Le coke calciné et le coke sont deux matériaux carbonés très importants dans les secteurs industriel et énergétique. Bien que les deux contiennent le mot « coke » et aient des origines connexes, ils diffèrent considérablement par leur définition, leurs propriétés, leurs processus de production et leurs utilisations.
1. Définition et origine
Coke calciné : Son prédécesseur est le coke de pétrole, également connu sous le nom de « coke brut ».
Le coke de pétrole est produit par craquage des résidus lourds de pétrole restant après la distillation du pétrole brut pour séparer les composants légers, dans une unité de cokéfaction retardée.
Le coke brut contient une grande quantité de matières volatiles (humidité et hydrocarbures) et a une texture lâche, le rendant directement inutilisable.
Il est chauffé à haute température dans un four de calcination pour éliminer les matières volatiles, provoquant le rétrécissement et la densification de sa structure, obtenant ainsi du « coke calciné ».
Par conséquent, le coke calciné est essentiellement un matériau carboné hautement purifié et graphitisé.
Coke : il est obtenu par distillation sèche (cokéfaction) à haute -température de charbon à coke spécifique (ou de charbon mélangé) dans un four à coke dans des conditions sans air-.
Son processus de production est similaire à celui du charbon de bois ancien, mais son échelle et son niveau technologique sont incomparables.
Le coke est un produit direct de la cokéfaction du charbon.
Une analogie simple : si le coke calciné est du « carbone raffiné et purifié », alors le coke est « l’essence du charbon, sous sa forme solide ».
2. Processus de production
Coke calciné : Pétrole → Cokéfaction retardée → Coke brut (Coke de pétrole) → Calcination → Coke calciné
Coke : Charbon à coke → Mélange de charbon → Cokéfaction → Coke
3. Propriétés physiques et chimiques
Coca calciné :
Bonne conductivité électrique : après une calcination à haute-température, les atomes de carbone sont disposés de manière plus ordonnée, jetant ainsi les bases de la fabrication de matériaux conducteurs tels que les électrodes en graphite.
Haute pureté : teneur en carbone extrêmement élevée et faible impureté (teneur en cendres).
Haute densité et haute résistance : le processus de calcination provoque un retrait du volume, résultant en une structure dense et dure.
Matières peu volatiles : Le but de la calcination est d’éliminer les matières volatiles, leur teneur est donc extrêmement faible.
Coke:
Haute résistance mécanique : notamment sa résistance thermique à haute température, cruciale pour résister aux pressions et frottements immenses dans les hauts fourneaux sans s'effriter.
Bonne réactivité chimique : Réagit bien avec l’oxygène du minerai de fer, ce qui en fait un excellent agent réducteur.
Teneur élevée en carbone fixe : sert de source de chaleur principale pour les hauts fourneaux.
4. Principales utilisations
Coke calciné :
Industrie de l'aluminium (utilisation la plus importante) : Environ 65 % du coke calciné, mélangé à du brai de goudron de houille, est utilisé pour fabriquer des anodes précuites pour la production électrolytique d'aluminium, agissant comme conducteur et participant aux réactions électrochimiques dans la cellule électrolytique.
Industrie sidérurgique : utilisée pour fabriquer des électrodes de graphite pour la fabrication de l’acier au four à arc électrique.
En tant qu'émetteur de carbone : utilisé pour augmenter la teneur en carbone de l'acier en fusion pendant le processus de fabrication de l'acier.
Production de produits carbonés : tels que des matériaux d’électrodes négatives, du graphite spécial, etc.
Coke:
Industrie sidérurgique (utilisation la plus importante) : Environ 90 % du coke est utilisé dans la fabrication du fer dans les hauts fourneaux comme combustible (fournissant de la chaleur), comme agent réducteur (réducteur du minerai de fer) et comme structure de la colonne de charge (assurant la perméabilité).
C'est ce qu'on appelle le « coke de haut fourneau ». Industrie de fonderie : Utilisé comme « coke de fonderie » pour la fusion des métaux.
Industrie chimique : utilisée dans la production de carbure de calcium, de gaz de synthèse, etc.
Fusion de métaux non-ferreux : utilisé comme combustible et agent réducteur.
En résumé, le coke calciné est un matériau carboné au service de « l'électricité », sa force principale résidant dans sa conductivité électrique et ses propriétés de carbone pur ; tandis que le coke est un matériau carboné servant de « chaleur » et de « réaction », sa force principale réside dans ses fonctions de source d'énergie, d'agent réducteur et de structure physique.
Ils jouent un rôle essentiel irremplaçable dans les deux principaux domaines de la fusion des métaux non ferreux et ferreux, respectivement.
