कोक : बिट्युमेनयुक्त कोळशाचे काही प्रकार हवेशिवाय उच्च तापमानास तापविल्यास त्यांतील बाष्पनशील (उडून जाणारा) भाग बाहेर गेल्यावर जो घन पदार्थ उरतो त्यास कोक म्हणतात. कोकमध्ये प्रामुख्याने कार्बन असून त्याशिवाय त्यात हायड्रोजन, नायट्रोजन, गंधक व ऑक्सिजन हे अल्प प्रमाणात असतात. तसेच मूळ कोळशातील खनिज पदार्थांचा अंशही असतो. कोळशाच्या ह्या तापविण्याच्या क्रियेस कोळशाचे कार्बनीकरण म्हणतात.
इतिहास : कोकची निर्मिती व त्याचा लोखंड निर्मितीतील उपयोग ह्यांविषयीचा प्राचीन इतिहास संदिग्ध आहे. लोणारी कोळशावरील निर्बंधामुळे ग्रेट ब्रिटनमध्ये लोखंड वितळविण्यासाठी लागणारे दुसरे इंधन शोधण्याकडे लोह-उत्पादकांचे लक्ष वेधले. केवळ दगडी कोळशाचा लोखंड निर्मितीसाठी सरळ उपयोग करण्याचा प्रयत्न अयशस्वी ठरला. १६२१ मध्ये डडली यांनी दगडी कोळशापासून तयार केलेल्या कोकचा उपयोग करून चांगल्या प्रतीचे लोखंड तयार करता येते असे सूचित केले. १७०० मध्ये अब्राहम डर्बी यांना यामध्ये यश आले. सुरुवातीला लोणारी कोळसा तयार करण्याच्या पद्धतीनेच कोक बनवीत. पण ह्या पद्धतीत कोकचा उतारा कमी मिळे, उप-उत्पादने वाया जात व सर्व भागात एकसारखे कार्बनीकरण होत नसे. १८५० च्या सुमारास मधुकोशाकार (मधमाश्यांच्या पोळ्याप्रमाणे आकार असलेल्या) भट्टीची पद्धत उपयोगात आली. ह्या भट्टीत अठराव्या शतकाच्या शेवटी शेवटी सुधारणा करण्यात आल्या. कार्बनीकरणापासून कोकशिवाय इतर उपउत्पादने मिळविण्याची पद्धत शोधण्यात आली. जसजशा सुधारणा होत गेल्या तसतसा भट्टीचा आकार लहान झाला व उत्तम प्रतीचा कोक मिळू लागला.
कार्बनीकरण : तापमानानुसार कोळशाच्या कार्बनीकरणाचे तीन भागांत वर्गीकरण करण्यात येते : (१) नीच तापमानातील कार्बनीकरण (५४०० से. च्या आसपास), (२) मध्यम तापमानातील कार्बनीकरण (६५०० – ७००० से.) आणि (३) उच्च तापमानातील कार्बनीकरण (८०००–१,१००० से. च्या आसपास).
नीच तापमानातील कार्बनीकरण :ही पद्धत कोलाइट या नावाने ओळखली जाते. तपकिरी कोळसा भरपूर असतो अशा देशात या पद्धतीचा उपयोग करतात. जर्मनीत ती मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. उच्च तापमान कार्बनीकरणात १,०००० से. वर जेवढे डांबर मिळते त्यापेक्षा या पद्धतीत ६००० तापमानावर ते दुप्पट मिळते व तयार झालेला कोक मऊ असून त्याचा प्रज्वलनांक (पेटण्याचे तापमान) कमी असतो. करन-नोल्झ प्रक्रियेने डांबर जास्त मिळते व मिळालेला कोक घरगुती वापरासाठी उपयुक्त असतो. त्याचा धातू वितळविण्यासाठी उपयोग करीत नाहीत. कोलाइट भट्टी ही बकपात्र भट्टी पद्धतीची असून ती विशिष्ट लोखंडी पत्र्यापासून बनविलेली असते. विशिष्ट रचनेमुळे तिच्या जास्तीत जास्त बाह्य पृष्ठभागाचा तापनमाध्यमाशी संपर्क येतो. बकपात्र भट्टी व ज्वलनकोठी अशा एकाआड एक असतात. भट्टी उष्णता प्रारणाने (तरंगरूपी ऊर्जेने) तापवितात. भट्टीच्या पत्र्याशी ज्योतीचा प्रत्यक्ष