Přeskočit na obsah

Koks

Z Infopedia
Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Různé významy Šablona:Infobox - chemická látka

Koks je pevné, vysoce uhlíkaté palivo s nízkým obsahem popela a síry, které se vyrábí z nízkopopelového a nízkosirného černého uhlí. Vzniká procesem zvaným koksování (neboli vysokoteplotní karbonizace), při kterém se uhlí zahřívá na teploty přes 1000 °C bez přístupu vzduchu. Během tohoto procesu se z uhlí odstraní prchavé složky, jako je dehet, amoniak, lehké oleje a koksárenský plyn. Výsledkem je tvrdý a pórovitý materiál s vysokou výhřevností, který je klíčovou surovinou především v metalurgii pro výrobu železa a oceli.

🧪 Vlastnosti a složení

Koks je charakteristický svou stříbřitě šedou barvou, tvrdostí a pórovitou strukturou. Kvalitní koks má zvonivý zvuk při pádu na tvrdý podklad, zatímco méně kvalitní, měkký koks má barvu černou. Jeho pórovitost mu propůjčuje dobré tepelně izolační vlastnosti, čehož se využívá i v kosmickém programu pro tepelné štíty.

Chemicky se koks skládá převážně z uhlíku (obvykle 80–95 %), zbytek tvoří popel, zbytky prchavých látek a síra. Oproti původnímu uhlí má výrazně nižší obsah kyslíku a vodíku a vyšší výhřevnost, která dosahuje hodnot 25 až 30 MJ/kg.

Existuje několik druhů koksu podle jejich primárního využití:

  • Hutnický (vysokopecní) koks: Používá se ve vysokých pecích. Musí být dostatečně pevný, aby unesl váhu vsázky (železné rudy a vápence) a zároveň umožnil proudění plynů.
  • Slévárenský koks: Vyznačuje se větší kusovostí, pevností a nižší reaktivitou. Používá se v kupolových pecích pro tavení litiny.
  • Otopový koks: Menší frakce používané pro vytápění. Spalováním vzniká minimum kouře a prachu, prakticky jen oxid uhličitý, proto byl dříve povolen i v centrech měst.
  • Technologické koksy: Různé další druhy pro specifické průmyslové aplikace, například při výrobě vápna nebo izolačních materiálů.

🔥 Výroba

Výroba koksu, známá jako koksování, je proces suché destilace speciálně vybraných druhů černého uhlí (tzv. koksovatelného uhlí) v koksovnách. Proces probíhá v komorách koksárenských baterií, kde je rozemletá a smíchaná uhelná vsázka zahřívána bez přístupu kyslíku na teplotu okolo 1100–1350 °C po dobu 14 až 34 hodin.

Samotný proces lze rozdělit do několika kroků:

  1. Příprava vsázky: Různé druhy koksovatelného uhlí se melou, míchají v přesných poměrech a někdy pěchují do bloků, aby se dosáhlo požadovaných vlastností výsledného koksu.
  2. Vysokoteplotní karbonizace: Uhelná vsázka je vsunuta do vyhřáté komory, kde dochází k uvolňování prchavých látek.
  3. Vytlačení a hašení: Po dokončení cyklu je rozžhavený koks vytlačen z komory do hasicího vozu, kde je prudce zchlazen vodou (mokré hašení) nebo inertními plyny (suché hašení).
  4. Třídění: Vychladlý koks je drcen a tříděn na různé frakce podle velikosti pro další použití.

Při koksování vzniká řada cenných vedlejších produktů, které jsou surovinou pro chemický průmysl:

🏭 Využití

Koks je pro moderní průmysl nepostradatelnou surovinou, přičemž jeho využití je široké, ale dominantní je v oblasti metalurgie.

  • Výroba surového železa: Toto je klíčové a nejvýznamnější použití koksu. Ve vysoké peci plní koks tři základní funkce:
  1. Palivo: Jeho spalováním se dosahuje vysokých teplot (až 2000 °C) potřebných k tavení železné rudy.
  2. Redukční činidlo: Při vysokých teplotách reaguje uhlík z koksu s CO₂ za vzniku oxidu uhelnatého (CO), který na sebe váže kyslík ze železné rudy (oxidy železa) a redukuje ji tak na surové železo.
  3. Mechanická opora: Vytváří propustnou strukturu, která unese tíhu vsázky a umožňuje proudění horkých plynů pecí.
  • Slévárenství: Slévárenský koks se používá v kupolových pecích k tavení litiny a jiných kovů.
  • Vytápění: Historicky byl koks významným palivem v domácnostech i průmyslu díky vysoké výhřevnosti a nízké kouřivosti. Dnes je v této oblasti nahrazován ušlechtilejšími palivy, jako je zemní plyn.
  • Chemická výroba: Používá se při výrobě karbidu vápníku, jako surovina pro výrobu elektrod nebo izolačních materiálů.
  • Speciální aplikace: Díky svým izolačním vlastnostem se používá i v materiálech pro tepelné štíty kosmických lodí, například v programu Apollo nebo pro lodě Orion.

