente de energía. Al reaccionar con el mineral de hierro, reduce los óxidos de hierro, liberando hierro fundido y produciendo gas de dióxido de carbono. Este proceso de reducción es vital para obtener hierro crudo, que luego se somete a un refinado adicional para producir acero. La calidad y las propiedades del coque metalúrgico influyen significativamente en la eficiencia, la productividad y el costo general de la producción de acero.

Más allá del acero: metales no ferrosos y procesos de fundición
El coque metalúrgico se utiliza más allá del sector siderúrgico, en la producción de metales no ferrosos como el aluminio, el titanio y el silicio. En procesos de fundición, como la fundición de aluminio, el coque metalúrgico actúa como agente reductor para convertir los óxidos metálicos en sus formas elementales. Esto garantiza la extracción de metales puros de sus menas, lo que facilita la fabricación de diversos productos de metales no ferrosos. Sus excepcionales capacidades reductoras y su estabilidad en entornos de alta temperatura hacen del coque metalúrgico una opción preferida en estos procesos críticos.

Industria de la fundición y procesos de fundición
En la industria de la fundición, el coque metálico se utiliza ampliamente en los procesos de fundición. Su distribución uniforme del calor garantiza la fusión uniforme de los metales, lo que promueve la producción de piezas fundidas de alta calidad. Además, la capacidad del coque metálico para reducir las impurezas en el metal fundido mejora la precisión de la fundición y reduce la probabilidad de defectos. Las fundiciones confían en el coque metálico por su fiabilidad y el excelente acabado superficial que imparte a los productos finales.

Industria química
Un agente reductor versátil: el coque metálico desempeña un papel crucial en la industria química como potente agente reductor. Se utiliza en diversas reacciones químicas, especialmente en la síntesis de sustancias químicas como el carburo de calcio y la cianamida cálcica. Su capacidad para donar electrones durante las transformaciones químicas es fundamental en estas reacciones, lo que conduce a la producción de compuestos orgánicos esenciales.

El coque metalúrgico es un sólido poroso, fisurado y de color negro plateado, y es una parte importante del proceso de fabricación de hierro, ya que proporciona el carbono (C) y el calor necesarios para reducir químicamente la carga de hierro en el alto horno (BF) para producir metal caliente (HM). Es un material de C poroso con alta resistencia producido por carbonización de carbones de rango específico o de mezclas de carbón a temperaturas de alrededor de 1100 grados C en hornos de coque. Está compuesto tanto de materia orgánica como inorgánica. El C es el componente principal de la parte orgánica. También se encuentran pequeñas cantidades de azufre (S), nitrógeno (N2), hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) en la parte orgánica. La materia inorgánica en el coque se llama ceniza de coque (materia mineral) y generalmente es de alrededor del 12 % en base seca. Tanto los componentes orgánicos como los inorgánicos influyen en la reactividad del coque. Por lo tanto, la caracterización del coque es un aspecto importante para comprender la calidad del coque formado.

La comprensión básica de la calidad del coque es una tarea importante, ya que determina el comportamiento de la gasificación y la temperatura alta del coque en el alto horno. A medida que el coque se desplaza hacia las zonas inferiores del alto horno, se degrada y genera partículas finas, lo que afecta la permeabilidad del lecho y la eficiencia del proceso. Por lo tanto, una calidad superior del coque es fundamental para una operación estable y eficiente del alto horno.

La calidad del coque está influenciada por muchos factores, como el rango, la composición maceral (que conduce a estructuras de coque isotrópicas o anisotrópicas), la composición de las cenizas y la fluidez de los carbones iniciales, las condiciones de carbonización que incluyen la temperatura máxima, la velocidad de calentamiento, el tamaño de las partículas, la presión y la densidad aparente, así como las condiciones del tratamiento térmico.

Las propiedades importantes del coque, incluidas la resistencia mecánica y la reactividad, están determinadas por la disposición de los átomos de C constituyentes. Las características principales de la disposición atómica son la alineación y el tamaño de los cristales de C. El tamaño de los componentes texturales se considera un indicador de su reactividad química.

Microscópicamente, el coque está formado por una matriz sólida, inclusiones orgánicas e inorgánicas en la matriz, poros y microfisuras. Los procesos de desarrollo de la estructura porosa y la microtextura del coque tienen lugar esencialmente en el rango plástico. La estructura formada en el coque por las burbujas de gas ocupa casi la mitad de su volumen e influye en dos propiedades del coque, la resistencia mecánica y la densidad aparente. El material sólido que forma las paredes de los poros está formado por entidades ópticamente anisotrópicas que normalmente se observan mediante microscopía de luz polarizada (PLM). La microtextura del coque influye en las propiedades del coque que son esenciales para su uso en el proceso de combustión.

