Than cốc

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Than cốc thô

Than cốc là một loại nhiên liệu xám, cứng và xốp có hàm lượng carbon cao và ít tạp chất, được tạo ra bằng cách nung nóng than mỡ hoặc dầu trong môi trường yếm khí - một quá trình chưng cất phá hủy . Nó là một sản phẩm công nghiệp quan trọng, được sử dụng chủ yếu trong quặng sắt nấu chảy, mà còn là một loại nhiên liệu trong bếp và rèn tự do khi ô nhiễm không khí là một mối lo ngại.

Thuật ngữ "than cốc" không đủ tiêu chuẩn thường dùng để chỉ sản phẩm có nguồn gốc từ than bitum có hàm lượng tro và lưu huỳnh thấp bằng một quá trình gọi là luyện cốc . Một sản phẩm tương tự được gọi là than cốc dầu mỏ, hay petcoke, được lấy từ dầu thô trong các nhà máy lọc dầu . Than cốc cũng có thể được hình thành tự nhiên bởi các quá trình địa chất . [1]

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Trung Quốc[sửa | sửa mã nguồn]

Các nguồn lịch sử có niên đại từ thế kỷ thứ 4 mô tả việc sản xuất than cốc ở Trung Quốc cổ đại .[2] Người Trung Quốc lần đầu tiên sử dụng than cốc để sưởi ấm và nấu ăn vào khoảng thế kỷ thứ chín. Vào những thập kỷ đầu của thế kỷ thứ mười một, những người thợ rèn Trung Quốc ở thung lũng sông Hoàng Hà đã bắt đầu cung cấp nhiên liệu cho lò nung của họ bằng than cốc, giải quyết vấn đề nhiên liệu của họ trong khu vực thưa thớt cây cối. [3]

Anh[sửa | sửa mã nguồn]

Năm 1589, một bằng sáng chế đã được cấp cho Thomas Proctor và William Peterson để chế tạo sắt và thép và nung chảy chì bằng "than đất, than biển, cỏ, và than bùn". Bằng sáng chế chứa một ám chỉ khác biệt đến việc chuẩn bị than bằng cách "luyện cốc". Năm 1590, một bằng sáng chế đã được cấp cho Hiệu trưởng York để "thanh lọc than đá và giải phóng nó khỏi mùi khó chịu". [4] Năm 1620, bằng sáng chế đã được cấp cho một công ty gồm William St.  John và các hiệp sĩ khác, đề cập đến việc sử dụng than cốc trong luyện quặng và sản xuất kim loại. Năm 1627, một bằng sáng chế đã được cấp cho Sir John Hquet và Octavius de Strada cho một phương pháp làm cho than biển và than đá hữu ích như than củi để đốt trong nhà, mà không bị khó chịu bởi mùi hoặc khói. [5]

Năm 1603, Hugh Plat cho rằng than có thể được đốt theo cách tương tự như cách sản xuất than củi từ gỗ. Quá trình này không được sử dụng cho đến năm 1642, khi than cốc được sử dụng để rang mạch nhaDerbyshire ; trước đây, các nhà sản xuất bia đã sử dụng gỗ, vì than không nung không thể được sử dụng trong sản xuất bia vì khói lưu huỳnh của nó sẽ tạo ra mùi vị khó chịu cho bia . Nó được coi là một sự cải thiện về chất lượng, và mang lại một "sự thay đổi mà tất cả người Anh ngưỡng mộ" quy trình than cốc cho phép nướng mạch nha nhẹ hơn, dẫn đến việc tạo ra rượu bia nhạt vào cuối thế kỷ 17 . [5]

Năm 1709, Abraham Darby I đã thành lập một lò cao luyện than cốc để sản xuất gang . Sức mạnh nghiền vượt trội của than cốc cho phép lò cao trở nên cao hơn và lớn hơn. Sự sẵn có của sắt rẻ tiền là một trong những yếu tố dẫn đến Cách mạng Công nghiệp . Trước thời điểm này, luyện sắt đã sử dụng một lượng lớn than củi, được sản xuất bằng cách đốt củi. Khi việc trồng rừng trở nên không thể đáp ứng nhu cầu, việc thay thế than cốc thành than đã trở nên phổ biến ở Anh và than cốc được sản xuất bằng cách đốt than thành từng đống trên mặt đất để chỉ lớp bên ngoài bị đốt cháy, để lại bên trong đống ở trạng thái cacbon hóa. Vào cuối thế kỷ 18, lò nướng gạch tổ ong đã được phát triển, cho phép kiểm soát nhiều hơn quá trình đốt cháy. [6]

Năm 1768, John Wilkinson đã xây dựng một lò nướng thực tế hơn để chuyển đổi than thành than cốc. Wilkinson đã cải thiện quy trình bằng cách xây dựng các đống than xung quanh một ống khói thấp ở trung tâm được xây dựng bằng gạch rời và có các lỗ cho khí đốt đi vào, dẫn đến sản lượng than cốc tốt hơn. Với khả năng lớn hơn trong việc đốt, bao phủ và dập tắt các đống, năng suất đã tăng từ khoảng 33% đến 65% vào giữa thế kỷ 19. Ngành công nghiệp sắt của Scotland đã mở rộng nhanh chóng trong quý thứ hai của thế kỷ 19, thông qua việc áp dụng quy trình nổ nóng trong các khu vực khai thác. [7]

Vào năm 1802, một bộ pin của các tổ ong đã được thiết lập gần Sheffield, để tạo ra các đường nối Silkstone để sử dụng trong quá trình nấu chảy thép nung. Đến năm 1870, đã có 14.000 lò nướng tổ ong hoạt động trên các bờ biển West Durham, có khả năng sản xuất 4.000.000 tấn Anh (4.500.000 tấn thiếu; 4.100.000 t)[Chuyển đổi: Số không hợp lệ] của than cốc. Để đo lường mức độ mở rộng của sản xuất than cốc, người ta ước tính rằng các yêu cầu của ngành công nghiệp sắt là khoảng 1.000.000 tấn Anh (1.100.000 tấn thiếu; 1.000.000 t)[Chuyển đổi: Số không hợp lệ] một năm vào đầu những năm 1850, trong khi đến năm 1880, con số này đã tăng lên 7.000.000 tấn Anh (7.800.000 tấn thiếu; 7.100.000 t)[Chuyển đổi: Số không hợp lệ] , trong đó khoảng 5.000.000 tấn Anh (5.600.000 tấn thiếu; 5.100.000 t)[Chuyển đổi: Số không hợp lệ] được sản xuất tại hạt Durham, 1.000.000 tấn Anh (1.100.000 tấn thiếu; 1.000.000 t)[Chuyển đổi: Số không hợp lệ] ở vùng đồng cỏ Nam Wales và 1.000.000 tấn Anh (1.100.000 tấn thiếu; 1.000.000 t)[Chuyển đổi: Số không hợp lệ] ở Yorkshire và Derbyshire. [7]

Trong những năm đầu tiên của đầu máy xe lửa hơi nước, than cốc là nhiên liệu thông thường. Điều này là kết quả của một phần sớm của pháp luật môi trường; bất kỳ đầu máy được đề xuất nào cũng phải "hút khói". [8] Điều này không thể đạt được về mặt kỹ thuật cho đến khi vòm hộp lửa được sử dụng, nhưng việc đốt than cốc, với lượng khí thải khói thấp, được coi là đáp ứng yêu cầu. Quy tắc này đã lặng lẽ giảm xuống, và than rẻ hơn trở thành nhiên liệu thông thường, khi đường sắt được công chúng chấp nhận.

Hoa Kỳ[sửa | sửa mã nguồn]

Minh họa của việc khai thác than và đốt than cốc từ năm 1879.
Lò luyện cốc tại Cokedale, phía tây Trinidad, Colorado, đã cung cấp các nhà máy thép ở Pueblo, Colorado .

Ở Mỹ, lần đầu tiên sử dụng than cốc trong lò nung sắt vào khoảng năm 1817 tại lò luyện kim Plumsock của Isaac Meason's Plumsock và nhà máy cán kim loại ở quận Fayette, Pennsylvania . [9] Vào cuối thế kỷ 19, mỏ khai thác ở tây Pennsylvania cung cấp một nguồn phong phú của nguyên liệu cho luyện cốc. Vào năm 1885, Công ty than và sắt Rochester và Pittsburgh [10] xây dựng chuỗi lò luyện cốc dài nhất thế giới ở Walston, Pennsylvania, với 475 lò nướng có chiều dài 2 km (1,25 dặm). Sản lượng của họ đạt 22.000 tấn mỗi tháng. Lò luyện cốc Minersville ở quận Huntingdon, Pennsylvania, đã được liệt kê trên Sổ đăng ký quốc gia về địa danh lịch sử năm 1991.

