Основними методами переробки вугілля є суха перегонка та газифікація.

Газифікація –це перетворення органічної частини вугілля в горючі гази при високотемпературній (1100-20000С) взаємодії його з окисниками (кисень, повітря, водяна пар, діоксид вуглецю). При цьому вугілля майже повністю переходить в генераторний та водяні гази (твердий залишок –зола). Газифікація проходить в газогенераторах: через шар коксу (товщиною 3 м) знизу уверх періодично подається повітря –гаряче дуття- та водяна пара – холодне дуття).Зупинимося більш детально на сухій перегонці вугілля.

Суха перегонкавугілля полягає в його хімічному розкладанні при нагріванні без доступу повітря. Розрізняють два варіанти сухої перегонки вугілля – напівкоксування (швелевання) та коксування.

Головною задачею напівкоксування – одержання рідких вуглеводнів (бензину); попутно утворюється напівкокс та суміш газів (СО, СО₂ Н₂ СН₄ та інші). Напівкокс не можливо використовувати в металургії, його використовують в одержанні карбіду кальцію та для газифікації вугілля. Температура проведення напівкоксування не повинна перевищувати 550⁰ С , так як при більш високій температурі вихід рідких вуглеводнів зменшується. З 1 т кам’яного вугілля одержують 110 м ³ газу, 750-800 кг напівкоксу та 8 кг смоли та дьогтю.

Напівкоксування бурого вугілля проводять з метою одержання дьогтю. Вугілля нагрівають розігрітими газами у режимі протитоку до 600-700⁰ С.

Основними продуктами напівкоксування бурого вугілля є напівкоксів газ (для нагрівання печей); буровугільний дьоготь (для виробництва алканів); легке масло (вміщує бензин низької якості, використовується як розчинник змащувачів, як моторне паливо; середнє масло, вміщує фенол, як дизельне паливо; важке масло, з нього виділяють парафін; буровугільний кокс, підсмольна вода.

Коксування кам’яного вугілля має велике промислове значення. Що ж таке коксування?

Коксування– процес перетворення природного палива, головним чином, кам’яного вугілля, на кокс (від нім. Кокс, від англ. соке – тверда, міцна, пориста маса) та іншу цінну продукцію нагріванням у печах за високих температур без доступу повітря.

Уперше коксування кам’яного вугілля здійснено в 1709 році англійцем Дербі. З того часу його постійно вдосконалюють, а продукцію, отриману в процесі коксування, використовують все ширше. Спочатку вугілля коксували для отримання коксу та світильного газу, який після очищення від кам’яновугільної смоли використовували для освітлення та опалення. Лише у другій половині 19 ст. кам’яновугільна смола з небажаного баласту перетворилась на цінну сировину для отримання багатьох органічних речовин.

Для коксування беруть суміш вугілля різних видів з таким розрахунком, щоб у процесі коксування утворилася достатня кількість летючих речовин, а металургійний кокс мав певну пористість та міцність.

Процес коксування здійснюється на коксохімічних заводах, де переробляється жирне вугілля (з виходом летючих речовин 10-30% та на газових заводах, де переробляють газове вугілля з виходом летючих речовин 35-40%.

Основні продукти коксування кам’яного вугілля:

- коксовий газ, з якого шляхом контакту з іншими продуктом – кам’яновугільною смолою - одержують технічний бензол – рідку суміш легко киплячих аренів;

- надсмольна вода, з неї шляхом обробки вапняним молоком вилучають аміак;

- кам’яновугільна смола, її розділяють шляхом перегонки на арени, феноли, похідні піридину, які є цінним продуктом для виробництва барвників, розчинників, вибухових речовин, лікарських та духмяних препаратів, пестицидів тощо. Кубовий залишок перегонки смоли – кам’яновугільний пек – використовується для виготовлення асфальту та ущільнюючих засобів;

- кокс, одержаний з жирного вугілля, використовується в металургії, а одержаний з газового вугілля застосовується як паливо та у виробництві синтез-газу та карбіду кальцію.