Desarrollo de la estructura porosa
La estructura porosa del coque se determina en gran medida dentro del rango de temperatura plástica del proceso de carbonización. Durante la carbonización, inicialmente aparecen poros en partículas grandes a una temperatura cercana al punto de ablandamiento, mientras que las partículas de tamaño mediano se vuelven porosas a temperaturas más altas. Normalmente no se detecta formación de poros a ninguna temperatura dentro de partículas de tamaño < 125 micrones. Un aumento en la temperatura induce un aumento tanto en el número como en el tamaño de los poros, y se observa que más partículas tienen poros y las partículas más grandes se vuelven multiporosas. Con el aumento de la temperatura, las partículas se vuelven más redondeadas y se hinchan en los huecos entre partículas. La estructura porosa del coque metalúrgico puede variar mucho en un amplio rango. Dentro de un coque determinado y entre un coque y otro, los poros individuales pueden variar tanto en tamaño como en forma. En 1967 se propuso una clasificación de los poros en función de su anchura media, que fue adoptada posteriormente por la IUPAC en 1972. Según esta clasificación, hay tres tipos de poros, a saber: (i) microporos (menos de 2 nm), (ii) mesoporos (menos de 2 nm a menos de 50 nm) y macroporos (más de 50 nm). El rango de tamaño de los microporos se ha subdividido en ultramicroporos muy estrechos (menos de 0,5 nm) y supermicroporos (más de 1 nm a menos de 2 nm). Sin embargo, la estructura del coque está dominada por poros grandes (más de 2 nm), es decir, mesoporos, y el resto parece relativamente denso y más pequeño que 0,5 nm a 1 nm. Una mayor superficie de microporos del coque se relaciona con frecuencia con un mayor contenido de C anisotrópico.

Ceniza de coque
Las cenizas de coque son la materia mineral presente en el coque. El coque metalúrgico contiene típicamente entre un 8 % y un 12 % de fases minerales. La proporción de minerales individuales presentes en el coque puede variar de un coque a otro dependiendo de la mineralogía de los carbones originales, así como de las condiciones del proceso empleadas para la carbonización. Durante la carbonización, algunos minerales se descomponen y otros experimentan una serie de reacciones complejas, todas las cuales contribuyen a la formación de nuevos minerales cristalinos, así como de fases amorfas. El análisis de difracción de rayos X se utiliza normalmente para identificar y cuantificar las fases minerales presentes en el coque metalúrgico. Para el análisis de difracción de rayos X, se prepara una muestra de la materia mineral del coque mediante "incineración por plasma de radiofrecuencia a baja temperatura" (LTA), ya que esta técnica produce una alteración mínima de la materia mineral. Se ha descubierto que la mayor parte de la materia mineral presente en el coque está presente como una fase amorfa (más del 50 % en muestras LTA). Las arcillas parcialmente descompuestas y otros materiales que pierden su estructura al calentarse debido a la eliminación del agua constitucional u otros volátiles son responsables de la formación de material de aluminosilicato amorfo. Con excepción de algunos artefactos o minerales hidratados como la bassanita, la coquimbita y la jarosita, la materia mineral principal en fases cristalinas identificadas en el coque metalúrgico son cuarzo, mullita, fluorapatita y pirrotita. El hierro metálico (Fe), la brookita, la anatasa, el rutilo, la cristobalita, los óxidos de hierro (Fe3O4, Fe2O3 y FeO), la akermanita y la oldhamita son minerales comunes presentes en el coque.

La empresa cuenta actualmente con dos talleres de producción modernos y dos grandes talleres de almacenamiento, que pueden satisfacer las necesidades de producción a gran escala y logística rápida. El volumen de producción anual ha alcanzado las 100.400 toneladas. Después de años de arduo trabajo, hemos trabajado en estrecha colaboración con muchas empresas nacionales y hemos exportado a muchos países y regiones. En el futuro, la empresa seguirá adhiriéndose a la filosofía empresarial de "orientada a la calidad, honestidad y confiabilidad", mejorará continuamente la calidad del producto y el nivel de servicio, llevará a cabo una amplia cooperación e intercambios con empresas nacionales y extranjeras y promoverá conjuntamente el desarrollo de la industria del carbono.