Що таке коксівне вугілля і де його застосовують

Збільшення цін на нафту і пошуки альтернативних джерел енергії не тільки привели до розробки нових технологій, але звернули увагу на інше, не менш корисне сировину - вугілля. Найважливішим для промисловості є коксівне вугілля. У чому його цінність і де його добувають - викладено в цій статті.

Що таке коксівне вугілля

Це кам`яне вугілля, з якого в умовах коксування отримують кокс певної міцності і крупності. Він представляє велику цінність для промисловості і користується активним попитом у багатьох галузях. Так, коксівне вугілля використовується як основне паливо при виробництві сталі та енергетики.

Коксівне вугілля відрізняються від інших кам`яних вугілля властивістю переходити в пластичний стан і спекаться при впливі високих температур без доступу кисню.

Склад коксівного вугілля

Коксівне вугілля в концентрованому і незбагаченому вигляді характеризується низькою зольністю (менше 10%), незначним вмістом летких компонентів (від 15 до 37%) і сірки (менше 3,5%). У порівнянні з іншими видами вугілля, коксівне вугілля володіють високою температурою згоряння і характеризуються меншим вмістом домішок. Співвідношення складових речовин у різних родовищах вугілля може трохи відрізнятися. Це дуже важливо враховувати в процесі його коксування. Так, перед переробкою кам`яного вугілля обов`язково визначається його складу, коксованість, спекаемость та інші показники. На території пострадянського простору для коксування застосовують такі види вугілля:

• К - коксові.
• Ж - жирні.
• Г - газові.
• ОС - отощенія-спекающиеся.
• СС - сільноспекающіеся.

Процес коксування

Під коксуванням увазі технологічний процес перетворення вугілля в кокс. Він складається з декілька стадій. На першому етапі проводиться підготовка вугілля до коксування. Видобуте вугілля подрібнюють і утворюють спеціальні суміші - шихти. На наступній стадії проводиться коксування. Воно відбувається в спеціальних камерах коксової печі із застосуванням газового нагріву. Підготовлену шихту поміщають у піч на 15 годин, де весь цей час проводиться підвищення температури до 1000ordm-С. В результаті цього процесу виходить «коксовий пиріг».

Технологія коксування протягом двадцятого сторіччя сильно змінилася, що дозволило розробляти нові вугільні поклади.

Згідно з підрахунками, близько 10% загальносвітового видобутку кам`яного вугілля проходить процес коксування. Цей факт підтверджує наявність високого попиту промисловості на коксівне вугілля.

Чим відрізняється коксівне і енергетичне вугілля

Найбільшу цінність для промисловості надають коксівне вугілля, які використовуються в якості технологічного палива в багатьох виробничих галузях народного господарства. Наприклад, для виплавки чавуну. Головна особливість, яка відрізняє коксівне вугілля від енергетичного - наявність Вітрі. Це зольна складова частина вугілля, яка утворюється в результаті розкладання рослин при відсутності кисню. Властивості Вітрі полягають у здатності плавитися і спекаться під впливом високої температури. Таким чином, мікрочастинки вугілля склеюються в одну щільну масу. Чим більше концентрація вітре, тим вища якість коксування такого вугілля.

Найбільша кількість плавких речовин міститься в таких марках вугілля: коксові, газові, жирні, отощенія-спекающиеся і коксове жирне.

Марки вугілля

У природі існує багато різновидів кам`яного вугілля, які відрізняються технічним складом, показниками спікливості і виходом летких складових. Для коксування підходять всього кілька марок вугілля. Але не всі вони придатні для спікання в чистому вигляді. Іноді потрібно додавання деяких компонентів. Отже, існують такі марки коксівного вугілля:

1. К - коксовий. При коксуванні цієї марки вугілля в чистому вигляді виходить кондиційний металургійний кокс. Для отримання вугілля вищої якості додають інші марки - жирний або газовий.
2. ЯЖ - коксовий жирний. Володіє найкращою коксованість, в основному використовується для отримання коксу без додавання інших марок вугілля. У складі коксового жирного вугілля міститься до 30% летких компонентів. Відображення Вітрі - 1,3%. Товщина пластичного шару складає 18 мм. Без змін якості коксу допускається додавання в цю марку до 20% КС, ОС і КО.
3. КО - коксовий пісне. Товщина пласта складає 10-12 мм, відображення Вітрі - до 1%. Як правило, ця марка не використовується окремо, а тільки в поєднанні з ЖК і ГР вугіллям.
4. КСН - коксовий слабоспікливе нізкометаморфозний. Під час спікання з цього виду вугілля утворюється стирається кокс з низькою міцністю, тому його в основному використовують для спікання з іншими марками або для отримання синтетичного газу.
5. КС - коксовий слабоспікливе. Товщина пластичного шару складає до 9 мм. Характеризується низькою спікливістю. Вугілля марки КС використовують коксохімічними підприємствами в якості отощающими компонента. Також його застосовують у деяких сферах виробництва для кульового спалювання.
6. ГК - газові коксівне. При коксуванні дають добре сплавлений кокс, але з малою механічною міцністю. Продукт спікання легко розділяється на дрібні шматки. Зазвичай газове вугілля застосовується в сумішах з іншими коксівним вугіллям.

Найкращими для спікання вважаються такі марки коксівного вугілля: жирний, слабоспікливе, газовий, отощенія-спікливе і коксовий в чистому вигляді. У них міститься найменша кількість домішок, і вони володіють високою пластичністю.

