धातुकर्म कोक

इस्पात उद्योग
मेट कोक इस्पात उद्योग में एक अपरिहार्य भूमिका निभाता है, जहां इसका उपयोग लोहा और इस्पात का उत्पादन करने के लिए ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में किया जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, मेट कोक एक कम करने वाले एजेंट और ऊर्जा के स्रोत दोनों के रूप में कार्य करता है। जैसे ही यह लौह अयस्क के साथ प्रतिक्रिया करता है, यह लौह ऑक्साइड को कम करता है, पिघला हुआ लोहा मुक्त करता है और कार्बन डाइऑक्साइड गैस का उत्पादन करता है। कच्चे लोहे को प्राप्त करने के लिए यह कमी प्रक्रिया महत्वपूर्ण है, जिसे बाद में स्टील का उत्पादन करने के लिए और अधिक परिष्कृत किया जाता है। मेट कोक की गुणवत्ता और गुण इस्पात उत्पादन की दक्षता, उत्पादकता और समग्र लागत को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।

इस्पात से परे - अलौह धातुएँ और गलाने की प्रक्रियाएँ
मेट कोक का उपयोग इस्पात क्षेत्र से परे एल्यूमीनियम, टाइटेनियम और सिलिकॉन जैसी अलौह धातुओं के उत्पादन में भी होता है। गलाने की प्रक्रियाओं में, जैसे एल्यूमीनियम गलाने में, मेट कोक धातु ऑक्साइड को उनके मौलिक रूपों में परिवर्तित करने के लिए एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है। यह उनके अयस्कों से शुद्ध धातुओं का निष्कर्षण सुनिश्चित करता है, जिससे विभिन्न अलौह धातु उत्पादों के निर्माण में सुविधा होती है। इसकी असाधारण कम करने की क्षमताएं और उच्च तापमान वाले वातावरण में स्थिरता मेट कोक को इन महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में एक पसंदीदा विकल्प बनाती है।

फाउंड्री उद्योग और कास्टिंग प्रक्रियाएं
फाउंड्री उद्योग में, कास्टिंग प्रक्रियाओं में मेट कोक का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। इसका समान ताप वितरण धातुओं के लगातार पिघलने को सुनिश्चित करता है, जिससे उच्च गुणवत्ता वाली कास्टिंग के उत्पादन को बढ़ावा मिलता है। इसके अलावा, पिघली हुई धातु में अशुद्धियों को कम करने की मेट कोक की क्षमता कास्टिंग सटीकता को बढ़ाती है और दोषों की संभावना को कम करती है। फाउंड्रीज़ अपनी विश्वसनीयता और अंतिम उत्पादों को प्रदान की जाने वाली उत्कृष्ट सतह फिनिश के लिए मेट कोक पर भरोसा करते हैं।

रसायन उद्योग
एक बहुमुखी कम करने वाला एजेंट: मेट कोक एक शक्तिशाली कम करने वाले एजेंट के रूप में रासायनिक उद्योग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसका उपयोग विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं में होता है, विशेष रूप से कैल्शियम कार्बाइड और कैल्शियम साइनामाइड जैसे रसायनों के संश्लेषण में। रासायनिक परिवर्तनों के दौरान इलेक्ट्रॉन दान करने की इसकी क्षमता इन प्रतिक्रियाओं में महत्वपूर्ण है, जिससे आवश्यक कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन होता है।

धातुकर्म कोक एक छिद्रपूर्ण, विदरित, चांदी-काला ठोस है और लोहा बनाने की प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है क्योंकि यह गर्म धातु (एचएम) का उत्पादन करने के लिए ब्लास्ट फर्नेस (बीएफ) में लोहे के बोझ को रासायनिक रूप से कम करने के लिए आवश्यक कार्बन (सी) और गर्मी प्रदान करता है। ). यह एक छिद्रपूर्ण सी सामग्री है जिसमें कोक ओवन में लगभग 1100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर विशिष्ट रैंक के कोयले या कोयले के मिश्रण के कार्बोनाइजेशन द्वारा उत्पादित उच्च शक्ति होती है। यह कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों पदार्थों से बना है। C कार्बनिक भाग का प्रमुख घटक है। कार्बनिक भाग में थोड़ी मात्रा में सल्फर (S), नाइट्रोजन (N2), हाइड्रोजन (H2) और ऑक्सीजन (O2) भी होते हैं। कोक में अकार्बनिक पदार्थ को कोक राख (खनिज पदार्थ) कहा जाता है और आमतौर पर शुष्क आधार पर लगभग 12% होता है। कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों घटक कोक प्रतिक्रियाशीलता को प्रभावित करते हैं। इस प्रकार, कोक की गुणवत्ता को समझने के लिए कोक लक्षण वर्णन एक महत्वपूर्ण पहलू है।

