Применение угля в металлургии
Металлургия – отрасль промышленности по получению металлов из различных видов сырья, включая процессы по изменению химического состава, свойств и структуры металлических сплавов, а также производства изделий из них.
Металлургическая отрасль не обходится без кремния. Кремний – важный химический элемент на нашей планете. Он входит в состав многих сплавов железа и цветных металлов. Повышает механическую прочность, улучшает литейные свойства, придает устойчивость к коррозии. Из-за своих электрофизических характеристик кремний широко применяют в промышленности. В металлургии этот элемент известен как модификатор сплавов для увеличения прочности, как раскислитель при производстве чугуна и в качестве компонента при выплавке стали и бронзы.
Благодаря выплавлению на биотопливе металл становится менее хрупким и податливым при ковке. Использование карбида кремния в металлургии (неорганического химического соединения кремния с углеродом) обосновано такими качествами, как тугоплавкость, химическая устойчивость и полупроводниковые свойства. Для получения карбида кремния используют уголь, полученный из древесины.
Древесный уголь в металлургии в качестве твёрдого топлива применяют давно. В Южной Америке, например, существуют древесноугольные металлургические предприятия полного цикла, которые выращивают лес, производят из него уголь, а затем выплавляют чугун. Уголь получают не только из разных пород дерева, но и из отходов деревообработки (ветки, стружки, щепа).
Для производства кремния у углеродистого восстановителя (например, древесных опилок) должны присутствовать следующие физико-химические свойства:
- высокая реакционная способность;
- низкая зольность;
- приемлемая стоимость;
- слабая склонность к образованию упорядоченной графитной структуры, которая влияет на условия проведения восстановительного процесса в печах;
- высокое удельное электрическое сопротивление для улучшения тепловой энергии;
- хорошая газопроницаемость, способствующая равномерному выделению газов;
- оптимальный гранулометрический состав;
- достаточная механическая прочность;
- постоянство химического состава;
- низкая плотность;
- хорошая термостойкость (устойчивость к истиранию и раздавливанию в условиях высоких температур печи).
Древесный уголь заменяют другими углеродистыми материалами (нефтяным, торфяным коксом или каменным углём) только в связи с дефицитом сырья, так как уголь отвечает всем требованиям для создания кремния. Подходит в качестве топлива для металлургии в местах с наличием большого объёма возобновляемых ресурсов, а также скопления отходов деревообработки.
Использование мобильных установок, которые можно разместить в удалённых регионах, стимулирует потребление древесного угля для нужд металлургии. Применение угля в данной отрасли не только целесообразно, но и помогает уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу.