Koks
Koks ist ein grauer, harter und poröser Brennstoff auf Kohlebasis mit hohem Kohlenstoffgehalt und wenigen Verunreinigungen, der durch Erhitzen von Kohle oder Öl unter Ausschluss von Luft hergestellt wird - ein destruktiver Destillationsprozess. Er ist ein wichtiges Industrieprodukt, das vor allem in der Eisenerzverhüttung, aber auch als Brennstoff in Öfen und Schmieden verwendet wird, wenn die Luftverschmutzung ein Problem darstellt. ⓘ
Der unqualifizierte Begriff "Koks" bezieht sich in der Regel auf das Produkt, das aus aschearmer und schwefelarmer bituminöser Kohle durch ein Verfahren namens Verkokung gewonnen wird. Ein ähnliches Produkt, Petrolkoks genannt, wird in Erdölraffinerien aus Rohöl gewonnen. Koks kann auch auf natürliche Weise durch geologische Prozesse entstehen. ⓘ
Geschichte
Die Verkokung wurde 1713 in England entwickelt, ab 1740 wurden hier die Hochöfen mit Koks beschickt, eine Erfindung Abraham Darbys. 1796 wurde zum ersten Mal in Deutschland, im oberschlesischen Gleiwitz, Koks zur Hochofenbefeuerung eingesetzt. Im Ruhrgebiet wurde der erste Kokshochofen 1849 angefahren, gleichwohl wurde hier (auf der Zeche Sälzer und Neuack) bereits ab 1816 Kohle zu Koks verarbeitet. Vorher wurde Holzkohle in den Hochöfen eingesetzt. ⓘ
China
Historische Quellen, die auf das 4. Jahrhundert zurückgehen, beschreiben die Herstellung von Koks im alten China. Spätestens im neunten Jahrhundert setzten die Chinesen Koks zum Heizen und Kochen ein. In den ersten Jahrzehnten des 11. Jahrhunderts begannen die chinesischen Eisenarbeiter im Tal des Gelben Flusses, ihre Öfen mit Koks zu befeuern, um das Brennstoffproblem in dieser baumarmen Region zu lösen. ⓘ
China ist heute der größte Produzent und Exporteur von Koks. China produziert 60 % der weltweiten Koksmenge. Die Besorgnis über die Luftverschmutzung hat zu technologischen Veränderungen in der Koksindustrie geführt, indem veraltete, nicht energieeffiziente Verkokungstechnologien abgeschafft wurden. ⓘ
Großbritannien
Im Jahr 1589 wurde Thomas Proctor und William Peterson ein Patent für die Herstellung von Eisen und Stahl und das Schmelzen von Blei mit "Erdkohle, Seekohle, Torf und Torf" erteilt. Das Patent enthält eine deutliche Anspielung auf die Zubereitung von Kohle durch "Kochen". Im Jahr 1590 wurde dem Dekan von York ein Patent erteilt, um "Grubenkohle zu reinigen und sie von ihrem üblen Geruch zu befreien". Im Jahr 1620 wurde einer Gesellschaft, die sich aus William St. John und anderen Rittern zusammensetzte, ein Patent erteilt, in dem die Verwendung von Koks zum Schmelzen von Erzen und zur Herstellung von Metallen erwähnt wurde. 1627 wurde Sir John Hacket und Octavius de Strada ein Patent für ein Verfahren erteilt, mit dem Meeres- und Grubenkohle so nützlich wie Holzkohle für die Verbrennung in Häusern gemacht werden kann, ohne dass Geruch oder Rauch stören. ⓘ
1603 schlug Hugh Plat vor, Kohle auf ähnliche Weise zu verkohlen, wie Holzkohle aus Holz hergestellt wird. Dieses Verfahren kam erst 1642 zum Einsatz, als in Derbyshire Koks zum Rösten von Malz verwendet wurde. Zuvor hatten die Brauer Holz verwendet, da unverkohlte Kohle beim Brauen nicht verwendet werden kann, da ihre schwefelhaltigen Dämpfe dem Bier einen schlechten Geschmack verleihen würden. Das Koksverfahren wurde als Qualitätsverbesserung angesehen und brachte eine Veränderung mit sich, die ganz England bewunderte" - das Koksverfahren ermöglichte eine leichtere Röstung des Malzes und führte zur Entstehung dessen, was Ende des 17. ⓘ
