Odkud přišel koks (1.)

Na začátku byla kace. Až později padla myšlenka, proč nejsou ty zvláštní věže brány jako komíny. Tou dobou jsme o fungování koksoven nevěděli téměř nic. Tou dobou jsme si ale připomněli onu pověstnou prekiontrickou komplexnost. Po návratu do vlasti jsme začali vířit vody. Ačkoli jsme byli skálopevně přesvědčeni, že když to foukne tak krásný obláček mlhy^*, musí to každý brát jako prekion, nestalo se tak. První část blogu je věnována tomu, jak to vlastně začalo ...

^{* řeč je o hasících koksárenských věžích}

Co je koks a jak vzniká

Koks je pevný uhlíkatý zbytek odvozený z nízkopopelového, nízkosirného černého uhlí, ze kterého jsou odstraněny prchavé složky.

Koks vzniká pyrolýzou černého uhlí při vysoké teplotě (nad 1000 °C) bez přístupu vzduchu. Pro jeho výrobu se používá uhlí, pokud možno s nízkým obsahem síry a vhodnými vlastnostmi pro koksování. Při koksování vzniká také surový dehet, čpavek, surový benzol, koksárenský plyn a sulfan. Provoz na výrobu koksu se nazývá koksárna nebo také koksovna, proces jeho výroby se nazývá karbonizace^[1,2].

Historie koksování ve světě

Již v 16. století začali lidé kvůli nedostatku dřeva pro vytápění tepelně upravovat uhlí a zbavovat ho prchavých plynných látek. První patent k úpravě uhlí nazývané „coking“ pochází z Anglie z roku 1568. První licence z roku 1590  hovoří o „čistění kamenného uhlí od nepříjemného zápachu“, které původně probíhalo primitivní formou v milířích. Princip získávání koksu však zůstává stejný do dneška.

Samotný vznik koksárenství lze datovat na počátek průmyslové revoluce, do prvních let 17. století. Tehdy sir Henry Platt  navrhl postup zpracování uhlí, který byl odvozen od (tou dobou běžné) pyrolýzy dřeva. Výsledný produkt se zpočátku používal pouze při topení nebo v některých potravinářských procesech (například v pivovarnictví), protože toto zušlechtěné palivo nevydávalo zplodiny, které by výrobky znehodnocovaly. Koks byl tou dobou stále vyráběn v jednoduchých milířích.

V roce 1709 zjistil Abraham Darby, že koks je vynikající redukční činidlo při výrobě železa. Přírodní uhlí k tomuto účelu využít nešlo mimo jiné i kvůli zplodinám jeho hoření. Šlo o jeden z klíčových objevů umožňujících rozběh průmyslové revoluce. Díky tomuto postupu se zlevnila výroba železa a oceli. Z primitivních milířů se přecházelo na důmyslnější pece nejrůznějších konstrukcí.

Základní prototyp moderních koksovacích pecí byl vyvinut až ve 20. století v roce 1940. Pece byly asi 12 m dlouhé, 4 m vysoké a 0,5 m široké, vybavené na obou stranách dveřmi. Přívod vzduchu se předehříval horkými vystupujícími spalinami. Rekuperace odpadního tepla umožnila vyšší teploty a zvýšila rychlost koksování.

Od roku 1940 se proces mechanizoval a zdokonalily se konstrukční materiály. Současné soustavy mohou obsahovat komory o rozměrech až 20 m délky a 8 m výšky^[2,3].

Historie koksování u nás

Nedostatek dřeva pro hutě byl od 16. století typický pro celou Evropu, tedy i pro naše země. Proto má odsiřování uhlí v milířích počátky již v době vlády Rudolfa II., tedy na přelomu 16. a 17. století. Třicetiletá válka ale první snahy v této oblasti hospodářství (až na drobné výjimky) přerušila a k její obnově došlo až na konci 18. století. Výsledky byly ale často neuspokojivé a v praxi nepoužitelné.

Počátek 19. století je určován především dynamickým rozvojem těžby černého uhlí a výroby železa. První vysoká pec s využitím koksu jako paliva a redukčního činidla se začala stavět ve Vítkovicích, dnešní části Ostravy, v roce 1830 a do provozu byla uvedena o osm let později. V roce 1843 se majiteli vítkovické hutě stávají Rotschildové a kupní smlouva uvádí existenci 26 anglických koksovacích pecí (dnešních komor).