स्पर्श होऊ देत नाहीत. दोन भट्ट्यांच्या खाली एक समाईक शीत कोठी (थंड करण्याची कोठी) असते. त्यात धूम्रविरहित इंधन असते. दर चार तासांनी बकपात्र भट्टीत कोळसा घालतात व कोक काढतात. ह्यावेळी भट्टी वायुनळ्यांपासून अलग ठेवतात. ह्या पद्धतीने १ टन कोळशापासून १४ क्विंटल कोलाइट (कोक), ०·८२ लि. तेले (ज्यांचा उकळबिंदू १००० ते २१०० से. या दरम्यान आहे अशी), १४ लि. कच्चे स्पिरीट आणि १,२७,४४० लि. वायू मिळतो. दुसऱ्या पद्धतीत कोळशाच्या स्तरातून उष्णता वायू पाठवून तो अंतर्गत रीतीने तापविला जातो. उष्ण वायूंच्या गुणवत्तेवर व तापमानावर कार्बनीकरणाचा वेग अवलंबून असतो. ह्या पद्धतीत सामान्यतः चांगल्या प्रतीचा कोक तयार करण्यास अयोग्य असणाऱ्या कोळशाचे कार्बनीकरण करतात. ह्या पद्धतीत उष्ण वायू कोळशाच्या विरुद्ध दिशेने सोडतात. कार्बनीकरण तीन टप्प्यांनी पूर्ण होते. पहिल्या टप्प्यात भट्टीच्या वरच्या भागात ३१५० से. पेक्षा जास्त तापमानाला कोळसा तापविला जातो व तो मऊ होईल इतके तापमान तेथे निर्माण होते. दुसरा टप्पा मधल्या भागात सुरू होतो. तेथे कोळसा आकार्य (आकार घेणारा) होतो. त्याचे बारीक बारीक गोळे होतात. तिसऱ्या टप्प्यात कोळसा आवश्यक तेवढा कठीण होईल इतके कार्बनीकरण होते. ह्या पद्धतीने मिळणाऱ्या कोकमध्ये कार्बन ७२·८%, बाष्पनशील द्रव्ये १७% व राख १०.२% असते. जलांश नसतो. या कोकचे प्रज्वलन तापमान ३७५० से. व उष्णता मूल्य सु. ७,५०० किकॅ./किग्रॅ. असते.
मध्यम तापमानातील कार्बनीकरण : ह्या पद्धतीपासून मिळणारी उपउत्पादने व त्यांचे गुणधर्म हे नीच तापमान व उच्च तापमान कार्बनी करणापासून मिळणारी उप-उत्पादने व त्यांचे गुणधर्म यांच्यापेक्षा भिन्न असल्याने ही पद्धत अधिक पसंत करतात. ही पद्धत इंग्लंड व फ्रान्समध्ये वापरतात. साधारणतः उच्च तापमान बकपात्र भट्टीसारखीच पण बरीच कमी रुंदीची व आकाराची भट्टी ह्यासाठी वापरली जाते. ह्या भट्टीला उप-उत्पादने मिळविण्यासाठी लागणारी यंत्रणा जोडावी लागते. ह्या पद्धतीत अमोनिया मिळतो. डांबराचे प्रमाण अधिक असते व हायड्रोजनीकरणाने (हायड्रोजनाशी विक्रिया केल्याने) त्याचे ७५% अधिक उच्च ऑक्टेन अंक [ठोक-विरोधक गुणांचा निर्देशांक, → अंतर्ज्वलन एंजिन] असलेल्या गॅसोलिनामध्ये रूपांतर करता येणे शक्य आहे. हलक्या तेलात क्रेसॉले, फिनॉले, पॅराफीन व ओलेफिने इत्यादींचे प्रमाण जास्त असलेली व नीच उकळबिंदू (१०००–२१०० से. यांच्या दरम्यान) असलेली तेले मिळतात. उच्च तापमान कार्बनीकरणापेक्षा या प्रकारात वायूंचे प्रमाण निम्मे असते. यात मिळणारा कोक हा ठोकळ्याच्या आकाराचा असून त्यात ७६–८१% कार्बन, २% आर्द्रता व ८–१२% बाष्पनशील द्रव्ये असतात. या कोकचा प्रज्वलनांक ४५००–४६०० से. न उष्णता मूल्य सु. ७,५०० किकॅ./किग्रॅ. असते. त्याची सक्रियता (क्रियाशीलता) लोणारी कोळशापेक्षा कमी असते. त्याचा उपयोग धूम्रविरहीत घरगुती इंधन म्हणून करतात.
