Кокс — это твердый пористый материал, состоящий в основном из углерода и получаемый путем нагрева угля без кислорода. Это важнейший компонент в доменных печах. Он обеспечивает максимальное тепло и является необходимым фактором для превращения железной руды в железо. Производством такого материала занимается обособленная часть химической промышленности, которую называют коксохимией.
Современный уровень этой отрасли настолько высок и технологичен, что позволяет использовать с пользой не только сам получаемый в итоге кокс, но и побочные продукты производства – коксовый газ, масла, смолы. Именно на их основе идет изготовление многих видов востребованной продукции, а именно, удобрений, моющих средств, различных полимеров и т.д. Но так было далеко не всегда. Коксохимию по достоинству оценили только в тот момент, когда в мире назрела промышленная революция.
С чего все начиналось
Особую разновидность угля, которая относится теперь к коксующимся, на самом деле использовали с давних времен. Еще в первые годы XVII века Генри Платт разработал технологию переработки угля, основанную на распространенном в то время пиролизе древесины (ее нагревании при ограниченном доступе воздуха в кучах древесного угля).
Правда, тогда использовали полученный продукт довольно ограниченным способом. Например, для отопления помещений (хотя получалось довольно дорого по сравнению с другими способами) или при производстве некоторых продуктов питания (скажем, пива), поскольку обработанные таким способом уголь не выделял паров, которые могли бы испортить продукты.
В это время кокс производили в небольших объемах и в примитивных угольных печах. Но в 1709 году английский промышленник-металлург Авраам Дарби обнаружил, что кокс является отличным восстановителем при производстве железа. Природный уголь нельзя было использовать для этой цели, в том числе из-за дыма при горении. Это было одно из ключевых открытий, положивших начало промышленной революции, поскольку удалось в итоге снизить стоимость производства железа и стали.
Впервые в Англии была предпринята попытка превратить уголь в кокс для выплавки железа. До этого для производства железа использовалось большое количество древесного угля, получаемого путем сжигания древесины. По мере того как леса катастрофически сокращались, замена древесного угля коксом стала распространенной практикой в Великобритании, а затем и в других странах.
Бурное развитие коксохимии началось с конца XVIII века. Одним из стимулов стало открытие в чешской Остраве огромных залежей подходящего угля. Производство кокса в Остравском регионе начало развиваться с 1840-х годов. А в 1892 году там был построен первый гигантский коксохимический завод.
До начала крупномасштабной добычи угля кокс производили путем сжигания угля в кучах на земле таким образом, что сгорал только внешний слой, а внутренняя часть кучи оставалась в обугленном состоянии. Примитивные кучи древесного угля постепенно заменялись печами различных конструкций. В конце XIX века были разработаны кирпичные печи в форме улья, которые позволяли лучше контролировать процесс горения.
К началу XX века сочетание нового типа угля, растущего капитала и железных дорог привело к появлению гигантской новой отрасли промышленности. В 1940 году был разработан базовый прототип современных коксовых печей. Они имели длину около 12 м, высоту 4 м, ширину 0,5 м и были оснащены дверями с обеих сторон. Воздух на входе предварительно нагревался горячими выходящими газами. Использование отработанного тепла позволяло поддерживать более высокую температуру и увеличивало скорость карбонизации. Процесс был механизирован, а конструкционные материалы улучшены. Современные системы могут включать в себя печи длиной до 20 м и высотой до 8 м.
История отрасли в России
Начало металлургии на Урале и рост отрасли в XVIII веке
Железоделательные производства в России издавна развивались в первую очередь на Урале. Именно этот регион был чрезвычайно богат рудами. Уже в середине XVII века в Чердынском уезде на Урале существовал «государев железный завод». Он имел одну домницу с двумя горнами и двумя молотами. Затем началось строительство металлургических заводов во внутренних районах России.
В XVIII веке в русской металлургии произошел грандиозный скачок, и заняла она одно из первых мест в мире по производству железа. Высокое качество уральского железа вызывало большой спрос на него за пределами страны, особенно много железа вывозилось в Англию.