Сфери застосування

Головне призначення коксівного вугілля - промислове паливо. Під час спалювання вугілля, що коксується виділяє велику кількість теплової енергії. Так, температура займання цього палива складає 470ordm-С. Але спалювання - не єдиний спосіб вилучення корисних властивостей з цього викопного. Існує багато інших галузей народного господарства, в яких ефективно використовують коксівне вугілля. Застосування цього природного ресурсу в промислових процесах дозволяє отримувати з нього свинець, молібден, цинк, германій, сірку, галій та інші хімічні елементи. Промислове застосування мають також і відходи вугільної промисловості. Так, їх переробляють в вогнетривкі матеріали і абразиви. Також з відходів виробляють будівельні матеріали.

У загальній складності з кам`яного палива виготовляють понад 300 різновидів продукції. Вугілля використовується в якості основного матеріалу для виробництва вуглеграфітових конструкційних елементів, високоазотних кислот, які застосовуються в добривах. Ефективне застосування мають речовини, які виділяються в процесі коксування. Так, під час сухої перегонки утвориться кам`яновугільна смола і аміачна вода. Вони також піддаються переробці.

Крім того, в процесі коксування виділяються газоподібні продукти, які містять бензол, фенол, аміак і толуол. Вони служать джерелами інших корисних речовин.

Видобуток коксівного вугілля на Україні

Коксівне вугілля в Україні в основному застосовується металургійними підприємствами. Так, на металургію припадає близько 90% загального попиту на цей вид палива. Добувна промисловість країни забезпечує коксівним вугіллям внутрішній ринок всього на 60%. Решта 40% споживаного вугілля імпортуються. Головним постачальником коксівного вугілля на Україні є Росія.

В останні роки в країні спостерігається зростання попиту на іноземну сировину. Це пов`язано зі зниженням обсягів внутрішнього виробництва. Також попит на вітчизняну сировину падає через зниження його якості, так як металургійні заводи не можуть використовувати вугілля з високим вмістом сірки.

На Україні коксівне вугілля добувається в басейнах: Донецькому, Львівсько-Волинському, Дніпровському. Найбільша кількість запасів кам`яного вугілля зосереджено в Донецькій, Луганській і Дніпропетровській областях. На даний момент з-за політичної нестабільності видобуток коксівного вугілля на сході України призупинена.

Видобуток вугілля в Росії

На території Росії знаходяться великі родовища вугілля. Згідно з цифрами, країна займає одне з перших місць у світі по вугільних запасів. Більше 67% з них припадає на кам`яне вугілля. З них 10% складають коксівне вугілля.

У Росії коксівне вугілля добувається в басейнах: Кузнецькому, Печорському, Південно-Якутській, Донецьком і Кізеловському. Перші два басейни виробляють вугілля в найбільшій кількості.

Запаси коксівного вугілля в РФ становлять 47,3 млрд. Тонн. Однак лише незначна частина є придатною для використання. В останні роки видобуток коксівного вугілля в Росії знаходиться на рівні 70 млн. Т на рік. Цього достатньо, щоб забезпечити сировиною промислові підприємства країни.

Коксівне вугілля в Росії видобувають стабільними темпами. Приріст обсягів видобутку вугілля буде мати місце в разі підвищення попиту на цей вид сировини, обумовленому розвитком металургійних і суміжних галузей економіки РФ.

Перспективи ринку коксівного вугілля

У найближчі роки російську вугільну промисловість чекають зміни. Ключові напрямки розвитку галузі будуть стосуватися вертикальної системи вугільних виробництв. Так, державною політикою передбачено створення на базі вугільних шахт енергетичних об`єктів невеликої та середньої потужності. Також планується установка на вугледобувних підприємствах устаткування, що дозволяє переробляти вугілля в екологічно чисті синтетичні палива.

Що стосується обсягів реалізації, попит на коксівне вугілля в Росії буде рости. Справа в тому, що крім сталеливарних підприємств кокс використовує кольорова металургія і багато інших галузей промисловості. Так, для виробництва 1 т чавуну необхідно близько 0,4 т коксу. А альтернативні технології, які дозволяють його замінити на більш вигідний ресурс, застосовуються обмежено.

Тенденції світового ринку коксівного вугілля

На сьогоднішній момент багато вугільні компанії всіх країн переживають кризу зниження цін на коксівне вугілля. Цю проблему посилюють держави, які постачають кокс в надмірних кількостях. Також великий вплив на ціни чинить прагнення покупців скорочувати витрати. Ще одна несприятлива ситуація виникає через бажання виробників сталі знизити виробничі витрати. У Європі і в Китаї попит на коксівне вугілля продовжує зростати, але це відбувається за рахунок виробництва продукції вищих категорій. Але в цілому обсяги закупівель сировини на світовому ринку падають.

Трохи стабілізувалася ситуація з енергетичною сировиною на ринку США. Але ціна на нього продовжує падати через зниження попиту на сталь. В результаті цього може скоротитися видобуток коксівного вугілля в США і країнах Європи.

Натомість експерти прогнозують зростання імпорту енергетичної сировини в Індії. За обсягом ввезення коксівного вугілля ця країна займає третє місце в світі.

Вартість сировини

У другому кварталі 2015 спостерігається зниження цін на коксівне вугілля. Великі світові компанії пропонують сировину за ціною, яка на 5-10% нижче в порівнянні з першим кварталом. Так, південноафриканська компанія Anglo American запропонувала Японії коксівне вугілля найвищої якості за 116 доларів США за 1 тонну. Середня ціна за 1 тонну коксівного вугілля становить 117 доларів США.