उच्च तापमानातील कार्बनीकरण : ह्या पद्धतीने मिळालेला कोक धातुकामासाठी वापरतात. मधुकोशाकार भर्जन (भाजणारी) भट्टी, खंडश: किंवा अखंडित वायू तयार करणारी बकपात्र भट्टी व उप-उत्पादने मिळतील अशी भट्टी ह्या पद्धतीत वापरतात. आधुनिक प्रक्रियेमध्ये कोळसा स्वच्छ करण्याचे उपसंयंत्र, आधुनिक भर्जन भट्ट्यांचा संच व तयार होणारी उप-उत्पादने कोकपासून वेगळी करणारी यंत्रणा असते. ह्या भट्ट्या आकाराने व आकारमानाने जरी निरनिराळ्या असल्या तरी त्या सर्वांमध्ये कार्बनीकरण कोठी, भट्टीच्या भिंतीतील भोकांमुळे इंधन वायूचे ज्वलन होऊन मिळणाऱ्या उष्णतेचा कार्बनीकरणासाठी वापर, बाहेर जाणाऱ्या उष्ण वायूंमुळे इंधन वायूचे पूर्वतापन व उप-उत्पादने वेगळी करणारी यंत्रणा यांचा समावेश असतो. ह्या पद्धतीत प्रत्येक भट्टीतील कोळशाचे कार्बनीकरण एकाच वेळी होईल अशा रीतीने उष्णता पुरविली जाते. कार्बनीकरण सर्वसाधारणपणे १,०००० से. ला पूर्ण होते.
भट्ट्या व त्यांचे प्रकार : कोळशाचे कार्बनीकरण हे फक्त कोकसाठी किंवा कोक व उप-उत्पादने यांच्यासाठी करतात. सुरुवातीच्या पद्धती फक्त कोक उत्पादनासाठी होत्या. त्यातून उप-उत्पादने मिळत नसत. बिट्युमेन कोळशाच्या ढिगावर मातीचे लिंपण करून त्याचे अंशत: ज्वलन करून कोक बनवीत. ह्या पद्धतीत कायम स्वरूपाच्या मातीच्या भिंतीचा अंतर्भाव झाल्यावर मधुकोशाकार भर्जन भट्टीचा उदय झाला. ह्या पद्धतीत कमी प्रमाणात कोक तयार होतो. ह्या भट्टीत कोळशातील बाष्पनशील द्रव्याच्या ज्वलनाने मिळणाऱ्या उष्णतेने कोक बनतो व तो मूळ कोळशाच्या १/६ इतका असतो. हा कोक मोठ्या आकाराचा व कठीण असून अद्यापही धातू वितळविण्यासाठी वापरला जातो. भट्टी साधारणतः २ X ३·६ मी. व्यासाची, आकाराने दंडगोलाकार आणि घुमटाकार छप्पर असलेली असते. ती उच्चतापसह (उच्च तापमान सहन करू शकणाऱ्या) विटांची व दगडांची बांधतात. ती बांधण्यास कमी खर्च येतो. एकोणिसाव्या शतकाच्या पहिल्या भागात तिच्यात बऱ्याच सुधारणा झाल्या. कोळसा वरील दाराने (अ) आत टाकतात व (आ) ह्या दाराने सारखा करतात. ह्याच दाराच्या वरच्या बाजूने हवा आत सोडतात. पहिला कोक तयार होताना निर्माण झालेली उष्णता भिंतीत राहते. कोळशातील बाष्पनशील भाग व हवा यांचे मिश्रण कोळशाच्या थरावर जळते. ह्या भट्टीत कोळशाचा कोक वरून खाली होत जातो. कोक बनण्यास सुरुवात होताच हवेच्या प्रवेशावर नियंत्रण ठेवतात. कोळशाच्या प्रकारावर आणि तयार होणाऱ्या कोकमध्ये आवश्यक असणाऱ्या गुणधर्मांवर कार्बनीकरण कालमर्यादा अवलंबून असते. साधारणतः ती ४७–७३ तास यांच्या दरम्यान असते.
