Cokes
Cokes(fon.ko:ks) ofkooksissteenkooldie met een speciale warmtebehandeling van verontreinigingen is ontdaan om er een zuiverderebrandstofvan te maken. Cokes ontstaat door dethermolysevan vermalen steenkool.
Geschiedenis[bewerken|brontekst bewerken]
Cokes werd voor het eerst gebruikt in het zuiden van China in de negende eeuw na Christus voor verwarming en koken. Begin elfde eeuw begonnen de ijzerwerkers in de vallei van deGele Riviercokes te gebruiken als brandstof door het gebrek aandennenhoutuit de omgeving.[1]
In 1603 stelde de Engelse uitvinderHugh Plat(1552–1608) voor omsteenkoolte verkolen op gelijksoortige wijze alshoutskool,[2]dat wordt geproduceerd uit hout. Het kostte echter vier decennia om een bruikbaar procedé te ontwikkelen. Rond 1642 werd cokes voor het eerst gebruikt door eenbrouwerijin Derbyshire voor het roosteren vanmout.Zij waren ook al langer op zoek naar alternatieve brandstof. Kolen konden bij het brouwen niet worden gebruikt, omdat de zwavelhoudende dampen een vieze smaak aan hetbiergaven. Cokes bracht hiervoor een oplossing.
In 1709 bouwdeAbraham Darbyuit Coalbrookdale inShropshirede eerste cokesgestookte oven voor de productie vangietijzer.De cokes verving houtskool als brandstof, dat door de ongecontroleerdeontbossingnog schaarser was geworden.[3]Het zou nog lange tijd duren, voordat dit van groter belang werd. In 1770 wasJohn Smeatonde eerste, die de Newcomen-stoommachine inschakelde bij de productie vangietijzer.Het belang van gietijzer nam rond 1830 enorm toe door grote opkomst van despoorwegen.[4]
In de eerstestoomlocomotievenbegin negentiende eeuw in Engeland werd cokes als brandstof gebruikt. Dit had te maken met een vroeg stuk milieuwetgeving, waarin de rookontwikkeling van stoommachines aan banden werd gelegd. De vereiste lage rookemissie werd bereikt met cokes in een aparte vuurkist. Later werden de regels versoepeld en kon ook goedkopere steenkool worden gebruikt als brandstof.
In de loop van de negentiende eeuw zijn op vele plaatsten in de opkomende industrielanden kolenvelden aangeboord. Daar werden ook decokesfabriekengebouwd. Een van de grootste verrees eind negentiende eeuw in de Amerikaanse staatPennsylvaniain de buurt van de kolenvelden van West-Pennsylvania. In 1885 bouwde de 'Rochester and Pittsburgh Coal and Iron Company' 's werelds langste cokesovens in Walston, Pennsylvania met 475 ovens op een rij over een lengte van een kwart mijl. De productie van deze fabriek lag op 22.000 ton per maand.
Toepassingen[bewerken|brontekst bewerken]
Cokes wordt gebruikt alsreductiemiddelbij de productie van ruwijzer.
- .
Daarnaast dient cokes ook als dragermateriaal in eenhoogovenvoor depelletsensinter.De derde functie van cokes in een hoogoven is het doorlaatbaar houden van de lading zodat de hete wind door de hoogoven kan stromen zonder groot drukverschil.
Ter vervanging van cokes worden in de hoogovens ook vermalen kolen rechtstreeks geïnjecteerd. Dit kan slechts tot een bepaald niveau omdat cokes meerdere functies heeft in een hoogoven. Het gebruik van cokes bij de productie van staal staat echter ter discussie aangezien het zorgt voor gigantische hoeveelheden van CO2-uitstoot.[5]Alternatieven die worden onderzocht (en momenteel nog gelimiteerd zijn tot laboschaal of pilot plants) zijn kunststof afval,waterstofgasenbiomassa.
Bereidingswijze[bewerken|brontekst bewerken]
Cokes is het product vanthermolyse(ook welpyrolyseof droge destillatie genoemd) vansteenkolenbij temperaturen tussen 900 en 1100 °C. De steenkool wordt plastisch bij een temperatuur van ongeveer 300 tot 600 °C, en stolt weer wanneer de vluchtige componenten zijn ontweken. Door het vervluchtigen van een deel van de kolen ontstaat een poreuze structuur. Deze behandeling geeft de cokes eigenschappen waardoor hij geschikt wordt voor gebruik inhoogovens.
De vluchtige bestanddelen die tijdens hetvercokesenvrijkomen worden later deels weergecondenseerdalssteenkoolteer.De overige gassen, voornamelijkmethaanenwaterstof,worden na een aantal reinigingsstappen veelal voor energiewinning gebruikt. Tijdens de reinigingsstappen kunnen stoffen alsammoniak,zwavelwaterstof,benzeen,tolueenenxyleenworden gewonnen. Ammoniak dient bijvoorbeeld alsgrondstofvoor deindustriëlevervaardigingvan anorganischekunstmest(ammoniumnitraat), en vansalpeterzuur.Zwavelwaterstof wordt gebruikt bij de bereiding vanzwavelzuuren vanelementairezwavel.
Gasfabriek[bewerken|brontekst bewerken]
Ook ingasfabriekenworden steenkolen vergast. Het hoofdproduct is hierbij echter niet de cokes, maar het gas (lichtgas). In de gasfabrieken werd een andere kwaliteit steenkool gebruikt dan in decokesfabriek.
Andere soorten cokes[bewerken|brontekst bewerken]
Metcokesworden gewoonlijksteenkoolcokesbedoeld. Andere vormen van cokes zijnturfcokes,petroleumcokesenbruinkoolcokes.Ookhoutskoolis in principe een soort cokes.
- ↑McNeill, William H. (1982)The Pursuit of Power.University of Chicago Press. p.26-45
- ↑Clifford D. Conner (2005).A people's history of science: miners, midwives, and "low mechanicks".p.426
- ↑Adriaan Linters (1986)Industria: architecture industrielle en Belgique.p.ii
- ↑Georg Kohlmaier, Barna von Sartory (1991)Houses of glass: a nineteenth-century building type.p.68
- ↑(en)De Ras, Kevin,Ruben Van de Vijver, Vladimir V. Galvita, Guy B. Marin, Kevin M. Van Geem(December 2019).Carbon capture and utilization in the steel industry: challenges and opportunities for chemical engineering.Current Opinion in Chemical EngineeringVolume 26: 81-87.ISSN:2211-3398.DOI:10.1016/j.coche.2019.09.001.