Et koksverk er et anlegg som syntetiserer koks og produserer gass fra kull ved en tørr destillasjonsprosess . De flyktige komponentene av pyrolysert karbon , frigjort ved oppvarming ved en temperatur mellom 900 ° C og 1400 ° C, blir generelt sugd og gjenvunnet; men det er også frigjort koksverk der komponenter blir brent: man snakker i dette tilfellet om varmegjenvinningsprosess ( Heat Recovery ). Deretter dannes det et lag aske på overflaten av den oppnådde koks. Avgassingen av kullet gir koks en meget ønskelig porøsitet. Gassene blir dekomponert ved fraksjonert kondensering inn i hydrokarbon tjærer , svovelsyre , ammoniakk , naftalen , benzol og koks gass: disse produktene blir deretter renset i andre kjemiske reaktorer . Den Tyskland opprett (i 2010) fortsatt fem koks-kjemiske fabrikker i drift for behovene til sin innenlandske industrien.
Koks er spesielt ettertraktet for å produsere støpejern (jern og stål) i masovner , og dette er fortsatt det viktigste bruk i dag. Avgassing reduserer svovelinnholdet betraktelig, noe som gjør at stålindustrien kan produsere støpejern av bedre kvalitet og samtidig være mindre forurensende. Bortsett fra dette handler koksaske omtrent om den samme sammensetningen som for vanlig kull.
I de tidlige dagene av stålindustrien ble kull utelukkende brukt til produksjon av malm . Det rå fossile kullet ( brunkull og kull ) eller uullet tre er uegnet for metallurgi av jern fordi innholdet av urenheter ikke tillater å nå en temperatur som er tilstrekkelig til å produsere riktig skrift. Etterspørselen etter kull , hentet fra kullgroper som fungerer veldig likt moderne koksanlegg, har ført til massiv rydding som permanent har vansiret hele regioner (for eksempel Ashdown-skogen i England). Det var ikke før XVIII th århundre vi forestilt rense naturlig kull av koks-kjemiske fabrikker. Det nye drivstoffet trengte snart ut kull helt, muliggjorde masseproduksjonen av støpejern og dermed jernbanen .
Oppvarming av kull i fravær av luft produserer koks, et drivstoff som er spesielt rik på karbon , renere og av bedre kvalitet enn naturlig kull. Prosesskontroll gjør det mulig å oppnå spesifikk ytelse på følgende egenskaper:
Koks brukes oftest i masovner og støperier . En av de viktigste egenskapene til masovnekoks er hardheten, som den beholder selv ved høye temperaturer. Dermed, mens den fungerer som drivstoff, sikrer den stabiliteten til stabelen av jernholdige malmer og fluss , mens vanlig kull vil koke og forstyrre oksygenering av blandingen.
Koksovnen er det sentrale elementet i et koksverk. De horisontale ovnene, som er mest brukt (de er egnet til å overvåke de forskjellige utvinningstrinnene), presenteres som smale rom (ca. 50 cm brede), men flere meter høye og dype. Moderne rom har et volum på opptil 100 m 3 (f.eks. 0,5 × 6 × 32 m ). Som en generell regel plasseres disse ovnene i et batteri, atskilt av de brennende gassinjektorene mellom 1200 og 1400 ° C, som sikrer vedlikehold av den indre temperaturen. Disse gassene kommer fra røykevakuatorer, som samtidig sørger for varmegjenvinning. Så lenge man er på stedet for et stålverk, kan masovnsgassen også brukes til oppvarming av de nedre etasjene, der den blandes med gassen som puster ut fra kullsteken. Hver halvtime veksler oppvarmingen av ovnbatteriet mellom sidene og toppen for å sikre en isotropi av kullsteken.
Etter en innledende fase på omtrent tre måneder etter igangkjøring, kjører varmesystemet til et koksverk kontinuerlig. For rask oppvarming eller for brått avbryt oppvarming ledsages av termiske påkjenninger slik at ovnene blir uopprettelig skadet.
Ovner er, som masovner, foret innvendig med ildfaste lag av chamotte eller silikater . Hver ovn har tre åpninger: front- og bakdørene, omtrent like brede som selve ovnen, og fyll- / eksosluken øverst. Justering av lagene av kull med horisontale lag inne i ovnen er sikret av en oljehydraulisk rive.
Dekselet er ikke bare lukkeplaten til ovnbatteriet: det er her den overliggende kranen som bærer kullbøtta, laster hver ovn individuelt. For arbeidstakeren som har ansvaret for denne operasjonen er eksponering for risiko maksimalt: støv, varme og flammer gjør oppgaven som den farligste.
Avhengig av typen ovn, er kullbrettene enten over batteriet eller i den ene enden. Hver søppel inneholder mengden kull som trengs for å fylle en ovn. Disse tankene inneholder en blanding av kull som er spesielt valgt for kvaliteten på koks som skal produseres, tidligere screenet eller pulverisert.
Skjermen er en mobil vogn på skinner, plassert langs den ene siden av batteriet av ovner. Den er designet for å ta koksbrikettene ut av ovnene og transportere dem til produksjonsstedet. Den er utstyrt med en ledd arm, ofte bestående av to ledd, som kan feie hele lengden på ovnbatteriet. Den hydrauliske enheten er plassert ved foten av denne leddearmen. Ganggangen foran ovnene langs skinnene kalles hovedgangen; det må tillate samtidig passering av arbeideren som er ansvarlig for å lukke dørene, som for formannen.