Từ năm 1870 đến 1905, số lượng lò nướng tổ ong ở Mỹ đã tăng vọt từ khoảng 200 đến gần 31.000, sản xuất gần 18.000.000 tấn than cốc chỉ riêng ở khu vực Pittsburgh. [11] Một người quan sát khoe rằng nếu được đưa lên tàu, thì sản xuất của năm sẽ tạo thành một chuyến tàu dài đến nỗi động cơ phía trước sẽ đến San Francisco và quay trở lại Connellsville trước khi chiếc taxi được đưa ra khỏi bãi Connellsville! Giáo dục Số lượng lò nướng tổ ong ở Pittsburgh đạt đỉnh vào năm 1910 với gần 48.000. [12]

Mặc dù nó tạo ra một loại nhiên liệu chất lượng hàng đầu, luyện cốc đã làm nhiễm độc cảnh quan xung quanh. Sau năm 1900, thiệt hại nghiêm trọng về môi trường của than cốc tổ ong đã thu hút thông báo quốc gia, mặc dù thiệt hại đã gây thiệt hại cho quận trong nhiều thập kỷ. Khói và khí từ một số lò phá hủy tất cả các thảm thực vật xung quanh các cộng đồng khai thác nhỏ, W ghi nhận WJ Lauck của Ủy ban Di trú Hoa Kỳ vào năm 1911. [13] Đi qua khu vực trên tàu, chủ tịch Charles van Hise của Đại học Wisconsin đã nhìn thấy những dãy lò dài tổ ong từ đó ngọn lửa bùng phát và những đám khói dày đặc tỏa ra, làm cho bầu trời tối đen. Vào ban đêm, khung cảnh được thể hiện sống động không thể tả bằng vô số hố này. Lò nướng tổ ong làm cho toàn bộ khu vực sản xuất than cốc trở thành một bầu trời buồn tẻ: không vui vẻ và không lành mạnh. "

  1. ^ B. Kwiecińska and H. I. Petersen (2004): "Graphite, semi-graphite, natural coke, and natural char classification — ICCP system". International Journal of Coal Geology, volume 57, issue 2, pages 99-116. doi:10.1016/j.coal.2003.09.003
  2. ^ The Coming of the Ages of Steel. Brill Archive. 1961. tr. 55. GGKEY:DN6SZTCNQ3G. Bản gốc lưu trữ ngày 1 tháng 5 năm 2013. Truy cập ngày 17 tháng 1 năm 2013. Historic sources mention the use of coke in the fourth century AD 
  3. ^ McNeil, William H. The Pursuit of Power. University of Chicago Press, 1982, pp. 26, 33, and 45.
  4. ^ “CCHC—Your Portal to the Past”. Coal and Coke Heritage Center. Penn State Fayette, The Eberly Campus. Bản gốc lưu trữ ngày 23 tháng 5 năm 2013. Truy cập ngày 19 tháng 3 năm 2013. 
  5. ^ a ă Peckham, Stephen (1880). Special Reports on Petroleum, Coke, and Building Stones. United States Census Office. 10th census. tr. 53. 
  6. ^ Cooper, Eileen Mountjoy. “History of Coke”. Special Collections & Archives: Coal Dust, the Early Mining Industry of Indiana County. Indiana University of Pennsylvania. Bản gốc lưu trữ ngày 10 tháng 2 năm 2015. 
  7. ^ a ă Beaver, S. H. (1951). “Coke Manufacture in Great Britain: A Study in Industrial Geography”. Transactions and Papers (Institute of British Geographers). The Royal Geographical Society (with the Institute of British Geographers (17): 133–48. JSTOR 621295. doi:10.2307/621295. 
  8. ^ 8 & 9 Vict. cap. 20 (Railway Clauses Consolidation Act, 1845) section 114
  9. ^ DiCiccio, Carmen. Coal and Coke in Pennsylvania. Harrisburg, PA: Pennsylvania Historical and Museum Commission. 
  10. ^ A subsidiary of the Buffalo, Rochester and Pittsburgh Railway.
  11. ^ Eavenson, Howard N. (1942). The First Century and a Quarter of American Coal Industry. Pittsburgh, PA: Waverly Press. 
  12. ^ Warren, Kenneth (2001). Wealth, Waste, and Alienation: Growth and Decline in the Connellsville Coke Industry. Pittsburgh, PA: University of Pittsburgh. 
  13. ^ Martin, Scott C. Killing Time: Leisure and Culture in Southwestern Pennsylvania, 1800–1850. Pittsburgh, PA: University of Pittsburgh Press.