1709 errichtete Abraham Darby I. einen koksbefeuerten Hochofen zur Herstellung von Gusseisen. Dank der höheren Brechkraft von Koks konnten die Hochöfen höher und größer gebaut werden. Die daraus resultierende Verfügbarkeit von preiswertem Eisen war einer der Faktoren, die zur industriellen Revolution führten. Vor dieser Zeit wurden bei der Eisenherstellung große Mengen Holzkohle verwendet, die durch Verbrennen von Holz gewonnen wurde. Als die Abholzung der Wälder den Bedarf nicht mehr decken konnte, wurde in Großbritannien Koks anstelle von Holzkohle verwendet. Bei der Herstellung von Koks wurde Kohle in Haufen auf dem Boden verbrannt, so dass nur die äußere Schicht verbrannte und das Innere des Haufens verkohlt blieb. Im späten 18. Jahrhundert wurden gemauerte Bienenstocköfen entwickelt, die eine bessere Kontrolle über den Brennvorgang ermöglichten. ⓘ
Im Jahr 1768 baute John Wilkinson einen praktischeren Ofen zur Umwandlung von Kohle in Koks. Wilkinson verbesserte das Verfahren, indem er die Kohlehaufen um einen niedrigen zentralen Schornstein aus losen Ziegeln und mit Öffnungen für den Eintritt der Verbrennungsgase baute, was zu einer höheren Ausbeute an besserem Koks führte. Durch größere Geschicklichkeit beim Brennen, Abdecken und Abschrecken der Halden konnte die Ausbeute bis Mitte des 19. Jahrhunderts von etwa 33 % auf 65 % gesteigert werden. Die schottische Eisenindustrie expandierte im zweiten Viertel des 19. Jahrhunderts durch die Einführung des Heißwindverfahrens in den schottischen Kohlerevieren rasch. ⓘ
Im Jahr 1802 wurde in der Nähe von Sheffield eine Batterie von Bienenstocköfen errichtet, um das Silkstone-Kohleflöz für die Verwendung beim Schmelzen von Tiegelstahl zu verkoken. Um 1870 waren in den Kohlefeldern von West Durham 14.000 Bienenkorböfen in Betrieb, die jährlich 4.000.000 Tonnen Koks produzierten. Der Bedarf der britischen Eisenindustrie lag in den frühen 1850er Jahren bei etwa 1.000.000 Tonnen pro Jahr und stieg bis 1880 auf etwa 7.000.000 Tonnen. Davon wurden etwa 5.000.000 Tonnen in der Grafschaft Durham, 1.000.000 Tonnen im südwalisischen Kohlenrevier und 1.000.000 Tonnen in Yorkshire und Derbyshire produziert. ⓘ
In den ersten Jahren der Dampflokomotiven war Koks der übliche Brennstoff. Dies ergab sich aus einer frühen Umweltgesetzgebung: Jede geplante Lokomotive musste "ihren eigenen Rauch verbrauchen". Dies war technisch nicht möglich, bis die Feuerbüchse zum Einsatz kam, aber man ging davon aus, dass die Verbrennung von Koks mit seinen geringen Rauchemissionen diese Anforderung erfüllte. Diese Vorschrift wurde im Stillen fallen gelassen, und die billigere Kohle wurde zum normalen Brennstoff, da die Eisenbahn in der Öffentlichkeit an Akzeptanz gewann. Die von einer fahrenden Lokomotive erzeugte Rauchfahne scheint heute ein Zeichen für eine Dampfeisenbahn zu sein und ist somit der Nachwelt erhalten geblieben. ⓘ
Sogenannte "Gaswerke" stellten Koks her, indem sie Kohle in geschlossenen Kammern erhitzten. Das dabei entstehende brennbare Gas wurde in Gasbehältern gelagert, um es im Haushalt und in der Industrie zum Kochen, Heizen und Beleuchten zu verwenden. Das Gas wurde allgemein als "Stadtgas" bezeichnet, da die meisten Städte von unterirdischen Leitungsnetzen durchzogen waren. Es wurde im Jahrzehnt nach 1967 durch "Erdgas" (zunächst aus den Öl- und Gasfeldern der Nordsee) ersetzt. Weitere Nebenprodukte der Koksherstellung waren Teer und Ammoniak, während der Koks vor der Einführung der Zentralheizung anstelle von Kohle in Kochherden und zur Beheizung von Wohnräumen verwendet wurde. ⓘ