Процес коксування проводять в камерних печах, що обігріваються через стінку топковими газами. З метою більш рівномірного нагрівання шихти камери виконують достатньо вузькими (400-450 мм) і розташовують декілька десятків таких камер паралельно одна до одної. Таким чином утворюється коксова батарея, в якій між кожною парою камер є нагрівальні простінки для руху гарячих топкових газів. Для підвищення економічності коксових печей дуже важливо повніше використовувати тепло топкових газів. Тому в печах влаштовують спеціальні регенератори, розташовані безпосередньо під камерами. В них гарячий топковий газ нагріває насадку з вогнетривкої цегли, а за рахунок тепла насадки підігрівається повітря та топковий газ, що надходить спалювання.

Схема коксової печі показана на рис.1. Вона має ряд паралельних коксових камер 3 висотою 4,3 м та довжиною близько 14 м. Нагрівальні простінки 4 виконані у виді вертикальних ходів та сполучені один з одним перекидними каналами 1. У кожного нагрівального простінка є два регенератори 5: один для повітря, інший для паливного газу. Нагріті гарячою насадкою повітря та паливний газ згоряють у нижній частині вертикальних ходів, а гази, що утворюються, рухаються нагору та по перекидному каналу поступають до сусіднього простінку, по якому опускаються вниз. В регенераторах гази нагрівають насадку і по загальному борову відводяться з коксової печі. Після охолодження першої регенераторів потік газів переключають на зворотній і т.д. Летючі продукти відводять з коксових камер по стоякам 2. Шихту в камери завантажують зверху за допомогою спеціальних вагонеток, а кокс розвантажують з печі за допомогою коксовиштовхувальних машин.

Коксова піч – камера - викладена з вогнетривкої цегли. Довжина печі-камери (12-13 м) визначається потужністю коксовиштовхувальної машини, висота (4-4,3 м) – можливістю рівномірного нагрівання вугілля, ширина – не перевищує 0,4 м, з боку коксовиштовхувальної машини, вона на 3-5 см вужча. Місткість камер -15-28 т.

Процес коксування починається за температури понад 100⁰ С. У процесі нагрівання вугілля до температури 200⁰С випаровується вода та виходять гази СО₂ та СН_4. У разі подальшого нагрівання до 350⁰С починають розкладатися органічні речовини з виділенням СО, Н₂О та інших сполук. Подальше підвищення температури спричинює перехід вугільної маси у пластичний стан і виділення кам’яновугільної смоли. За температури 600⁰С утворюється напівкокс. У межах температур 600-1100⁰С напівкокс перетворюється в кокс.

Вугілля нагрівають до температури 1400⁰С протягом 14-16 годин. За цей час утвориться кокс. Після закінчення коксування кокс виштовхують із печі коксовиштовхувачем 4 розжарений кокс потрапляє до вагона, а звідси – до гасильної башти, де охолоджується водою. Застосовують також сухе гасіння коксу.

Охолоджений кокс сортують за розмірами. Металургійним коксом є куски розмірами 25-40 мм.

Якість коксу залежить від вмісту у вугіллі бітумів: маслянистого та твердого. Завдяки бітумам маса вугілля спочатку стає пластичною, а потім пористою. Вміст у вугіллі мінеральних домішок погіршує якість коксу і негативно впливає на чавуноваріння, адже кокс є одним із основних видів палива у процесі виробництва чавуну. Тому вугілля перед коксуванням збагачують.

Мінеральні домішки повністю залишаються в коксі й зумовлюють збільшення в шихті кількості флюсів. Крім того, великий вміст у коксі речовин, які в процесі згоряння утворюють жужелицю, зменшує його міцність.

Найбільш шкідливою домішкою у вугіллі є сірка, оскільки частина її залишається в коксі, а частина виноситься разом із коксовим газом. Збільшення вмісту сірки у коксі на 1% спричиняє збільшення в домновій шихті вмісту флюсів на 10-20% і зменшення продуктивності печі на 20-30%. Тому вугілля, яке містить велику кількість сірки, збагачують флотаційним способом, що зменшує вміст сірки на 15-20%. В коксову піч завантажують подрібнене (розмір кусків не менш як 3 мм) і збагачене вугілля.