Древесный уголь: преимущества, кризис и поиски замены
Однако при этом коксовый уголь долгое время не находил промышленного применения. Для производства железа применялся древесный кокс, который также назывался древесным углем и предназначался для доменных печей. При этом использовались стволы деревьев, в основном, хвойных пород, которыми изобиловал Урал.
Этот способ приносил большие прибыли заводовладельцам, но при этом беспощадно уничтожались уральские леса. В конце XVIII века горнозаводская промышленность Уральского региона «съедала» более 4 миллионов кубометров древесины в год.
Древесный кокс (древесный уголь) отличался еще одним серьезным недостатком – он имел малую прочность. Из-за этого доменные печи не могли увеличиваться в высоту, наращивая полезный объем. Кроме того, подходящих лесов оставалось все меньше. В итоге для уральских домен вопрос получения металлургического кокса из каменных углей становился все более актуальным.
Первые опытные коксования дали отрицательные результаты. Для получения металлургического кокса требовался не просто уголь, а материал, обладающий определенными особенностями. Коксующийся уголь получается при нагревании без доступа воздуха до температуры 1000ºС, при 350-450ºС он переходит в пластическое состояние и при дальнейшем нагреве дает проплавленный очень прочный материал – тот самый металлургический кокс. Таких углей вообще в мире очень немного: лишь 10-15% от общего объема. И с такими углями дело обстояло на Урале плохо.
Развитие коксохимии в Донбассе и за Уралом
В этот момент англичанами был нанесен сокрушительный удар по российской металлургии. На смену древесному углю в английские домны пришел каменноугольный кокс, и металл от производителей из этой страны стали активно продавать на мировом рынке, и цена его была ниже уральского. В Англии в итоге передел чугуна в сталь стоил в два раза ниже, чем в России.
Это простимулировало развитие производства кокса на юге России. Каменноугольный «русский кокс» начинался в Донецком бассейне. Еще в 1795 году имелись сведения о хорошей коксуемости донецких углей и возможности их применения для выплавки чугуна. Здесь, помимо подходящего угля, открыли месторождения известняков и огнеупорных глин. Условия для развития металлургии были идеальными. В 1870 г. в России уже выжигалось около 275 тыс. тонн каменноугольного кокса (в основном на установках непосредственно при угольных шахтах).
Установки для коксования углей в конце ХIХ века стали строить и на востоке страны, где имелись большие запасы подходящих углей. Так, две коксовые батареи (пламенные печи без улавливания химических продуктов коксования) были построены на севере Пермской области. Печи, правда, были малопроизводительными, угля загружалось менее двух тонн в одну камеру. А к 1909-1912 годам относятся первые опыты промышленного коксования углей Кузнецкого бассейна.
В 1916 году производство кокса в России достигло 4,5 млн. тонн, но коксохимическая промышленность оставалась крайне отсталой. Производительность коксовых батарей была очень низкой.
Но, как считают эксперты, в 1918-1919 годах производство кокса в России вообще прекратилось. По всей видимости, в этот период на 49 заводах, существовавших до революции, не работала ни одна коксовая печь. Но уже в 1921 году на восстановленных коксовых печах Донбасса было выжжено 102 тыс. тонн кокса, а к 1927 году были полностью восстановлены 19 заводов Донбасса.
Ситуация на современном рынке России
В современном производстве уже не только используется кокс, но идет и эффективное извлечение побочных продуктов из коксового газа. Они содержат бензол, аммиак, нафталин, но до недавнего времени существовавшие технологии не позволяли извлечь их для дальнейшего практического применения.
Бурное развитие началось после Октябрьской революции и особенно – после победы в Великой Отечественной войне. Отрасль начала развиваться гигантскими темпами. Сейчас основными игроками на этом рынке являются компании:
- «Алтай-Кокс»;
- «Кокс» (г. Кемерово);
- «Губахинский кокс»;
- «Москокс»;
- ООО «Мечел-Кокс»;
- «Уральская сталь»;
- «Северсталь Ресурс»;
- «ММК – Коксовый цех»;
- «Евраз».
Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Коксохимические предприятия.
Текущее состояние отрасли: кризис и рост объемов
2024 год российский рынок коксующихся углей закончил с убытком, однако, как считают эксперты, в перспективе он станет основой всей угледобывающей отрасли России. Причин у кризиса 2024 года эксперты называют несколько. Это санкционные запреты на поставки в отдельные страны, снижение мировых цен, удорожание логистики, экспортные пошлины (их отменили только в мае и декабре 2024 года).
В общем объеме российской угледобычи доля коксующегося угля составляет примерно четверть. По итогам 2024 года, объем всего угля в совокупности — 443,5 миллиона тонн, а производство коксующегося угля составило 111 миллионов тонн. Для сравнения можно сказать, что в 2020 году в России произвели всего около 90,5 миллиона тонн коксующегося угля. То есть отрасль на самом деле активно наращивает объемы выпуска.
При этом по состоянию на 1 января 2023 года балансовые запасы угля, пригодного для коксования, в РФ составляли 48,1 млрд тонн. Это говорит о хороших перспективах отрасли. Коксующийся уголь в России добывают в первую очередь в Кузнецком угольном бассейне (до 80% всего разведанного объема). Более того, из них 15,3 млрд. тонн относятся к особо ценным маркам.
География добычи и логистическая инфраструктура
По данным Министерства угольной промышленности Кемеровской области по состоянию на данные на конец февраля 2025 года в регионе добывали и обрабатывали коксующийся уголь 22 шахты и 18 угольных разрезов. Причем восемь из них предназначены для разработки только коксующегося угля. Также работали 57 обогатительных фабрик и установок. На рынке коксующихся углей в Кузбассе работают такие компании, как СУЭК, ПАО «Распадская», ПАО «Мечел», АО «Стройсервис» и другие.
Одно из крупнейших месторождений коксующихся углей в мире также находится в России. Это Эльгинское месторождение в Якутии (осваивает ООО «Эльгауголь»). Минэнерго России утверждает, что в 2023 году здесь добыли 21,4 млн. тонн коксующихся углей. А затем компания получила разрешение на ввод в эксплуатацию и второй очереди месторождения дополнительной мощностью в 45 млн. тонн в год.
Уникальность этого проекта еще и в том, что компания «Эльгауголь» для вывоза своей продукции на экспорт построила первую частную железную дорогу и частный же морской порт. Это дает возможность компании решить собственные проблемы с логистикой и одновременно разгрузить провозные мощности на БАМе и Транссибе.
Методы добычи и влияние внешних факторов
Выбор метода добычи определяется в первую очередь геологическими особенностями пластов горной породы, глубиной их залегания и рядом других технологических факторов. Три четверти коксующегося угля в России добывается так называемым открытым способом. Такой метод менее затратный и опасный (как для людей, так и для экологии). В свою очередь, на рынке подобный подход делает коксующиеся угли из России более конкурентоспособными.
Впрочем, под влияние в первую очередь внешних факторов совокупная выручка крупнейших добывающих компаний, работающих на рынке коксующегося угля, снижается второй год подряд. В 2023 году падение составило 18%, в 2024-м — еще 10% (хотя в 2022 году были зафиксированы рекордные показатели роста выручки). Одновременно увеличилась себестоимость производства продукции — за два года в совокупности на 15%.
Помимо санкций, на отрицательную динамику влияет и ценовая ситуация на мировом рынке коксующегося угля. Если в 2022 году достигла рекордных 362 доллара США за тонну, по итогам 2023 года снизилась до 265 долларов США, а в 2024 году рухнула ниже 200 долларов. Снижение цен на коксующийся уголь продолжилось и в начале 2025 года: к концу марта средняя цена в российских портах упала до 102 долларов за тонну.