V ostravské části uhelného revíru byly pece obvykle umístěny přímo u aktivních dolů a uhlí mohlo být koksováno podle aktuální potřeby a poptávky. Klíčový vliv na rozvoj hutnictví a koksárenství měla výstavba Severní dráhy Ferdinandovy, jejíž hlavní část mezi Ostravou a Vídní byla uvedena do provozu v roce 1847. Na přechodnou dobu se koks stal palivem pro lokomotivy, proto byly u důležitých stanic budovány koksovací pece, kterých bylo na Ostravsku v roce 1850 celkem 18. Například v roce 1851 činil koks 42 procent veškerého paliva pro lokomotivy, což ročně představovalo téměř 3.600 tun. Tuto jeho funkci ale postupně nahradilo uhlí.

Všechny práce v různých typech pecí využívaných v této době se prováděly ručně a byly fyzicky velmi namáhavé. Pece se vyráběly z ostře pálených cihel, exponované části ze žáruvzdorných materiálů (šamot). Podle dochovaných údajů bylo v roce 1881 v železárnách Vítkovice 64 pecí Gobiet (horizontální plamenné pece s kanály v mezistěnách pro odvod plynů), které ročně vyrobily více než 22.600 tun koksu. Koksovací pece se nacházely z praktických důvodů také v blízkosti dalších dolů v revíru, jako byly Anselm, Karolina, Hlubina nebo Terezie, ale i mnoho dalších.

Ostravsko-karvinský revír byl základnou výroby koksu pro celé Rakousko-Uhersko. V roce 1885 došlo k radikální modernizaci koksoven ve Vítkovických železárnách, která umožnila využít cenné chemické produkty vznikající při koksování. Produkce koksu v ostravsko-karvinském revíru představovala v té době tři čtvrtiny jeho celkové spotřeby v monarchii. Díky modernizaci se stala koksovna prvním závodem, který dokázal svou produkcí krýt vzrůstající spotřebu sousedních vysokých pecí. V roce 1885 se v revíru vyrobilo přes 430 tisíc tun koksu^[3].

Základna výroby koksu v Rakousku-Uhersku

S rozvojem koksárenských provozů se zároveň zvyšoval podíl uhlí, které bylo dále zušlechťováno pro výrobu koksu. Zatímco v roce 1882 šlo o 13 procent, v roce 1917 se pro koksování využívalo již 38 procent vytěženého uhlí. Na přelomu 19. a 20. století existovalo v ostravsko-karvinském revíru více než 830 pecí, které v roce 1900 vyprodukovaly přes 1,1 milionu tun koksu.

Postupně docházelo k využívání chemických produktů vznikajících při koksování (dehet, síran amonný, benzol). Prchavé látky, které se z uhlí v průběhu koksování uvolňují, se v počátcích vypouštěly do ovzduší. Pro další zpracování se chemické vedlejší produkty koksování začaly používat až na přelomu 19. a 20. století.

Že poptávka po koksu dynamicky rostla, potvrzuje následující fakt: v roce 1917 vyprodukovaly koksovny v ostravsko-karvinském uhelném revíru více než 2,5 milionu tun uhlí ve více než dvou tisících komorách. V koksovnách v regionu bylo zaměstnáno přes 4300 dělníků.

Kromě mnoha dalších koksoven, které vznikaly především v blízkosti dolů, byla v roce 1908 postavena také Koksovna František – předchůdce současné Koksovny Svoboda. Ta byla od roku 1911 v majetku Severní dráhy Ferdinandovy. V roce 1917 produkovala 505.500 tun koksu. Právě Koksovna Svoboda společnosti OKK Koksovny je v současnosti jediným samostatným výrobcem koksu v České republice, který své produkty nespotřebovává ve vlastních vysokých pecích, ale prodává ho dalším zákazníkům^[3].

Textové zdroje:

1. http://cs.wikipedia.org
2. http://www.koksovny.cz
3. http://www.newworldresources.eu

Obrazové zdroje:

1. http://www.koksovny.cz (titulní obrázek)
2. http://www.archives.cz (historické obrázky)