कोक गुणवत्ता की बुनियादी समझ एक महत्वपूर्ण कार्य है क्योंकि यह ब्लास्ट फर्नेस (बीएफ) में कोक के उच्च तापमान और गैसीकरण व्यवहार को निर्धारित करता है। जैसे ही कोक बीएफ के निचले क्षेत्रों की ओर बढ़ता है, यह ख़राब हो जाता है और बारीक पदार्थ उत्पन्न करता है, जो बिस्तर पारगम्यता और प्रक्रिया दक्षता को प्रभावित करता है। इसलिए, स्थिर और कुशल बीएफ ऑपरेशन के लिए बेहतर कोक गुणवत्ता महत्वपूर्ण है।

कोक की गुणवत्ता कई कारकों से प्रभावित होती है जैसे रैंक, मैकेरल संरचना (आइसोट्रोपिक या अनिसोट्रोपिक कोक संरचनाओं के लिए अग्रणी), राख संरचना और शुरुआती कोयले की तरलता, चरम तापमान, हीटिंग दर, कण आकार, दबाव सहित कार्बोनाइजेशन की स्थिति और थोक घनत्व के साथ-साथ गर्मी उपचार की स्थिति भी।

यांत्रिक शक्ति और प्रतिक्रियाशीलता सहित कोक के महत्वपूर्ण गुण घटक सी परमाणुओं की व्यवस्था से नियंत्रित होते हैं। परमाणु व्यवस्था की प्रमुख विशेषताएं C क्रिस्टलीयों का संरेखण और आकार हैं। बनावटी घटकों का आकार उनकी रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता का सूचक माना जाता है।

सूक्ष्मदर्शी रूप से कोक में एक ठोस मैट्रिक्स, मैट्रिक्स में कार्बनिक और अकार्बनिक समावेशन, छिद्र और सूक्ष्म दरारें होती हैं। कोक की छिद्रपूर्ण संरचना और सूक्ष्म-बनावट के विकास की प्रक्रियाएँ अनिवार्य रूप से प्लास्टिक रेंज के भीतर होती हैं। गैस के बुलबुले द्वारा कोक में बनी संरचना इसकी मात्रा का लगभग आधा हिस्सा घेरती है और कोक के दो गुणों, यांत्रिक शक्ति और थोक घनत्व को प्रभावित करती है। छिद्रों की दीवारों को बनाने वाले ठोस पदार्थ में ऑप्टिकली-एनिसोट्रोपिक इकाइयाँ होती हैं जिन्हें आमतौर पर ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोपी (पीएलएम) का उपयोग करके देखा जाता है। कोक सूक्ष्म-बनावट कोक गुणों को प्रभावित करती है जो बीएफ में इसके उपयोग के लिए आवश्यक हैं।

