Кокс — вид топлива и сырья¶

Кокс — твёрдое пористое топливо и химическое сырьё, получаемое в результате коксования каменных углей без доступа воздуха при температуре 900—1100 °C. Применяется преимущественно как восстановитель и источник тепла в металлургии, а также как сырьё для коксохимического производства. По химическому составу кокс представляет собой углеродистый материал с содержанием углерода 80—92 %, низкой летучестью и высокой механической прочностью.

¶Происхождение термина

Слово «кокс» происходит от английского coke, которое, в свою очередь, восходит к английскому диалектному обозначению «уголь» (от col — сокращённой формы от coal). Термин вошёл во многие языки в XVIII веке после того, как английский кузнец и изобретатель Абрахам Дарби III в 1735 году впервые применил кокс в доменных печах для выплавки чугуна. В русском языке слово закрепилось в XIX столетии вместе с развитием угольной и металлургической промышленности.

¶Коксование

Коксование — процесс пиролиза каменного угля, при котором материал разлагается без доступа воздуха. В ходе реакции удаляются летучие вещества (водород, метан, смолы, аммиак), а остаток обогащается углеродом. Основные параметры процесса:

• Температура — 900—1100 °C (при производстве энергетического кокса — до 700 °C).
• Длительность — от 12 до 20 часов в зависимости от марки угля и требуемого качества.
• Оборудование — коксовые печи (камерные, шахтные, кольцевые).

В России коксовые батареи сосредоточены в Кузбассе (Новокузнецк, Прокопьевск, Киселёвск), Донбассе и на Урале. Крупнейшие производители — «ЕвразХолдинг», «Сибуглемет», ММК-Кокс.

¶Классификация

Коксы подразделяются по нескольким признакам.

По назначению:

• Металлургический кокс — основной вид, применяется в доменных печах для выплавки чугуна.
• Кокс химический — сырьё для получения коксового газа, смолы, аммиака и других продуктов коксохимии.
• Кокс энергетический — используется как топливо в промышленных котельных.

По размеру фракций:

• Крупный кокс (более 80 мм) — для доменных печей.
• Средний (25—80 мм).
• Мелкий (менее 25 мм) — для ферросплавных производств.
• Коксовая мелочь — используется в цементной промышленности.

По степени спекания угольной шихты различают коксы сильного, среднего и слабого спекания.

¶Свойства

Кокс обладает рядом характеристик, определяющих его промышленную ценность:

Высокая пористость обеспечивает большую площадь контакта с газовой фазой, что важно при восстановлении железной руды в доменной печи.

¶Применение

¶Металлургия

Основной потребитель кокса — чёрная металлургия. В доменной печи кокс выполняет три функции: служит источником тепла, восстановителем оксидов железа и конструктивным материалом, обеспечивающим пропускную способность шихты. На производство одной тонны чугуна требуется примерно 400—500 кг кокса.

¶Коксохимия

При коксовании образуются побочные продукты:

• Коксовый газ (до 400 м³ на тонну угля) — используется как топливо и сырьё.
• Коксовая смола — источник бензола, толуола, нафталина, антрацена.
• Аммиачная вода — сырьё для производства аммиака и азотных удобрений.
• Сульфат аммония — удобрение.

Коксохимическое производство в России сосредоточено в основном в Кемеровской области и на Урале.

¶Другие отрасли

Кокс применяется в производстве электродов, в литейном деле, для получения карбида кальция, а также в качестве топлива в некоторых технологических процессах.

¶Влияние на здоровье и окружающую среду

Коксование сопровождается выбросами бензапирена, сероводорода, цианистых соединений и других вредных веществ. Работа на коксохимических производствах связана с повышенным риском заболеваний дыхательных путей и кожи. В России действуют нормативы предельно допустимых выбросов для коксовых батарей, а предприятия обязаны оснащать печи системами улавливания газа.

¶Кокс и другие вещества

Не следует путать кокс с антрацитом — природным высококалорийным углём, хотя оба материала используются в металлургии. Также кокс не имеет отношения к кокаину (разговорное сокращение «кокс»), что нередко приводит к путанице при поиске информации.

¶История в России

Первые коксовые печи на территории Российской империи были построены в 1840-х годах на Донбассе. К началу XX века Россия входила в число крупнейших производителей кокса. В советский период отрасль была сосредоточена в Кузбассе, Донбассе и на Урале. В 2023 году Россия произвела около 32—34 млн тонн кокса, что делает её одним из мировых лидеров по этому показателю.

¶Источники

• ГОСТ 5565-2016. Кокс металлургический. Технические условия.
• Справочник коксоделателя / под ред. В. А. Рудакова. — М.: Металлургия.
• Ковалёв В. Ф. Коксохимическое производство. — М.: Недра.
• Статистика угольной и коксохимической промышленности России, Минпромторг России.