مصنع فحم الكوك

مصنع فحم الكوك هو المكان الذي يُصنّع فيه فحم الكوك والغاز المُصنّع من الفحم باستخدام عملية التقطير الجاف . تُسحب المكونات المتطايرة للفحم المُحلّل حراريًا ، والتي تُطلق بالتسخين إلى درجة حرارة تتراوح بين 900 و1400 درجة مئوية (1650 و2550 درجة فهرنهايت) ، وتُستعاد عادةً. توجد أيضًا مصانع فحم كوك تُحرق فيها المكونات المُطلقة: تُعرف هذه العملية باستعادة الحرارة. تتشكل طبقة من الرماد على سطح فحم الكوك الناتج. ^{[ 1 ]} تُكسب عملية إزالة الغازات من الفحم فحم الكوك مساميةً مرغوبةً للغاية. تُفكك الغازات بالتكثيف التجزيئي إلى قطران هيدروكربوني ، وحمض كبريتيك ، وأمونيا ، ونفتالين ، وبنزول ، وغاز فحم الكوك؛ ثم تُنقى هذه المنتجات في مفاعلات كيميائية إضافية . لا تزال ألمانيا تمتلك خمسة مصانع لإنتاج فحم الكوك قيد التشغيل (حتى عام 2010) لتلبية احتياجات صناعتها المحلية. ^{[ 2 ]}  

يُستخدم فحم الكوك بشكل أساسي في إنتاج الحديد الزهر في أفران الصهر ، وهو الاستخدام الرئيسي له حتى اليوم. وتُقلل عملية إزالة الغازات منه بشكل كبير من محتواه من الكبريت، مما يُمكّن صناعة الحديد والصلب من إنتاج حديد زهر عالي الجودة بانبعاثات أقل. إلى جانب ذلك، فإن رماد فحم الكوك له نفس التركيب تقريبًا للفحم الصلب العادي. ^{[ 3 ]}

في بدايات صناعة المعادن الحديدية ، كان الفحم النباتي يُستخدم حصريًا في إنتاج الخامات . ^{[ 4 ]} الفحم الأحفوري الخام ( الليغنيت والفحم الأسود ) أو الخشب غير المتفحم غير مناسب لصناعة الحديد ، لأن محتواه من الشوائب يمنعه من الوصول إلى درجة حرارة كافية لإنتاج حديد زهر جيد. أدى الطلب على الفحم النباتي ، المُستخرج من أفران الكوك التي تعمل بطريقة مشابهة لمصانع الكوك الحديثة، إلى عمليات إزالة واسعة النطاق للأشجار شوّهت مناطق بأكملها بشكل دائم (مثل غابة أشدون في إنجلترا). لم تتبلور فكرة تنقية الفحم الطبيعي في مصانع الكوك إلا في القرن الثامن عشر. سرعان ما حلّ الوقود الجديد محل الفحم النباتي تمامًا، مما جعل الإنتاج الضخم للحديد الزهر ممكنًا، وبالتالي إنشاء خطوط السكك الحديدية. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يؤدي تسخين الفحم في غياب الهواء إلى إنتاج فحم الكوك، وهو وقود غني بالكربون يتميز بنقائه وجودته العالية مقارنةً بالفحم الطبيعي. ومن خلال التحكم في هذه العملية، يمكن تحقيق مستويات أداء محددة بالخصائص التالية: ^{[ 7 ]}

• محتوى الماء ؛
• محتوى الرماد؛
• محتوى الكبريت؛
• حجم الحبيبات؛
• الصلابة ؛
• الهشاشة .