⏳ Historie

Ačkoliv první zmínky o tepelné úpravě uhlí pocházejí již z Číny a Anglie v 16. a 17. století, za klíčový moment v historii koksu je považován rok 1709. Tehdy anglický průmyslník Abraham Darby I. poprvé úspěšně použil koks místo do té doby běžného dřevěného uhlí ve vysoké peci v Coalbrookdale. Tento objev znamenal revoluci ve výrobě železa, protože koks umožnil stavbu větších a výkonnějších pecí a nebyl závislý na omezených zdrojích dřeva. Tento krok je považován za jeden z hlavních katalyzátorů průmyslové revoluce.

V Česku se koksárenství začalo významněji rozvíjet ve 40. letech 19. století, především na Ostravsku v souvislosti s těžbou kvalitního černého uhlí a rozvojem železáren. Například Třinecké železárny přešly na koks v 60. letech 19. století. Moderní koksárenské pece, jejichž základní design se používá dodnes, byly vyvinuty kolem roku 1940.

🌍 Koks v Česku a ve světě

Největším světovým producentem koksu je s velkým náskokem Čína, následovaná zeměmi jako Indie, Rusko a Japonsko. Výroba je úzce spjata s ocelářským průmyslem.

V České republice má výroba koksu dlouhou tradici, zejména v Moravskoslezském kraji. Historicky byly nejvýznamnějšími producenty koksovny patřící pod OKD. V současnosti (2025) je hlavním českým výrobcem společnost OKK Koksovny, a.s., která provozuje koksovnu Svoboda v Ostravě. Dalším významným výrobcem je koksovna společnosti Třinecké železárny. Útlum těžby černého uhlí v ČR vede ke zvýšené závislosti na dovozu koksovatelného uhlí, například z Polska nebo ze zámoří.

♻️ Ekologické dopady

Výroba a spalování koksu jsou spojeny s významnými dopady na životní prostředí. Koksovny jsou zdrojem emisí znečišťujících látek do ovzduší, především prachových částic, oxidu siřičitého (SO₂), oxidů dusíku (NOx), benzenu a polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU).

Problémem je také znečištění vody, zejména při mokrém hašení koksu a při čištění koksárenského plynu, kdy vznikají odpadní vody s obsahem fenolů, amoniaku, kyanidů a dalších toxických látek. Moderní provozy investují do technologií na snižování emisí, jako je odsiřování koksárenského plynu, bezprašné technologie a uzavřené vodní okruhy s čističkami odpadních vod. Přesto zůstává koksárenství průmyslem s výraznou ekologickou zátěží, která je úzce spjata s celým řetězcem těžby a zpracování fosilních paliv.

🤔 Koks pro laiky

Představte si koks jako „vylepšené“ a „superčisté“ dřevěné uhlí, ale vyrobené z černého uhlí. Když zapálíte obyčejné uhlí, hodně kouří a uvolňuje spoustu různých látek, které hoření spíše kazí. Proces výroby koksu je jako „pečení“ uhlí v obrovské peci bez přístupu vzduchu. Tím se z něj odstraní veškerý kouř, dehet a další „špína“. Zůstane jen téměř čistý uhlík, který hoří velmi vysokou teplotou a téměř bez kouře.

Pro výrobu oceli v obří vysoké peci je přesně takový čistý a extrémně horký oheň potřeba. Koks tam nefunguje jen jako super-palivo, ale i jako chemický „pomocník“. Pomáhá „ukrást“ kyslík ze železné rudy, čímž se z ní stane čisté tekuté železo. Koks je v peci tak pevný, že udrží celou obrovskou hromadu rudy a vápence nad sebou, aniž by se rozdrtil.

🔗 Odkazy

Související články

Zdroje

OKK Koksovny, a.s. - Úvodem o koksu OKK Koksovny, a.s. - Historie koksárenství ve světě Wikipedie - Koks Wikipedia - Abraham Darby I Paliva Jelen - Detail paliva Environment & Society Portal - Coke in Blast Furnaces Wikipédia (SK) - Koks UHLOBARON.CZ - Koks Cambridge University Press - Coke smelting ChemEurope.com - Abraham Darby I Britannica - Abraham Darby Koksovna Třinec - Historie výroby koksu na Třinecku KODA - Odkud přišel koks Uhelné sklady - Koks z uhlí Tianjindahua - Co je to metalurgický koks? Tianjindahua - Historie a vývoj výroby slévárenského koksu Encyclopaedia Beliana - koks KODA - Jak vzniká koks Wikipedie - Koksovna Wikipedie - OKK Koksovny TZB-info - Chemické složení pevných paliv Mapy.cz - OKK Koksovny, a.s. Hornická skripta - Koksovny iUHLI.cz - Tenhle koks se nešňupe OKK Koksovny, a.s. - Schéma produkce koksu

Citováno z „https://infopedia.cz/index.php?title=Koks&oldid=11991“