Vereinigte Staaten
In den USA wurde Koks erstmals um 1817 in Isaac Measons Plumsock Puddelofen und Walzwerk in Fayette County, Pennsylvania, in einem Eisenofen verwendet. Im späten 19. Jahrhundert boten die Kohlefelder im Westen Pennsylvanias eine reiche Rohstoffquelle für die Verkokung. Im Jahr 1885 errichtete die Rochester and Pittsburgh Coal and Iron Company in Walston, Pennsylvania, die längste Koksofenkette der Welt mit 475 Öfen auf einer Länge von 2 km (1,25 Meilen). Ihre Leistung erreichte 22.000 Tonnen pro Monat. Die Koksöfen von Minersville in Huntingdon County, Pennsylvania, wurden 1991 in das National Register of Historic Places aufgenommen. ⓘ
Zwischen 1870 und 1905 stieg die Zahl der Bienenstocköfen in den USA sprunghaft von etwa 200 auf fast 31.000 an, die allein im Raum Pittsburgh fast 18.000.000 Tonnen Koks produzierten. Ein Beobachter prahlte damit, dass die Jahresproduktion in einen Zug geladen einen so langen Zug ergeben würde, dass die Lokomotive vor ihr nach San Francisco fahren und nach Connellsville zurückkehren würde, noch bevor die Lokomotive aus dem Rangierbahnhof in Connellsville losgefahren wäre!" Die Zahl der Bienenstocköfen in Pittsburgh erreichte 1910 mit fast 48.000 ihren Höhepunkt. ⓘ
Obwohl die Kokerei einen erstklassigen Brennstoff lieferte, vergiftete sie die umliegende Landschaft. Nach 1900 erregten die schwerwiegenden Umweltschäden der Bienenstockverkokung landesweites Aufsehen, obwohl der Bezirk schon seit Jahrzehnten von diesen Schäden geplagt war. "Der Rauch und das Gas einiger Öfen zerstören die gesamte Vegetation um die kleinen Bergbaugemeinden", stellte W. J. Lauck von der US-Einwanderungskommission 1911 fest. Der Präsident der University of Wisconsin, Charles Van Hise, sah bei einer Zugfahrt durch die Region "lange Reihen von Bienenstocköfen, aus denen Flammen und dichte Rauchwolken aufsteigen, die den Himmel verdunkeln. Nachts wird die Szene durch diese zahlreichen brennenden Gruben unbeschreiblich lebendig. Die Bienenstöcke machen die gesamte Region der Koksherstellung zu einem trüben Himmel: freudlos und ungesund." ⓘ
Koksöfen in Cokedale, Colorado, belieferten Stahlwerke in Pueblo, CO
Die 200 Koksöfen von Cherry Valley, gebaut um 1866
Dunlap-Koksöfen
Minersville-Koksöfen
Historischer Bezirk der Redstone-Koksöfen
Sydney Teerteiche ⓘ
Produktion
Industrielle Koksöfen
Die industrielle Herstellung von Koks aus Kohle wird als Verkokung bezeichnet. Die Kohle wird in einem luftlosen Ofen, einem "Koksofen" oder "Verkokungsofen", bei Temperaturen von bis zu 2.000 °C (3.600 °F), in der Regel jedoch bei 1.000-1.100 °C (1.800-2.000 °F), gebrannt. Bei diesem Prozess werden organische Stoffe in der Kohle verdampft oder zersetzt, wobei flüchtige Produkte, einschließlich Wasser, in Form von Kohlegas und Kohlenteer freigesetzt werden. Koks ist der nichtflüchtige Rückstand der Zersetzung, der zusammengeklebte Kohlenstoff- und Mineralrückstand der ursprünglichen Kohlepartikel in Form eines harten und etwas glasigen Feststoffs. ⓘ
Einige Anlagen verfügen über "Nebenprodukt"-Koksöfen, in denen die flüchtigen Zersetzungsprodukte gesammelt, gereinigt und abgetrennt werden, um sie in anderen Industrien als Brennstoff oder chemisches Ausgangsmaterial zu verwenden. Ansonsten werden die flüchtigen Nebenprodukte zur Beheizung der Koksöfen verbrannt. Dies ist eine ältere Methode, die aber bei Neubauten immer noch angewandt wird. ⓘ