ह्या भट्टीत कोळशापासून मिळणाऱ्या वायुरूप व द्रवरूप रसायनाचा तसेच ४०% उष्णतेचा नाश होतो. हा नाश टाळण्यासाठी एकोणिसाव्या शतकात बरेच प्रयत्न करण्यात आले. हेन्री सायमन यांनी पुनर्प्राप्ती तंत्राचा वापर केला. ह्यात जळणाऱ्या वायूतील उष्णतेचा उपयोग हवेच्या पूर्वतापनासाठी केला जातो. उच्च तापमान निर्माण होते व जादा वायूनिर्मितीही होते. ह्या सुधारणेच्या काळात भट्ट्यांचे आकार लहान होऊन एकसारख्या गुणधर्माचा कोक मिळू लागला व भट्टीच्या सर्व भागात एकसारखी उष्णता मिळू लागली. जास्तीत जास्त रसायने मिळू शकतील अशी यंत्रणा शोधली गेली. त्यानंतर सायमन-कार्व्हेस, कॉपे, पिएट्टी, ओटो, सेमेट-सॉल्व्हे, कॉपर्स व विलपुटे यांनी शोधलेल्या भट्ट्या अद्यापही कोक निर्मितीत वापरल्या जातात.
सर्वसाधारणत: वापरात असलेल्या बकपात्र भट्ट्या सरळ तापणाऱ्या जळणाऱ्या वायूंद्वारे तापणाऱ्या किंवा संघनित स्वरूपाच्या असतात. भट्ट्या बांधण्यास लागणारे साहित्य हे कोणत्या तापमानाचा वापर करावयाचा ह्यावर अवलंबून असते. उच्च तापमानासाठी ९२% सिलिकायुक्त उच्चतापसह विटा वापरतात. मध्यम तापमानासाठी त्याच प्रकारच्या विटा वापरतात. नीच तापमानासाठी वरीलपेक्षा वेगळे साहित्य वापरतात. उच्च व मध्यम तापमानात भट्टी तापवून थंड केली तर तिला तडे जातात व परत तापविल्यास तीतून वायू, हवा व बाष्पनशील पदार्थ निघून जातात. नीच तापमानासाठी धातूच्या भट्ट्या वापरल्या तर तडकण्याचा त्रास कमी होतो, पण अशा भट्ट्या फार कमी काळ टिकतात.
आधुनिक कोकभट्टीसाठी भरपूर जागा लागते. कोळशाची साठवण, हाताळणी, प्रतवारी करणे, भट्ट्यांचे एक किंवा दोन संच, वायू व रसायने यांच्या पुनर्प्राप्तीसाठी लागणारी यंत्रणा व तयार झालेला कोक बाहेर काढणारी व तो एकदम थंड करणारी यंत्रणा, त्याची हाताळणी, साठवण व वाहतूक करणे ह्यांसाठी भरपूर जागा लागते. ह्यातील सर्व प्रक्रिया संकलित स्वरूपाच्या व सतत चालणाऱ्या असतात. हल्ली अशा भट्ट्यांना अमेरिकेत रसायन पुनर्प्राप्ती कोकभट्टी असे म्हणतात. ह्या उच्चतापसह पदार्थांच्या बांधलेल्या असून चौकोनी कोठीसारख्या असतात. प्रत्येक भट्टी १२ मी. लांब, ३·५० ते ४·२५ मी. उंच व सर्वसाधारणपणे ४५ ते ५० सेंमी. रुंद असते. पुढच्या व मागच्या रुंदीत ५ ते १० सेंमी. इतका फरक असतो. मागच्या बाजूचे आकारमान सर्वांत अधिक असते. त्यामुळे कोक बाहेर ढकलणे सोयीचे होते. प्रक्रियेच्या सोयीसाठी अशा ५०–६० भट्ट्या शेजारीशेजारी बांधतात. ह्यालाच भट्टी संच म्हणतात. वायूमार्ग तापविण्याच्या तापक-ओळी भट्टीपासून अलग असतात. दोन-दोन भट्ट्यांसाठी एक तापक-ओळ असते. शेवटच्या भट्ट्यांच्या वायुमार्गांना मात्र तापक नसतात. प्रत्येक भट्टीच्या खाली पुनर्जनक (उष्णता वाया न जाऊ देता तिच्या साहाय्याने आत येणारी हवा तापविण्याची भट्टी) असून त्यांना वायुमार्ग जोडलेले असतात. हे पुनर्जनक ज्वलनासाठी पूर्वतापित हवा पुरवितात व त्यांत ज्वलनापासून तयार झालेले पदार्थ पुन्हा येतात. ज्यावेळी कोक भट्टीतील वायूनेच भट्टी तापविली जाते त्यावेळी स्वतंत्र मार्गाने वायुमार्गात तापलेली हवा येते. प्रथम निम्म्या वायुमार्गांचे २०–३० मिनिटे तापन होते.नंतर उरलेल्या वायुमार्गांचे