يُستخدم فحم الكوك في أغلب الأحيان في أفران الصهر ومسابك المعادن . ومن أهم خصائص فحم الكوك المستخدم في أفران الصهر صلابته، التي يحتفظ بها حتى في درجات الحرارة العالية؛ وبالتالي، فإنه يضمن، عند استخدامه كوقود، استقرار كومة خامات الحديد والصهر ، بينما يؤدي الفحم الصلب العادي إلى احتراقه وإعاقة أكسجة الخليط. ^{[ 8 ]}

• يتم إدخال الفحم إلى الفرن، ثم يُخلط ويُسحق ويُضغط؛
• تقوم الرافعة العلوية بفتح فتحة التغذية في أعلى الفرن؛
• تفريغ الفحم في فرن واحد؛
• اعتمادًا على نوع الفرن أو جودة الفحم، قد يحدث خلل في الفحم؛
• إغلاق الفرن بإحكام؛
• التدفئة؛
• ويتبع ذلك عملية إزالة الغازات والانتظار حتى الوصول إلى مسامية كافية؛
• فتح أبواب نهاية الفرن؛
• استعادة الكوكايين؛
• إطفاء الفرن وتغذيته في آن واحد للدورة التالية. ^{[ 5 ]}

بمجرد امتلاء الفرن، يعود مُغذّي الفرن إلى قادوس الفحم ويُحمّل الفرن التالي. تُضبط دورات التشغيل بحيث يُمكن تشغيل فرن جديد كل دقيقتين. تُسخّن جدران الفرن باستمرار. اعتمادًا على خصائص قوالب فحم الكوك وحجم الفرن، تستغرق عملية الحرق ما بين 15 و30 ساعة. ^{[ 5 ]}

• 
  آلة التعبئة في مصنع فحم الكوك شويلجيرن، غيلسنكيرشن-شالكه فورجيس.
• 
  مبرد في مصنع فحم الكوك Schwelgern
• 
  غطاء تبريد مصنع بروسبر لفحم الكوك
• 
  تحميل العربة (أو عربة الكوك)
• 
  التدفق إلى المبرد
• 
  Enfourneuse للتغذية العلوية.

في منتصف القرن التاسع عشر تقريبًا، أدرك الصناعيون أهمية الغازات المنبعثة في الصناعة الكيميائية . وكانت أجهزة التقطير، المستخدمة لغسل الغازات وفصل مكوناتها، تُركّب غالبًا على قاعدة مجموعة الأفران وتُوصّل بأنابيب محكمة الإغلاق. تُسحب الغازات بواسطة مراوح، يجب أن تحافظ على ضغط زائد يتراوح بين 2 و5 ملي بار (200 و500 باسكال ) لتجنب أي خطر انفجار في الفرن نتيجة دخول الهواء الخارجي. وفي حال انسداد المروحة، يحدث احتراق روتيني للغازات. ^{[ 14 ]}  

يتم تبريد غاز الفحم وغسله في جهاز تنقية الغازات ؛ ثم يتم فصل منتجات التكثيف وإرسالها إلى محطات مختلفة. ^{[ 15 ]}

بين عامي 2002 و2004، تسبب الطلب المتزايد على الصلب في ارتفاع سعر فحم الكوك المنتج في الصين من 80 دولارًا إلى ما يقرب من 350 دولارًا، أي أكثر من أربعة أضعاف سعره وثلاثة أضعاف الزيادة المتزامنة في سعر الصلب نفسه. ^{[ 16 ]}

في الوقت نفسه، قام الصينيون بتفكيك مصنع كايزرشتول الحديث لإنتاج فحم الكوك في دورتموند بمنطقة الرور ، وأعادوا بناءه في الصين. ^{[ 17 ]} لم يتمكن آخر مصنع للتبريد الجاف في ألمانيا من تعويض النقص، حيث قامت مجموعة تيسن كروب بتوحيد مصانع الحديد والصلب التابعة لها في دورتموند ودويسبورغ . ^{[ 16 ]}

وصلت آخر ثلاث محطات لإنتاج فحم الكوك العاملة في منطقة الرور - وهي محطة أرسيلورميتال بروسبر لإنتاج فحم الكوك في بوتروب ، ومحطة كاربوناريا/ تيسن كروب لإنتاج فحم الكوك في دويسبورغ -شفيلغرن، ومحطة إنتاج فحم الكوك في محطة دويسبورغ-هوكينغن الحرارية - إلى أقصى طاقتها الإنتاجية منذ عام 2010. وفي 3 يونيو/حزيران 2005، وافقت سلطات مقاطعة دوسلدورف على توسيع محطة دويسبورغ-هوكينغن لإنتاج فحم الكوك لصالح شركة HKM (هوتينفيرك كروب مانسمان) باعتبارها تصب في المصلحة العامة، وتم تأكيد ذلك في 13 يناير/كانون الثاني 2006. وافتُتحت محطة إنتاج فحم الكوك في 29 مارس/آذار 2014. ^{[ 18 ]}