Steinkohle muss eine Reihe von Kriterien erfüllen, um als Kokskohle verwendet werden zu können, die mit Hilfe spezieller Kohleprüfverfahren ermittelt werden. Dazu gehören Feuchtigkeitsgehalt, Aschegehalt, Schwefelgehalt, Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, Teer und Plastizität. Diese Mischung zielt darauf ab, einen Koks mit angemessener Festigkeit zu erzeugen (im Allgemeinen gemessen an der Koksfestigkeit nach der Reaktion), wobei eine angemessene Menge an Masse verloren geht. Bei der Mischung wird auch darauf geachtet, dass der Koks während der Produktion nicht zu stark aufquillt und die Koksöfen durch zu hohe Wanddrücke zerstört werden. ⓘ
Je höher der Anteil an flüchtigen Bestandteilen in der Kohle ist, desto mehr Nebenprodukte können erzeugt werden. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass ein Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in der Kohlemischung von 26-29 % für die Verkokung geeignet ist. Daher werden verschiedene Kohlesorten proportional gemischt, um ein akzeptables Niveau an flüchtigen Bestandteilen zu erreichen, bevor der Verkokungsprozess beginnt. Wenn die Bandbreite der Kohlesorten zu groß ist, hat der resultierende Koks eine sehr unterschiedliche Festigkeit und einen sehr unterschiedlichen Aschegehalt und ist in der Regel unverkäuflich, obwohl er in einigen Fällen als gewöhnlicher Heizstoff verkauft werden kann. Da der Koks seine flüchtigen Bestandteile verloren hat, kann er nicht wieder verkokt werden. ⓘ
Kokskohle unterscheidet sich von Kraftwerkskohle, entsteht aber durch denselben grundlegenden Kohlebildungsprozess. Kokskohle hat andere Makeralien als Kraftwerkskohle, d. h. andere Formen der verdichteten und versteinerten pflanzlichen Stoffe, aus denen die Kohle besteht. Die unterschiedlichen Makeralien ergeben sich aus unterschiedlichen Mischungen der Pflanzenarten und aus den unterschiedlichen Bedingungen, unter denen die Kohle entstanden ist. Kokskohle wird nach ihrem Aschegehalt in Gewichtsprozent nach der Verbrennung eingeteilt:
- Stahlsorte I (Aschegehalt von höchstens 15 %)
- Stahlsorte II (mehr als 15 %, aber nicht mehr als 18 %)
- Wäschereigüteklasse I (mehr als 18% bis 21%)
- Wäschereigüteklasse II (mehr als 21% bis 24%)
- Reinigungsklasse III (Überschreitung von 24 % bis 28 %)
- Wäschereigüteklasse IV (mehr als 28 % bis 35 %) ⓘ
Das "Herd"-Verfahren
Das "Herd"-Verfahren zur Verkokung mit Stückkohle ähnelte dem der Köhlerei; anstelle eines Haufens vorbereiteten Holzes, der mit Zweigen, Blättern und Erde bedeckt war, gab es einen Haufen von Kohlen, der mit Koksstaub bedeckt war. In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde das Herdverfahren in vielen Gegenden weiter angewandt, doch zwei Ereignisse ließen seine Bedeutung stark zurückgehen. Dies waren die Erfindung des Heißwindes in der Eisenschmelze und die Einführung des Bienenstockkoksofens. Die Verwendung eines Heißluftstroms anstelle von Kaltluft im Schmelzofen wurde erstmals 1828 von Neilson in Schottland eingeführt. Das Herdverfahren zur Herstellung von Koks aus Kohle ist ein sehr langwieriger Prozess. ⓘ
Bienenstock-Koksofen
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Es wird eine kuppelförmige Kammer aus Schamottesteinen verwendet, die gemeinhin als Bienenstockofen bekannt ist. Er ist in der Regel 4 m breit und 2,5 m hoch. Das Dach ist mit einer Öffnung versehen, durch die die Kohle oder anderes Brennmaterial von oben eingefüllt wird. Das Entladeloch befindet sich im unteren Teil der Wand. In einer Koksofenbatterie werden mehrere Öfen in einer Reihe mit gemeinsamen Wänden zwischen benachbarten Öfen gebaut. Eine Batterie besteht aus sehr vielen Öfen, manchmal Hunderten, die in einer Reihe stehen. ⓘ
