Il coke si ottiene per distillazione del carbon fossile in impianti detti cokerie. I forni sono costituiti da una serie di celle rivestite internamente da mattoni refrattari silicei. Le celle hanno forma stretta ed allungata: - larghezza = 0,40 0,60 m - altezza = 4 6 m - profondità = 10 16 m Il carbon fossile viene caricato dall alto nelle celle che sono riscaldate dall esterno con fiamme di un gas che brucia nell intercapedine tra una cella e l altra. Alla temperatura di 1200 1400 C, per un tempo di 14 20 ore, il carbone si libera dello zolfo e delle materie volatili. Il coke così ottenuto viene trasportato, per mezzo di appositi vagoni, sotto una torre di spegnimento, dove è raffreddato tramite una pioggia d acqua. E quindi inviato in un impianto di frantumazione dove viene ridotto ad una pezzatura di 20 40 mm. La composizione media del coke è la seguente: 90% di carbonio 1% di materie volatili 1% di zolfo 8% di ceneri
By Spinazzè & Baseotto 06/06/2002
Tramite soffianti viene inviata aria calda a 900 c nella parte inferiore della sacca; avviene la seguente reazione: C+O 2 CO2 con sviluppo di calore, la temperatura sale a 1900 C. L anidride carbonica risale nella sacca reagendo con altro carbonio secondo la seguente reazione: CO2+C 2CO con assorbimento di calore, la temperatura diminuisce a 1500 C. L ossido di carbonio risale nel tino, riscalda le cariche e fuoriesce dalla bocca dell altoforno. Prima di uscire però reagisce con l ossido di ferro del minerale secondo la seguente reazione: FeO+ CO Fe+ CO 2. L anidride carbonica risale nel tino e fuoriesce; il ferro, detto spugnoso perché intorno ai 700 C è tenero, discende alla base del tino e reagisce col carbonio secondo la seguente reazione: 3Fe+ C Fe 3 C, che è il carburo di ferro (cementite). La cementite intorno ai 1200 1300 C fonde formando la ghisa, che si raccoglie nel crogiuolo. Sempre nel ventre intorno ai 1200 C entra in azione il fondente, che reagisce con la ganga formando le scorie. Le scorie, essendo leggere, galleggiano sul bagno di ghisa nel crogiolo. Le scorie vengono asportate per affioramento mediante un apertura a lato. La ghisa poi scende per mezzo di un foro posto sul fondo del crogiuolo. By Spinazzè & Baseotto 06/06/2002
La ghisa madre d alto forno ha la seguente composizione media: - Carbonio: 3 4 % - Silicio: 1 3 % - Manganese: 1 2 % - Fosforo: 0,3 2 % - Zolfo: 0,1 0,2 % - Il resto é Ferro Il fosforo e lo zolfo sono elementi dannosi perché impartiscono fragilità alla ghisa. Lo zolfo é particolarmente nocivo perché fa anche aumentare il ritiro, diminuisce la colabilità, provoca soffiature. Per ogni tonnellata di ghisa prodotta sono prodotte circa 0,3 tonnellate di loppe che, essendo più leggere, si separano dalla ghisa madre nel crogiuolo. Esse sono costituite da silice, calce, allumina, magnesio, ossido di ferro Impieghi: mescolate a gesso formano il cosiddetto cemento Portland sono prodotti isolanti termici come per esempio la cosiddetta lana di scorie vengono costruite massicciate stradali. La grande quantità di gas prodotti, dopo opportuna depurazione e riscaldamento nei Ricuperatori Cowper, rende conveniente l utilizzazione come: - combustibile per il riscaldamento dell aria da inviare nell alto forno - alimentazione della centrale termica Nella centrale termica il gas caldo serve per riscaldare l acqua e produrre vapore che servirà, mediante apposite turbine a vapore, a generare elettricità che poi servirà ad azionare le soffianti, i montacarichi ecc. Gli stessi gas sono anche utilizzati per azionare direttamente le turbine a gas.
I gas provenienti dall alto forno vengono dapprima depurati dalle polveri passando in camere dove depositano le particelle solide ed in separatori di polveri a pioggia. I gas sono quindi immessi in un ricuperatore insieme ad un certo quantitativo d aria esterna, necessaria per la combustione del CO. I ricuperatori, di solito 2 (o 3 per sicurezza), sono torri alte da 30 a 60 m ed hanno un diametro esterno di 4 12 m. Per ¾ sono costituiti da mattoni refrattari forati e sono rivestiti da lamiera. Le torri funzionano alternativamente: prima da ricuperatori di calore e poi da riscaldatori dell aria da inviare all alto forno. Il ciclo si ripete ad intervalli di 3 4 ore. I gas provenienti dal depuratore delle polveri entrano nella parte inferiore del primo ricuperatore e, venendo a contatto con l aria soffiata dal ventilatore, bruciano secondo la reazione: CO + O = C O2 + calore I fumi caldi (T = 1100 1400 C), raggiunta la sommità della torre, discendono attraverso i mattoni forati ai quali cedono il calore posseduto e, infine, sono indirizzati al camino. L accesso dei fumi al primo ricuperatore è quindi interrotto e dirottato invece al secondo ricuperatore. Nel primo ricuperatore viene allora inviata, attraverso un ventilatore, aria esterna che, passando attraverso i mattoni precedentemente riscaldati, si scalda a sua volta e va all altoforno, dove viene immessa ad una temperatura di 900 C (per migliorare il rendimento del forno).