तापन करतात. भट्टीचे बांधकाम सिलिका विटांचे करतात. अशा भट्ट्यांमध्ये तापसह मातीच्या विटांच्या भट्टीपेक्षा जास्त तापमान ठेवणे शक्य असते. सामान्यत: वायुमार्गाचे तापमान १,३७०० -१,४५५० से. असते. पण कोकच्या गुणवत्तेवर व निर्मितिवेगावर हे तापमान अवलंबून असते. कॉपर्स भट्टी व तिच्यात सुधारणा केलेली बेकर भट्टी रसायन पुनर्प्राप्तीसाठी वापरली जाते. तीत तापन वायूंचे वहन उभ्या वायुमार्गाच्या वरच्या टोकापासून भट्टीच्या वरच्या बाजूने होते, तर दुसऱ्या बाजूने खालून वहन होते. हे आडवे वायुमार्ग उलट्या रोमन यू अक्षराच्या (∩) आकाराचे असतात. ते भट्टी संचाच्या वरच्या बाजूस असतात. असे वायुमार्ग सहा ते आठ असून एकाआड एक भट्ट्यांना जोडलेले असतात. ह्या आडव्या वायुमार्गांत चार ते सहा उभ्या वायुमार्गांतील जळलेले वायू येतात. दोन्ही वायुमार्गांचे संच एकमेकांपासून अलग ठेवलेले असतात. प्रथम निम्म्या भिंतीतील वायुमार्गांतील तापन वायूंचे ज्वलन होते. या रचनेमुळे भट्ट्यांच्या भिंती सर्वत्र एकसारख्या तापविल्या जातात.
आधुनिक रसायन पुनर्प्राप्ती कोकभट्टीची क्षमता १५–२० टन असते. भट्टीच्या वर असलेल्या गाड्यांनी गरम भट्टीत कोळसा भरतात. ह्यावेळी भट्टीच्या दोन्ही बाजूंची दारे बंद करतात. कोळसा भरल्यावर तो एकसारखा पसरतात व भरणद्वार बंद करतात. तयार होणारे बाष्पनशील वायू एकत्र करून संकलक कोठीकडे नेले जातात. कोळशाचे भरण व एकसारखे करणे १·५ ते २ मिनिटांत केले जाते. भट्टीची रुंदी आणि जवळच्या वायुमार्गाचे तापमान ह्यांवर कोळशाचे कार्बनीकरण अवलंबून असते. सर्वसाधारणतः भट्टीच्या २·५ सेंमी. रुंदीसाठी कार्बनीकरणाचा वेळ एक तास लागतो. ओतकामासाठी लागणाऱ्या कोकसाठी हा वेळ अधिक लागतो. ह्या वेळेनंतर भट्टीची दारे उघडतात आणि कोकचे तापमान ९८०° से. असतानाच यांत्रिक पद्धतीने भट्टीच्या मागील गाड्यात कोक ढकलतात. कोकचे हवेत ज्वलन होऊन जो ऱ्हास होतो तो कमी करण्यासाठी गाडे थंड करण्याच्या जागी नेतात व तेथे नियंत्रित पाण्याच्या प्रवाहाने थंड करतात. काही वेळा शुष्क प्रकाराने कोक थंड करण्याची प्रक्रियाही वापरली जाते. हा कोक कलत्या धक्क्यावर रचतात. तेथे तो अधिक थंड होत जातो व पट्टावाहकाने तो पुढे नेऊन त्याचे आकारानुसार वर्गीकरण करतात व साठवितात किंवा बाहेर पाठवितात किंवा हा कोक तसाच सरळ लोखंड तयार करण्याच्या भट्टीकडे नेला जातो.
कोक निर्मितीत मिळणारी रसायने : भट्टीत मिळणाऱ्या वायूंपासून रसायने मिळविण्याच्या पद्धती त्या वायूपासून अमोनिया कसा मिळवितात, यावर अवलंबून असतात. यासाठी सर्वसाधारणपणे प्रत्यक्ष, अर्धप्रत्यक्ष आणि अप्रत्यक्ष प्रक्रिया वापरतात. प्रत्यक्ष व अर्धप्रत्यक्ष प्रक्रियांत अमोनियम सल्फेटाच्या स्वरूपात अमोनियाची पुनर्प्राप्ती होते, तर अप्रत्यक्ष प्रक्रियेत द्रव अमोनियाच्या स्वरूपात अमोनियाची पुनर्प्राप्ती होते. अप्रत्यक्ष प्रक्रियेतून मिळणाऱ्या अमोनियाचे रूपांतर अमोनियम सल्फेटामध्ये करतात द्रव अमोनियाची संहती (द्रवातील अमोनियाचे प्रमाण) वाढवितात.