Die Kohle wird von oben eingefüllt, so dass eine gleichmäßige Schicht von etwa 60 bis 90 Zentimetern Tiefe entsteht. Zunächst wird Luft zugeführt, um die Kohle zu entzünden. Die Verkohlung beginnt und erzeugt flüchtige Stoffe, die im Inneren der teilweise geschlossenen Seitentür verbrennen. Die Verkohlung verläuft von oben nach unten und ist nach zwei bis drei Tagen abgeschlossen. Die Wärme wird von den brennenden flüchtigen Stoffen geliefert, so dass keine Nebenprodukte zurückgewonnen werden. Die Abgase können in die Atmosphäre entweichen. Der heiße Koks wird mit Wasser abgeschreckt und manuell durch die Seitentür entleert. Die Wände und das Dach halten genügend Wärme zurück, um die Verkokung der nächsten Charge einzuleiten. ⓘ
Bei der Verbrennung von Kohle in einem Koksofen sammelten sich die Verunreinigungen der Kohle, die nicht bereits als Gase ausgetrieben wurden, zu Schlacke an, die praktisch eine Ansammlung der entfernten Verunreinigungen darstellte. Da es sich nicht um das gewünschte Koksprodukt handelte, war die Schlacke zunächst nur ein unerwünschtes Nebenprodukt und wurde weggeworfen. Später stellte man jedoch fest, dass die Schlacke viele nützliche Verwendungszwecke hat und seitdem als Bestandteil der Ziegelherstellung, als Zementmischung, als Granulat für Schindeln und sogar als Düngemittel verwendet wird. ⓘ
Sicherheit am Arbeitsplatz
Menschen können Koksofenemissionen am Arbeitsplatz durch Einatmen, Hautkontakt oder Augenkontakt ausgesetzt sein. Die Occupational Safety and Health Administration (OSHA) hat den gesetzlichen Grenzwert für die Exposition gegenüber Koksofenemissionen am Arbeitsplatz auf 0,150 mg/m3 benzolllösliche Fraktion an einem achtstündigen Arbeitstag festgelegt. Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) hat einen empfohlenen Expositionsgrenzwert (REL) von 0,2 mg/m3 benzolllöslicher Fraktion an einem achtstündigen Arbeitstag festgelegt. ⓘ
Verwendungen
Koks wird als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Verhüttung von Eisenerz in einem Hochofen verwendet. Das bei der Verbrennung von Koks entstehende Kohlenmonoxid reduziert Eisenoxid (Hämatit) und erzeugt so Eisen:
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Koks wird häufig als Brennstoff für Schmiedearbeiten verwendet. ⓘ
In Australien wurde Koks in den 1960er und frühen 1970er Jahren zum Heizen von Häusern verwendet und im Vereinigten Königreich nach dem Clean Air Act von 1956, der als Reaktion auf den Großen Smog von London 1952 verabschiedet wurde, für die Verwendung in Privathaushalten gefördert (um Kohle zu ersetzen). ⓘ
Da bei der Verkokung von Kohle rauchbildende Bestandteile ausgetrieben werden, ist Koks ein wünschenswerter Brennstoff für Öfen, in denen die Bedingungen für die vollständige Verbrennung von Steinkohle selbst nicht geeignet sind. Koks kann raucharm oder rauchfrei verbrannt werden, während Steinkohle viel Rauch erzeugen würde. Koks wurde nach der Einrichtung von "rauchfreien Zonen" im Vereinigten Königreich in großem Umfang als rauchfreier Ersatzbrennstoff für Kohle in Haushalten verwendet. ⓘ
Die Brennerei Highland Park in Orkney röstet gemälzte Gerste für ihren schottischen Whisky in Brennöfen, die mit einer Mischung aus Koks und Torf befeuert werden. ⓘ
Koks kann zur Herstellung von Synthesegas verwendet werden, einem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff.
