احیای اکسید فلزات
عوامل احیا کننده > کک

کک از زغال‌سنگ و از برش‌های نفتی سنگین بدست می‌آید. با حرارت دادن زغال‌سنگ در دمای بالا در غیاب هوا مواد آلی پیچیده تشکیل دهنده آن تجزیه شده و تشکیل گاز، ترکیبات آلی با وزن مولکولی پایین و پسماند کربنی غیر فراری به نام کک می‌دهد. از طرف دیگر با حرارت دادن برش‌های نفتی سنگین در دمای بالا و غیاب هوا همچنین شکست مولکولی این ترکیبات کک همراه با مشتقات پتروشیمی سبک‌تر بدست می‌آید. همه انواع زغال‌سنگ نمی‌توانند برای تولید کک مورد استفاده قرار بگیرند. زغال‌سنگ کک شونده با حرارت دیدن در غیاب هوا تا دمایی بالاتر از دمای تجزیه در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد اول نرم و سپس منجمد می‌شود و در نهایت به ماده جامدی با استحکام بالا تبدیل شود. زغال‌سنگ‌های کک نشونده با اعمال یک چنین شرایطی به زغالی پودری شکل تبدیل می‌شوند. زغال‌سنگ‌هایی که پس از استخراج از معدن یا پس از تمیز کردن بیش از ۱٫۲۵ درصد گوگرد و ۸ درصد خاکستر نداشته باشند به اسم زغال‌سنگ‌های کک شونده شناخته می‌شوند که آنها را برای تولید کک متالورژیک مورد استفاده می‌دانند. به این دلیل که می‌توان از آنها یک کک قابل استفاده در کوره بلند یا برخی دیگر از فرایندهای متالورژیکی بدست آورد.
دسته‌بندی دیگر در مورد زغال‌سنگ‌های کک شونده بر حسب مقدار ماده فرار آنها هست. کک‌های با درصد بالای مواد فرار حدود ۳۵ درصد ماده فرار دارند در حالی که کک‌هایی که حدود ۲۵ یا ۱۷ درصد ماده فرار دارند به ترتیب کک‌هایی با درصد متوسط و پایین مواد فرار محسوب می‌شوند. انواع خیلی کمی از زغال‌سنگ‌های کک شونده می‌توانند به تنهایی برای تولید کک مورد استفاده قرار بگیرند و به‌طور مثال کک‌هایی با درصد پایین مواد فرار تمایل به متورم و منبسط شدن و آسیب زدن به دیواره‌های کوره کک سازی دارند. در حالی که انواع زغال‌سنگ با درصد مواد فرار بالا ککی با خواص فیزیکی نامطلوب به دست می‌دهند. به همین خاطر زغال‌سنگ‌های کک شونده معمولاً به صورتی از مخلوطی از انواع با درصد مواد فرار بالا و متوسط یا پایین محسوب می‌شوند. به‌طور مثال ماده ای با ۸۰ درصد از زغال‌سنگ با مواد فرار بالا و ۲۰ درصد متوسط یا پایین برای تولید کک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در تولید کک از مشتقات نفتی، نفت سنگین و ویسکوز به کک و یک هیدروکربن سبک‌تر تبدیل می‌شود.
در فرایند کک سازی تأخیری برش‌های سنگین نفتی در کوره ای تا دمای حدود ۵۰۰ درجه سانتی گراد حرارت داده می‌شود و سپس مخلوط گاز و مایع به یکی از دو استوانه کک سازی وارد می‌شود که در آن دما حدود ۴۵۰ درجه سانتیگراد و فشار بین ۱۰۰ تا ۵۰۰ کیلو پاسکال و زمان اعمال این شرایط حدود ۴۸ ساعت است. پس از این مرحله گازهای تولید شده وارد برج تقطیر شده و کک به صورت مکانیکی تخلیه می‌شود. در فرایند بستر سیار، برش سنگین به صورت داغ وارد رآکتور می‌شود و با پلت‌های کک داغ در دمای ۵۰۰ برخورد می‌کند. محصولات سبک فاز گازی از میان یک مقداری از سیکلون‌ها عبور داده می‌شوند تا ذرات ریز کک آنها جدا شود. در این مرحله کک و مواد تقطیر نشده دیگر که در حال عبور از رآکتور هستند به ذرات کک می‌چسبند و این مواد با استفاده از بخار خارج شده و پس از آن غربال می‌شوند. پلت‌های بزرگ به عنوان محصول مورد استفاده قرار می‌گیرند و پلت‌های کوچک به فرایند بازگردانده می‌شوند. ترکیب شیمیایی تقریبی کک در جدول زیر آمده‌است.
| 0 | 1 |
| --- | --- |
ترکیب شیمیایی تقریبی کک (%): ترکیب شیمیایی تقریبی کک (%)
۸۲–۸۸: کربن ثابت
۱–۲: مواد فرار
۱۰–۱۵: خاکستر
۱–۱٫۵: S
۰٫۰۵: P
۵–۱۵: رطوبت
ترکیب شیمیایی تقریبی خاکستر کک نیز طبق جدول زیر است:
| 0 | 1 |
| --- | --- |
ترکیب شیمیایی تقریبی کک (%): ترکیب شیمیایی تقریبی کک (%)
۴۵–۴۹: SiO2
۲۸–۳۵: Al2O
۱۰–۱۲: Fe2O3
۲–۶: CaO
۱–۲: MgO
۰٫۳: P