भट्टीतून बाहेर पडणारे बाष्पनशील (वायुरूप) पदार्थ एका कोठीत गोळा करून थंड करतात. या वेळी डांबराचे प्राथमिक संघनन (घनस्वरूप) होते. नंतर प्राथमिक शीत कोठीत हे पदार्थ आणखी थंड करतात. या वेळी अधिक डांबर वेगळे करतात व अर्धप्रत्यक्ष प्रक्रियेने अमोनिया घन अमोनियम सल्फेटाच्या स्वरूपात अलग करण्यासाठी वायू विरल सल्फ्यूरिक अम्लाच्या विद्रावातून पाठवितात. वायूतील नीच उकळबिंदू असलेल्या तेलात बेंझीन, टोल्यूइन, झायलिने व उच्च उकळबिंदूची हायड्रोकार्बने असतात. हे पदार्थ खनिज तेलासारख्या शोषक तेलाच्या साहाय्याने वायूपासून अलग करतात. उरलेला वायू आहे तसाच भट्टी तापनासाठी किंवा लोखंड भट्टीत वापरतात. मात्र घरगुती वापरासाठी हा वायू वापरावयाचा झाल्यास त्यातून हायड्रोजन सल्फाइड आणि नॅप्थॅलीन वेगळे करणे आवश्यक असते. कोकच्या किंमतीच्या १/३ किंमतीएवढी रसायने मिळतात.
सर्वसाधारणतः १,००० किग्रॅ. कोळशापासून ७०५·५० किग्रॅ. कोक, ४२ लि. डांबर, १० किग्रॅ. अमोनियम सल्फेट किंवा द्रव अमोनिया, १५·१० लि. बेंझीन इत्यादींनीयुक्त कच्ची नीच उकळबिंदू असलेली तेले व ३,३५० घ.मी. वायू मिळतो. डांबर, तेले व वायू यांच्यापासून शेकडो महत्त्वाची रसायने, औषधे, औद्योगिक दृष्ट्या महत्त्वाचे पदार्थ, रंजक द्रव्ये, स्फोटक द्रव्ये इ. तयार केली जातात.
कोकचे गुणधर्म: कोक हा गडद करड्या रंगाचा, भरीव ढेकळासारखा पण हलका असतो. सर्वसाधारणतः खोऱ्याने तो सहज ढकलला जात नाही पण सिमेंटयुक्त किंवा गुळगुळीत जमिनीवरून तो हलविता येतो. कोक साध्या दगडी कोळशापेक्षा जास्त उष्णता देतो. त्याची आच धूम्ररहित असते व तो राख होईपर्यंत जळतो. कोकमध्ये स्थिर कार्बन जास्त असतो. त्याशिवाय त्यात अज्वलनशील भागही (राख) असतो. त्यात हायड्रोजन, नायट्रोजन व ऑक्सिजन थोड्या प्रमाणात असतात. पाणीही थोड्याफार प्रमाणात असते. कोक आर्द्र हवेत तीन महिन्यांपर्यंत उघडा ठेवला, तरी त्याच्या बलात फरक पडलेला आढळत नाही. नीच तापमानावर कमी वेळात केलेला कोक गडद काळसर रंगाचा, स्पंजाप्रमाणे असून तो सहज पेटतो. पण कोळशापेक्षा कमी गतीने पेटतो. उच्च तापमानावर व जास्त वेळ देऊन केलेला कोक कठीण व घट्ट असून त्याची संरचना प्रचिनाकार (लोलकासारखी) असते. त्याला अर्धधातवी चमक असून तो चकचकीत करड्या रंगाचा, उष्णतेचा व विजेचा संवाहक असतो. तो फक्त भट्टीत जळतो. ज्या कोळशापासून कोक बनवितात, त्याच्या गुणधर्मावर व संघटनावर कोकचे बल व संसंजन (कणांची एकमेकांशी चिकटून राहण्याची क्षमता) अवलंबून असते. त्याची घनता कोळसा व ग्रॅफाइट यांच्या घनतेच्या दरम्यान असते. मूळ कोळशापेक्षा त्याला जागा कमी लागते व तो त्यापेक्षा काहीसा हलका असतो. कोकमधील गंधक हे जटिल (गुंतागुंतीच्या) कार्बनी संयुगांच्या स्वरूपात असून तो पूर्ण जळल्यासच गंधक नष्ट होते.