Koksskjerm fra Schwelgern, Forges de Gelsenkirchen-Schalke.
Mobil plattform for Prosper koksfabrikk.
Koksskjerm foran ...
... og etter innføring i ovnen.
Når ovnen er full, går lasteren tilbake til kullbeholderen og laster neste ovn. Syklusene er tidsbestemt slik at det hvert annet minutt kan startes en ny ovn. Veggene på ovnene blir kontinuerlig oppvarmet. Avhengig av egenskapene til kokssteinene og ovnens størrelse, tar det mellom 15 og 30 timer.
Bakemaskin ved Schwelgern koksfabrikk ved Forges de Gelsenkirchen-Schalke.
Schwelgern kokseanleggskjøler
Prosper Coking Plant Cooler Hood
Lasting av vognen (eller koksbilen )
Avgang til kjøleren
Avkjølingen av koks må være spesielt rask, for så snart den kommer i kontakt med den omgivende luften, begynner koks på grunn av sin ekstremt høye temperatur å bli fortært.
Glødende cola på vei mot kjøligere.
Slukning av våt koks.
Den slukkede koksa oppbevares en stund i beholderen for kvalitetskontroll .
Det er to måter å avkjøle cola på:
Våt kjølingI 1986, under avkjøling, ble det funnet mellom 200 g og 2 kg faste urenheter per tonn koks. Takket være den moderne prosessen kjent som (Coke Stabilizing Quenching) er denne mengden redusert til 10 til 15 g / t.
Tørr kjølingDet blir ofte utført med flytende nitrogen , valgt som inert gass .
Mot midten av XIX E- tallet innså industriene verdien av gassene som ble frigjort for den kjemiske industrien . Stillbildene som sørger for skrubbing av gassene og separasjon av komponentene deres blir ofte montert direkte på bunnen av ovnbatteriet og forbundet med forseglede rør. Gassene suges inn av vifter som imidlertid må opprettholde et overtrykk på mellom 2 mbar og 5 mbar , for absolutt å unngå enhver risiko for at ovnen eksploderer på grunn av at luften kommer ut. Hvis viften er blokkert, dannes en bluss .
Den kullgass blir først avkjølt og til slutt vasket i en absorber ; deretter skilles kondensproduktene og sendes til de forskjellige kanalene:
De prisene på verdensmarkedet av koks eksplodere. Mellom 2002 og 2004 økte etterspørselen etter stål prisen på koks produsert i Kina fra $ 80 til nesten $ 350 , en pris mer enn firedoblet, og en økning tre ganger større enn prisen på stål samtidig.
Samtidig demonterte kineserne det moderne koksereanlegget Kaiserstuhl i Dortmund i Ruhr-området for å gjenoppbygge det i Kina. Tysklands siste tørrkjølte anlegg kunne ikke ta over, da Thyssenkrupp- konsernet konsoliderte sine støpejerns- og stålverk i Dortmund og Duisburg .
De tre siste koksverkene som var i drift i Ruhr-området : ArcelorMittal Prosper koksfabrikk i Bottrop , koksfabrikken Carbonaria / ThyssenKrupp i Duisburg - Schwelgern og Duisburg-Huckingen termiske kraftverk har vært i kapasitet siden 2010. Erklæringen om allmennyttighet for utvidelse av koksfabrikken Duisburg-Huckingen for HKM (Hüttenwerke Krupp Mannesmann), gitt 3. juni 2005 av distriktsmyndighetene i Düsseldorf, ble bekreftet 13. januar 2006. Koksverket ble innviet 29. mars , 2014.
I desember 2005 ble oppgraderingen av det sentrale koksanlegget i Saar ( Zentralkokerei Saar GmbH ) i Dillingen godkjent. Det er et spørsmål om å bygge et tredje batteri med ovner helt nytt. Det vil til slutt stoppe driften av batteriet n o 1, som skal gjenoppbygges. Batteriet nr . 2 slettes.
I Frankrike, i november 2000, 6 koksanlegg er i drift: 3 koksanlegg fra Usinor- stålkonsernet i Serémange , Dunkirk og Fos-sur-Mer , 2 fra Charbonnages de France i Drocourt og Carling , og den suspenderte fra Pont-à-Mousson . IMai 2020, etter stengingen av koksfabrikken i Serémange, er det bare de fra Dunkirk og Fos-sur-Mer som er igjen.
Den Carling ble stengt i oktober 2009.
Schwellgern GmbH kokseanlegg.
I lys av den vedvarende økningen i koksprisen, har flere tilhengere av denne industrien representert overfor tyske myndigheter at det vil være lønnsomt å gjenåpne visse kullgroper. Det er altså et prosjekt helt på private midler for å åpne en gruve nord for Hamm , som imidlertid kommer opp mot viktigheten av investeringen. Skeptikere frykter at investeringer i denne sektoren under den nåværende konjunktursyklusen vil få konsekvenser for de offentlige økonomiene i tilfelle mangel.