في ديسمبر 2005، تمت الموافقة على تحديث مصنع سارلاند المركزي لإنتاج فحم الكوك (Zentralkokerei Saar GmbH) في ديلينجن. يشمل هذا التحديث إنشاء بطارية أفران ثالثة جديدة بالكامل. سيُمكّن هذا التحديث في نهاية المطاف من إيقاف تشغيل بطارية الأفران رقم 1، والتي ستُعاد بناؤها. أما بطارية الأفران رقم 2 فسيتم إيقاف تشغيلها تدريجيًا. ^{[ 19 ]}

في فرنسا، في نوفمبر 2000، كانت ستة مصانع لإنتاج فحم الكوك تعمل: ثلاثة منها مملوكة لمجموعة أوسينور للصلب في سيريمانج ودونكيرك وفوس سور مير ، واثنان مملوكان لشركة شاربوناج دو فرانس في دروكور وكارلينج ، بالإضافة إلى مصنع بونت آ موسون المتوقف عن العمل ^{[ 20 ] [ 21 ]} . في مايو 2020، وبعد إغلاق مصنع سيريمانج لإنتاج فحم الكوك، لم يتبق سوى مصنعي دونكيرك وفوس سور مير. ^{[ 22 ]}

تم إغلاق مصنع فحم الكوك في كارلينج في أكتوبر 2009 بسبب التلوث بثنائي الفينيل متعدد الكلور وتم هدمه بالكامل بحلول عام 2014. ^{[ 23 ]}

نظراً للارتفاع المستمر في أسعار فحم الكوك، اقترح العديد من مؤيدي هذه الصناعة على السلطات الألمانية إعادة فتح بعض مناجم الفحم، لما في ذلك من جدوى اقتصادية. فعلى سبيل المثال، هناك مشروع ممول بالكامل من القطاع الخاص لفتح منجم شمال هام ، إلا أن حجم الاستثمار المطلوب يحول دون تنفيذه. ^{[ 24 ]} ويخشى المتشككون من أن الاستثمار في هذا القطاع خلال الدورة الاقتصادية الحالية قد يُؤثر سلباً على المالية العامة في حال حدوث نقص في المعروض. ^{[ 25 ]}

• تلوث الهواء
• الكيمياء الكربونية
• الفحم
• منطقة تعدين الفحم
• كوكاكولا (وقود)
• منطقة التعدين (أوروبا)
• الهيدروكربون العطري متعدد الحلقات

• بروكنر، هورست (1938). Handbuch der Gasindustrie (في المانيا). ميونيخ وبرلين: ر. أولدنبورغ.
• بوشمان، والتر (1998). Zechen und Kokereien im rheinischen Steinkohlenbergbau. Aachener Revier und westliches Ruhrgebiet (في المانيا). برلين: مان. رقم ISBN 3-7861-1963-5.
• أوسيس ، ديتمار (2002). كوهلي، كوكس، كولتور. Die Kokereien der Zeche Zollverein (في المانيا). دورتموند: Stiftung Industriedenkmalpflege und Geschichtskultur. رقم ISBN 3-935783-09-4.
• ريس، فرانز مايكل (1957). Geschichte der Kokereitechnik (في المانيا). إيسن: جلوكوف.
• شرايبر، فريتز (1911). Entwicklung und gegenwärtiger Stand der Kokereiindustrie Niederschlesiens (باللغة الألمانية). برلين: سبرينغر.
• فارينكوبف، مايكل (2003). كوكس. Die Geschichte eines Wertstoffes (باللغة الألمانية). المجلد.  2. بوخوم: متحف مناجم ألمانيا.