कोकचे प्रकार व उपयोग : ज्या कोळशापासून कोक तयार करतात व जी प्रक्रिया कार्बनीकरणासाठी वापरतात त्यावर तयार होणाऱ्या कोकचा प्रकार अवलंबून असतो. उच्च तापमान कार्बनीकरणापासून मिळणाऱ्या कोकपासून उच्च तापमान मिळते, तसेच तो अपघर्षणाला (घासला वा खरवडला जाण्यास) व चूर्ण होण्यास प्रतिरोध करतो म्हणून त्याचा उपयोग लोखंड, कथिल, तांबे, जस्त व पोलाद यांच्या निर्मितीत मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. घरगुती वापरासाठी लागणारा कोक मध्यम व नीच तापमानावर तयार करतात कारण हा कोक बहुतांशी धूम्रविरहित असून सहज पेटणारा व बराच काळ आच येणारा असतो. डांबराच्या ऊर्ध्वपातनाने (वाफ करून व ती थंड करून गोळा केल्याने) मिळणाऱ्या पिचकोकमध्ये ९९% कार्बन असतो तो विद्युत् अग्र बनविण्यास वापरतात. खनिज तेलापासून मिळणारा कोक हा त्यापासून मिळणारा अंतिम पदार्थ असून तो साच्यातील कार्बन पदार्थांच्या निर्मितीत वापरतात. त्यात ९९% कार्बन असतो. भाजलेला कोक हा खनिज तेलापासून मिळणारा कोक १,३१०० से. पर्यंत तापवून व त्यातील उरलेली बाष्पनशील द्रव्ये काढून टाकून तयार करतात. जेव्हा अतिशुद्ध कार्बनाची गरज असते त्यावेळी याचा उपयोग करतात.
धातू वितळण्यासाठी लागणाऱ्या कोकमध्ये गंधकाचे प्रमाण १% हून कमी, फॉस्फरस ०·०१-०·०२% हून कमी, राखेचे प्रमाण १२% हून कमी, बाष्पनशील पदार्थ २% हून कमी व आर्द्रतेचे प्रमाण ५% हून कमी असणे आवश्यक असते. अशा कोकचे भौतिकीय गुणधर्म व बल हे महत्त्वाचे गणले जातात. तसेच त्याचे आकारमान १० सेंमी. हून जास्त नसते. कोकच्या वापराने धातूंचे ⇨ क्षपण करणारे वायू निर्माण होतात व त्यामुळे धातू धातूकांपासून (कच्च्या धातूपासून) अलग होतात. प्रत्येक धातूसाठी निरनिराळ्या गुणधर्मांचे कोक वापरले जातात.
कोकसाठी लागणारा कोळसा : बिट्युमेनाचे काही ठराविक व सापेक्षतः उच्च प्रमाण असणाऱ्या दगडी कोळशापासूनच कोक तयार करता येतो. सगळ्याच बिट्युमेनयुक्त कोळशांपासून तो करता येत नाही. काहींमध्ये गंधक व राख यांसारखी मलद्रव्ये बऱ्याच प्रमाणात असतात, त्यामुळे कोक तयार करण्यामध्ये अडथळे निर्माण होतात. कित्येकदा अशा प्रकारचा कोळसा कुटून, धुवून व स्वच्छ करून कोक तयार करण्यासाठी त्याचा दर्जा वाढवितात.
कोक तयार करण्याच्या प्रक्रियेत उष्णतेने कोळसा प्रथम वितळतो किंवा लवचिक व आकार्य बनतो. यावेळी काही वितळणारे पदार्थ मऊ होतात. काही संयुगांची वाफ होते, तर उष्णतेला अस्थिर असणारे व टिकून शकणारे पदार्थ अपघटित होतात. ह्या सर्व क्रियांमुळे वायू निर्माण होतात व आकार्य रसात बुडबुड्यांच्या स्वरूपात अडकून राहतात. वितळलेला कोळसा घन होईपर्यंत या सर्व क्रिया चालतात व कोकमध्ये सच्छिद्र व कोशमय संरचना निर्माण होते. कोणत्या तापमानास केव्हा व कशा प्रकारे या क्रिया घडतात ह्यावर कोणत्या प्रकारचा व किती प्रमाणात कोक बनेल, डांबर व वायू किती मिळतील हे अवलंबून असते. निरनिराळ्या प्रकारच्या मूळच्या वापरलेल्या दगडी कोळशांनुसार कोकची सच्छिद्र संरचना, भंजनक्षमता (तुकडे होण्याची क्षमता) व बल यांत फरक होतो. काही प्रकारच्या कोळशांच्या तापण्यामुळे फार मोठ्या प्रमाणात अंतर्गत दाब निर्माण होऊन तो कोक तयार करणाऱ्या भट्टीच्या भिंतीवर पडतो.