- Syngas; Wassergas: ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, das durch Überleiten von Wasserdampf über glühenden Koks (oder jede andere kohlenstoffbasierte Kohle) hergestellt wird. Hydrocarbonat (Gas) ist identisch, obwohl es im späten achtzehnten Jahrhundert als von Thomas Beddoes und James Watt entwickeltes Inhalationstherapeutikum auftauchte, das unter "fiktive Luft" eingeordnet wurde
- Erzeugergas (Sauggas); Holzgas; Generatorgas; synthetisches Gas: ein Gemisch aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Stickstoff, das durch Leiten von Luft über glühenden Koks (oder andere kohlenstoffhaltige Kohle) entsteht
- Koksofengas, das in Koksöfen erzeugt wird, ähnelt mit 60 Volumenprozent Wasserstoff dem Syngas. Der Wasserstoff kann aus dem Koksofengas auf wirtschaftliche Weise für verschiedene Verwendungszwecke (u. a. für die Stahlherstellung) extrahiert werden. ⓘ
Phenolische Nebenprodukte
Abwässer aus der Kokerei sind hochgiftig und krebserregend. Es enthält phenolische, aromatische, heterozyklische und polyzyklische organische Stoffe sowie anorganische Stoffe wie Zyanide, Sulfide, Ammonium und Ammoniak. In den letzten Jahren wurden verschiedene Methoden zu seiner Behandlung untersucht. Der Weißfäulepilz Phanerochaete chrysosporium kann bis zu 80 % der Phenole aus Kokereiabwässern entfernen. ⓘ
Verkokung
Der Vorgang der Verkokung von Kohle zu Koks findet in speziellen Industrieanlagen statt, die als Kokereien bezeichnet werden. Als Ausgangsstoff wird bevorzugt aschearme Fettkohle (Steinkohle) verwendet. Die Fettkohle wird unter Luftausschluss in einem Ofen bei mehr als 1000 °C erhitzt, wobei die flüchtigen Bestandteile der Fettkohle aufgefangen und gesondert genutzt werden. Der verbleibende feste Kohlenstoff verschmilzt mit der verbleibenden Asche zu Koks. ⓘ
Als Produkte des Pyrolyse- und Destillationsvorganges entstehen Pyrolysegase (Kokerei-Rohgas), Pyrolysekoks und kondensierbare Bestandteile (Wasser, Teer, Schwefel). Die flüchtigen Bestandteile bilden das Kokerei-Rohgas, aus dem weitere wertvolle Stoffe gewonnen werden, vor allem Steinkohlenteer, Rohbenzol, Schwefelsäure und Kokerei-Reingas, das früher als Stadtgas verwendet wurde und heute in vielen Stahlwerken ein Energieträger ist. ⓘ
Koks liegt nach dem Löschen (Abkühlung mit Wasser) in einer Körnung von etwas über 0 bis etwa 200 mm vor. Je nach Anwendungsgebiet wird Koks – gegebenenfalls nach Brechen – durch Sieben in Kokssorten klassiert. Man unterscheidet zwischen Hochofenkoks, Brechkoks und Koksgrus. Der Hochofenkoks (HK) wird in die Sorten HK 1 (> 80 mm), HK 2 (> 60 mm), HK 3 (> 40 mm) sowie HK 4 (> 20 bzw. 25 mm) unterteilt. Heute ist die Sorte HK 4 die gängige Hochofenkokssorte, wobei die untere Korngrenze bei 20 und die obere bei 100 mm festgelegt ist. Der Brechkoks (RK) wird in den Sorten RK 1 (100–60 mm), RK 2 (60–40 mm), RK 3 (40–20 mm), RK 4 (20–10 mm) sowie RK 5 (10–6 mm) hergestellt. Koksgrus hat üblicherweise eine Körnung von 10–0 mm. ⓘ
