تشریح فرآیند ککسازي به روش بازیافت حرارت
کک امروزه به دو روش؛ بازیافت مواد شیمیایی و بازیافت حرارت تولید می‌شود. در شکل زیر مقایسه گرمایش سلول‌های ککسازي بازیافت مواد شیمیایی و حرارتی مشاهده می‌شود. کک دومین ماده تأثیرگذار بر قیمت تولید فولاد بعد از سنگ آهن است. سهم کک در هزینه تولید فولاد ۲۵ درصد است. در طول ۵۰ سال گذشته یکی از فعالیت‌هاي مهم صنایع فولاد بر روي فناوري و عملیات کاستن میزان مصرف کک در کوره بلند بوده است. یکی از شاخصه مهم فن‌آوري تولید کک به روش بازیافت حرارت انعطاف پذیري در انتخاب بلند زغال است. عوامل تأثیرگذار بر تولید کک مرغوب شامل ترکیب و آماده‌سازي بلند زغال، پارامترهاي پروسه ککسازي و عملیات خاموش کردن کک هستند. در فرآیند ککسازي بازیافت حرارتی بارگیري زغال از سمت ماشین به صورت قالبی است. شارژ قالبی زغال (براي بلند مشابه بازیافت شیمیایی) استحکام کک تولیدی را به میزان ۵ الی ۹ درصد افزایش می‌دهد.
بازیافت حرارتی می‌تواند شاخص CSR کک را ۲ الی ۱۰ درصد افزایش دهد. روش خاموش کردن کک نیز شاخص CSR را ۲ درصد بالا می‌برد. برای احداث یک واحد کک‌سازی با ظرفیت ۵۰۰ هزار تن کک در سال با نیروگاه مربوطه نیاز به ۳۵۰ در ۴۵۰ مترمربع مساحت زمین است. به ازاي هر یک صد هزار تن کک تولیدي در سال در چین ۸ و در آمریکا ۱۰ مگاوات برق مصرف می‌شود. در شکل زیر نمایی از سلول ککسازي با بازیافت حرارت ژول – تامسون (الف) و سلول‌هاي برش داده شده (ب) به نمایش درآمده است. شرکت سان کک آمریکا هم اکنون کل تولید کک خود را به روش بازیافت حرارت تولید می‌کند. ظرفیت نصب شده ککسازي این شرکت در آمریکا۴/۲۴ میلیون تن است (جمعا ۸۳۰ سلول). کل ظرفیت نصب شده فن‌آوري تولید کک به روش بازیافت حرارت در جهان بالغ بر ۱۰۰ میلیون تن کک در سال است.
مزایاي فناوري فرآیند تولید کک به روش بازیافت حرارت
انعطاف در انتخاب نوع بلند زغال (امکان استفاده از زغال‌هاي با مواد فرار بالا، پایین و آنتراسیت).
کیفیت بالاي کک از نظر شاخصه CRI، CSIو M۱۰ به دلیل طولانی بودن سیکل کک سازي.
امکان استفاده از ریزه کک تا ۷ درصد در بلند زغال.
امکان استفاده از روغن‌هاي کارکرده نورد در بلند زغال.
ظرفیت شارژ سنگین کیک زغال تا ۵۰ تن.
ایجاد فشار منفی در درون سلول و جلوگیري از خروج مواد فرار زغال به اتمسفر.
شرایط مطلوب محیط زیست (حذف SO۲ و گردوغبار از گازهاي خروجی ککسازي).
کاهش آلایندگی صوتی تا ۵۰ دسی‌بل.
سازمان محیط زیست آمریکا فقط برای فرآیند با بازیافت حرارت مجوز احداث صادر می‌کند.
کنترل بهتر فرآیند از نظر مکش، درجه حرارت و بالا بودن سطح اتوماسیون.
بازدهی بالاي کک (۷۵-۷۷ درصد).
تولید بخار و برق به میزان۶ تا ۱۰ مگاوات به ازاي هر ۱۰۰ هزار تن کک تولیدي در سال.
ایمنی بالاي تجهیزات و شرایط کار.
کیفیت بالاي مصالح و ساخت و عمر طولانی واحد ۲۵ تا ۴۰ سال.
به‌کارگیري ۲۳ نوع آجر ساده شکل به جاي ۱۰۰۰ نوع آجر فرآیند مرسوم.
امکان استفاده از آجرنسوز آلومینایی به جاي سیلیکایی.
پایین بودن تناژ آجرهاي نسوز مصرفی (دوسوم فرآیند مرسوم).
پایین بودن هزینه‌هاي سرمایه‌گذاري، بهره‌برداري و تعمیر و نگهداري.
خورندگی کمتر تجهیزات به دلیل عدم وجود تأسیسات بازیافت مواد شیمیایی.
مساحت زمین لازم براي احداث واحد ککسازي کمتر از فرآیند مرسوم است.
مدت زمان احداث واحد کوتاه است (۸ تا ۱۸ ماه)
ادغام ماشین‌هاي بارگیري زغال، تخلیه کک و کوبش زغال امکان‌پذیر است.
کلیه ماشین‌هاي کک سازي در جلوي سمت کک و ماشین (زغال) باطري قرار دارند.
به جاي ماشین در بازکن از سیستم زنجیر یا هیدرولیک استفاده می‌شود.
استفاده از حرارت گازهاي خروجی براي پایین آوردن رطوبت زغال.
نیاز به نیروي انسانی کمتري دارد.
امکان توسعه واحدهاي احداث شده و در حال بهره برداري.
نبود شیب داخلی در طراحی سلول‌ها، عدم گرفتگی سلول را در حین تخلیه کک موجب می‌شود.
وجود فاصله بین کیک زغال و دیواره سلول از گرفتگی سلول جلوگیري می‌نماید.
در حین ککسازي فشار به دیواره‌هاي جانبی سلول ها کمتر است.
تعمیر گرم سلول‌ها به دلیل عریض بودن آن‌ها به سهولت انجام می‌پذیرد.
راه اندازي باطري ککسازي نسبت به فرآیند مرسوم سریع‌تر است.
درجه حرارت ککسازي در محدوده ۱۲۵۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد حفظ می‌شود.
مصرف ویژه برق پایین است (۱۵ کیلووات ساعت بر تن کک).
نتایج و بحث
ماده اصلی تولید فولاد به روش کوره بلند کنورتور اکسیژنی، کک است. تحولات نشان‌دهنده آن است که در آینده نزدیک به کک با کیفیت بالا نیاز بیشتري داشته باشیم. توسعه فناوري تولید کک به روش بازیافت حرارت ظرفیت‌هاي جدید ککسازي را ایجاد می‌کند. عمر کاري باطري‌هاي ککسازي روز به روز بالا می‌رود. ظرفیت‌هاي تولید کک در کشورهاي هند و چین رو به افزایش است. با توجه به اینکه در کشورمان منابع زغال‌هاي کک‌شونده کم و گران است و از طرف دیگر مزایاي فراوان فن آوري تولید کک به روش بازیافت حرارت، انتخاب فرآیند مذکور براي احداث واحدهاي جدید در ایران منطقی و ضروري‌ست.