छिद्र संरचना विकास
कोक की छिद्र संरचना काफी हद तक कार्बोनाइजेशन प्रक्रिया की प्लास्टिक तापमान सीमा के भीतर निर्धारित होती है। कार्बोनाइजेशन के दौरान, प्रारंभ में मृदुकरण बिंदु के निकट तापमान पर बड़े कणों में छिद्र दिखाई देते हैं, जबकि मध्यम आकार के कण उच्च तापमान पर छिद्रपूर्ण हो जाते हैं। आमतौर पर 125 माइक्रोन से कम आकार के कणों के भीतर किसी भी तापमान पर कोई छिद्र गठन नहीं पाया जाता है। तापमान में वृद्धि से छिद्रों की संख्या और आकार दोनों में वृद्धि होती है, और यह देखा गया है कि अधिक कणों में छिद्र होते हैं और बड़े कण बहु-छिद्रित हो जाते हैं। बढ़ते तापमान के साथ, कण अधिक गोल हो जाते हैं और अंतर-कण रिक्तियों में फूल जाते हैं। धातुकर्म कोक की छिद्र संरचना एक विस्तृत श्रृंखला में काफी भिन्न हो सकती है। किसी दिए गए कोक के भीतर और एक कोक और दूसरे कोक के बीच, अलग-अलग छिद्र आकार और आकार दोनों में भिन्न हो सकते हैं। उनकी औसत चौड़ाई के आधार पर छिद्रों का वर्गीकरण 1967 में प्रस्तावित किया गया था और बाद में 1972 में IUPAC द्वारा अपनाया गया। इस वर्गीकरण के अनुसार, छिद्र तीन प्रकार के होते हैं, अर्थात् (i) सूक्ष्म छिद्र (2 एनएम से कम), (ii) ) मेसो-छिद्र (2 एनएम से कम से 5{15}} एनएम से कम) और मैक्रो-छिद्र (50 एनएम से अधिक)। सूक्ष्म-छिद्र आकार सीमा को बहुत संकीर्ण अल्ट्रा-सूक्ष्म-छिद्रों (0.5 एनएम से कम) और सुपर-सूक्ष्म-छिद्रों (1 एनएम से अधिक से 2 एनएम से कम) में विभाजित किया गया है। हालाँकि, कोक संरचना में बड़े छिद्रों (2 एनएम से अधिक) अर्थात् मेसो-छिद्रों का प्रभुत्व होता है और शेष भाग अपेक्षाकृत घना और 0.5 एनएम से 1 एनएम तक छोटा दिखाई देता है। कोक का उच्च सूक्ष्म छिद्र सतह क्षेत्र अक्सर उच्च अनिसोट्रोपिक सी सामग्री से संबंधित होता है।

कोक राख
कोक राख कोक में मौजूद खनिज पदार्थ है। मेटलर्जिकल कोक में आमतौर पर लगभग 8% से 12% खनिज चरण होते हैं। कोक में मौजूद अलग-अलग खनिजों का अनुपात मूल कोयले के खनिज विज्ञान के साथ-साथ कार्बोनाइजेशन के लिए नियोजित प्रक्रिया स्थितियों के आधार पर कोक से कोक में भिन्न हो सकता है। कार्बोनाइजेशन के दौरान, कुछ खनिज विघटित हो जाते हैं और कुछ कई जटिल प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं, जो सभी नए क्रिस्टलीय खनिजों के साथ-साथ अनाकार चरणों के निर्माण में योगदान करते हैं। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का उपयोग आम तौर पर धातुकर्म कोक में मौजूद खनिज चरणों की पहचान और मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के लिए, कोक से खनिज पदार्थ का एक नमूना 'कम तापमान रेडियो-फ़्रीक्वेंसी प्लाज्मा एशिंग' (एलटीए) द्वारा तैयार किया जाता है क्योंकि इस तकनीक के परिणामस्वरूप खनिज पदार्थ में न्यूनतम परिवर्तन होता है। कोक में मौजूद अधिकांश खनिज पदार्थ अनाकार चरण (एलटीए नमूनों में 50% से अधिक) के रूप में मौजूद पाए गए हैं। आंशिक रूप से विघटित मिट्टी और अन्य सामग्री जो संवैधानिक पानी या अन्य वाष्पशील पदार्थों को हटाने के कारण गर्म करने पर संरचना-रहित हो जाती हैं, अनाकार एल्यूमिनो-सिलिकेट सामग्री के निर्माण के लिए जिम्मेदार हैं। कुछ कलाकृतियों या हाइड्रेटेड खनिजों जैसे बेसनाइट, कोक्विम्बाइट और जारोसाइट के अपवाद के साथ, धातुकर्म कोक में पहचाने जाने वाले क्रिस्टलीय चरणों में प्रमुख खनिज पदार्थ क्वार्ट्ज, मुलाइट, फ्लोरापाटाइट और पाइरोटाइट हैं। धात्विक लौह (Fe), ब्रुकाइट, एनाटेस, रूटाइल, क्रिस्टोबलाइट, लौह ऑक्साइड (Fe3O4, Fe2O3 और FeO), एकरमैनाइट और ओल्डहैमाइट कोक में मौजूद सामान्य खनिज हैं।

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