Der Wassergehalt von Koks ist am Ende des Verkokungsprozesses praktisch gleich Null, doch wird er häufig mit Wasser abgeschreckt, damit er zu den Hochöfen transportiert werden kann. Die poröse Struktur von Koks absorbiert etwas Wasser, in der Regel 3-6 % seiner Masse. In moderneren Kokereien wird eine fortschrittliche Methode der Kokskühlung durch Luftabschreckung angewandt. ⓘ
Steinkohle muss eine Reihe von Kriterien erfüllen, um als Kokskohle verwendet werden zu können; diese werden durch spezielle Kohleuntersuchungsverfahren bestimmt. ⓘ
Andere Verfahren
Der feste Rückstand, der bei der Raffinierung von Erdöl durch das "Cracking"-Verfahren übrig bleibt, ist ebenfalls eine Form von Koks. Petrolkoks wird nicht nur als Brennstoff, sondern auch für die Herstellung von Trockenzellen, Elektrolyt- und Schweißelektroden verwendet. ⓘ
Gaswerke, die Synthesegas herstellen, produzieren ebenfalls Koks als Endprodukt, den so genannten Gashauskoks. ⓘ
Fluid Coking ist ein Verfahren, bei dem schwere Rohölrückstände in leichtere Produkte wie Naphtha, Kerosin, Heizöl und Kohlenwasserstoffgase umgewandelt werden. Der Begriff "flüssig" bezieht sich auf die Tatsache, dass sich feste Kokspartikel beim kontinuierlichen Fluid-Coking-Verfahren wie ein flüssiger Feststoff verhalten, im Gegensatz zum älteren diskontinuierlichen Delayed-Coking-Verfahren, bei dem sich mit der Zeit eine feste Koksmasse in der Kokstrommel ansammelt. ⓘ
Aufgrund des Mangels an Öl oder hochwertiger Kohle in Ostdeutschland entwickelten Wissenschaftler ein Verfahren zur Umwandlung von minderwertiger Braunkohle in Koks, den so genannten Hochtemperatur-Braunkohlenkoks. ⓘ
Koksarten
Wird Rohbraunkohle verkokt, so entsteht Grudekoks, in der Regel als Abfallprodukt der hier Verschwelung genannten Verkokung. Hauptziel der Verschwelung ist es, die in besonders bitumenreicher Braunkohle enthaltenen flüchtigen Bestandteile zu gewinnen (Montanwachsproduktion). In den 1960er-Jahren wurde in der DDR wegen des Mangels an Kokskohle das BHT-Verfahren entwickelt. Hierbei werden Braunkohle-Briketts verkokt, um aus der eigentlich ungeeigneten Braunkohle einen hochofentauglichen Koks zu erzeugen. ⓘ
Verwendung
Metallurgie
Koks aus Kohle wird insbesondere als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Eisenproduktion in Hochöfen eingesetzt. Steinkohle selbst ist dazu nicht geeignet, da bei ihrer Verbrennung zu viel Schwefel, Ruß und Rauch frei werden. Dies verunreinigt einerseits das gewonnene Eisen und führt außerdem zu einer relativ porösen Kohleschicht im Hochofen, die unter der Last darüberliegender Schichten schnell bricht und daher zu ungünstigen Vermischungen führt. ⓘ
Im Hüttenwesen unterscheidet man Hüttenkoks, Gießereikoks (der etwas länger bei niedrigerer Temperatur verkokt wird) und Sonderkokse, sowie Bergwerkskoks (aus Steinkohle) und Braunkohlenkoks. ⓘ
Heizung
Zur Feuerung im Haushalt ist Brechkoks 2 oder Brechkoks 3 üblich. Zu kleines Korn fällt durch den Rost, zu großes Korn kann das Nachrutschen behindern. ⓘ
Koks hat einen Heizwert von 23–31 MJ/kg. ⓘ