सामान्यत: कोणत्याही एकाच प्रकारचा कोळसा कोक बनविण्यास योग्य नसतो, त्यामुळे दोन किंवा अधिक प्रकारचा कोळसा एकत्र करून कोक करण्यासाठी योग्य असे त्याचे मिश्रण करतात. अशा मिश्रणापासून चांगला कोक मिळतो. उदा., बाष्पनशील पदार्थ जास्त असणारा कोळसा मोठ्या प्रमाणात वितळतो व त्याच्यापासून फेसासारखा दिसणारा कमी बलाचा, हलका व सच्छिद्र कोक तयार होतो. कमी प्रमाणात बाष्पनशील पदार्थ असणारा कोळसा प्रसरण पावत असल्याने भट्टीच्या भिंतींवर मोठा दाब पडतो. त्यामुळे भट्टी भंगण्याची शक्यता निर्माण होते. परंतु हे दोन्ही प्रकार योग्य प्रमाणात एकत्र मिसळून (७०–८५% मोठ्या प्रमाणात बाष्पनशील पदार्थ असणारा आणि १५–३०% कमी प्रमाणात बाष्पनशील पदार्थ असणारा) त्यापासून मिळणाऱ्या कोकचा दर्जा उच्च करता येतो. तसेच भट्टीच्या भिंतींवर पडणाऱ्या मोठ्या दाबाचा धोका टाळता येतो. मिश्रण करण्यामुळे काही कारखान्यांच्या जवळपास मिळणारा कमी प्रतीचा व कमी किंमतीचा कोळसा वापरणे शक्य झाले असून त्यापासून उत्तम दर्जाचा कोक मिळू शकतो. कोक तयार करण्यासाठी लागणारे गुणधर्म अगदी थोड्या प्रमाणात कमी असणाऱ्या कोळशाची प्रत तो कुटून किंवा भरडून, दाबून, घट्ट करून त्याची राशि-घनता वाढवून, इतर खनिजे बाजूला काढून, डांबर किंवा तत्सम पदार्थ मिसळून इ. प्रकारांनी वाढविता येते. बाष्प, राशि-घनता, घटक कणांचे बारीक आकारमान, कोळशाचे खनिज संघटन यांमुळे तयार होणाऱ्या कोकच्या गुणधर्मांत फरक होतात.
सध्या प्रयोगशाळांमध्ये कोळशाच्या विश्लेषणामध्ये नेहमीच्या म्हणजे राख, गंधक, बाष्प, बाष्पनशील पदार्थ यांचे प्रमाण काढण्याखेरीज आकार्यता व प्रसरण दाब कशा प्रकारे बदलतो यांचेही संशोधन करतात.
भारतीय उद्योग : भारतात तेल शुद्धीकरण कारखान्यातून मिळणाऱ्या कच्चा मालापासून इंडिया कार्बन लि. ही कंपनी भाजलेल्या पद्धतीचा कोक बनविते. लोखंड व पोलाद निर्मितीसाठी लागणारा कोक, त्या त्या निर्मिती स्थळाच्या जवळच तयार केला जातो. कॅल्शियम कार्बाइडाच्या निर्मितीसाठी लागणारा कोक कमी राख व फॉस्फरस असलेल्या कोळशापासून तयार करण्याची पद्धत जियालगुडा येथील सेंट्रल फ्यूएल रिसर्च इन्स्टिट्यूट या सरकारी संस्थेने शोधून काढली आहे. मुंबई व कलकत्ता येथील कोल गॅस कारखान्यांत तयार होणारा कोक घरगुती वापरासाठी वापरतात.
फुलारणाऱ्या कोळशापासून विशिष्ट पद्धतीने कोक तयार करण्याची पद्धत भारतात वापरली जाते. कोकच्या चुऱ्यापासून ठोकळे तयार करून त्याचा घरगुती इंधन म्हणून उपयोग केला जातो. देशी पद्धतीने लाख तयार करताना लोणारी कोळशाऐवजी मऊ कोक वापरल्यास इंधनात ५०% बचत होते व लाख आवश्यक गुणधर्माची मिळते.
पहा : कोल गॅस कोळसा, दगडी डांबर लोखंड व पोलाद उद्योग.
संदर्भ : 1. Lowry, H.H., Ed. Chemistry of Coal Utilisation, New York, 1945.
2. Wilson, P.J. Wells, J. H. Coal, Coke and Coal Chemicals, New York, 1950.
दांडेगावकर, सा. ह.
“