А не поговорить ли нам об угле? Вот том самом, который добывают.
Весь добываемый уголь состоит, в основном, из одного только углерода. Уголь обладает сложной структурой, включающей участки как графитоподобной (кристаллической), так и аморфной природы. Мы помним, что угли различаются по степени углефикации.
Но еще в угле могут присутствовать органические компоненты. Эти компоненты могут быть летучими и не очень (например, витринит). Именно они определяют склонность угля к коксованию: уже упомянутый витринит способствует коксованию, а инертенит – нет.
Если коксующийся уголь нагреть без доступа кислорода (чтобы он не горел), то произойдет испарение легколетучих примесей и плавление с последующей пластификацией нелетучих.
Происходит это в несколько стадий:
- удаление влаги, при температурах до 200 °C;
- термохимическое разложение летучих веществ при 300–600 °C с выделением газов: метана, водорода, углекислого газа, а также дегтя;
- формирование пластической массы из нелетучих примесей при 450–550 °C; закоксовывание при 600–1100 °C, когда происходит уплотнение материала.
Процесс этот не быстрый и занимает до 20 часов. Зачем вообще так с ним заморачиваться?
В 18-ом веке, людям стало понятно, что бурно развивавшаяся металлургия была как-то уж очень прожорлива к топливу, которое в то время поставляли почти исключительно близлежащие леса.
Испугавшись риска остаться без охотничьих угодий, людям пришлось чесать затылок, чем бы заменить древесину. А что может быть лучше дерева? Дерево, которое превратилось в уголь!
Но ужас-ужас, уголь для доменной плавки не годился, не позволял достичь требуемой температуры, топливо было как будто бы недостаточно концентрированным.
Именно тогда пришлось доставать с полки цивилизационных технологий раньше как-то не очень нужную методику коксования угля. В промышленном масштабе первым ее применил английский металлург Абрахам Дарби в первой половине 18-го века.
И вот тогда доменный процесс пошел как надо. Выделяемого тепла хватало для получения чугуна, все были рады. На много десятилетий вперед кокс стал практически единственным видом топлива, позволяющего получать чугун доменным способом и в товарных количествах.