ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство специальных видов кокса из "Теоретические основы технологии горючих ископаемых" Советский способ производства формованного кокса, научные основы которого создал Л.М.Сапожников, не имеет аналогов в мире. Отличительной его особенностью является то, что он реализует потенциальные возможности спекания, присущие даже слабоспекающимся углям, не пригодным для слоевого процесса, без применения связующих материалов, добавляемых реагирующую угольную массу. [c.202] Процесс получения формованного кокса состоит из - нескольких стадий высокоскоростного нагрева шихты, формования и термической обработки формовок. [c.202] Восходящий поток имеет свойство дифференцировать время пребывания частиц в зависимости от крупности, например оно составляет 0,9 с для части с d = 0,05 мм и 6,5 с для частиц с г/ = 10 мм. Время пребывания угольных частичек в циклоне 6-8 с. Это положительно сказывается на термической равномерности нагрева шихты. Допускается очень узкий интервал изменения режимной температуры, который должен составлять 2°С, ввиду значительного влияния температуры на глубину термической деструкции. [c.203] Реакции деструкции, которые начинают развиваться после достижения определенной температуры, протекают в первую очередь внутри отдельных частичек. Для развития взаимодействия между отдельными частичками с целью получения монолитов, особенно из слабоспекающихся углей, необходимо произвести в определенный момент принудительное уплотнение слоя нагретого угля. [c.203] Признаком образования высокоразвитой контактной поверхности различных фаз в принудительно сформированной угольной пластической массе является способность ее оказывать сопротивление удалению парогазовых продуктов из сферы их образования. От степени газопроницаемости пластической массы зависит интенсивность вспучивания угольных формовок при снятии деформирующего воздействия и в дальнейшем пористость кокса, поэтому в качестве критерия свойств формуемой пластической угольной массы принимают показатель степени ее газопроницаемости. Дпя пластической массы критерием является максимальное давление, развиваемое летучими продуктами деструкции в формовке при 485°С. [c.203] Уплотнение слоя угля до 1,1—1,2 г/см обеспечивает образование монолитной структуры. После снятия давления объем формовки увеличивается, Изменение кажущейся плотности является показателем степени закона проницаемости пластической массы. В первые секунды после наложения давления на термически подготовленный уголь резко уменьшается высота загрузки и увеличивается ее плотность от 0,46 до 0,86 г/см . Дальнейшее уплотнение до 1,05 и 1,2 г/см происходит с убывающей скоростью, В это время отдельные частички сближаются на такое расстояние, при котором осуществляется взаимодействие на поверхности контакта. Величина максимальной плотности коксующейся массы зависит от вязкости пластической угольной массы, величины давления и времени его действия. Затем наступает период равновесия между величинами прикладываемого давления и сопротивления слоя угля, в котором интенсивно протекают процессы конденсации с одновременным образованием газообразных продуктов. В некоторый момент времени давление их начинает превышать наложенное давление, в результате чего происходит расширение формовки. Время начала вспучивания и кажущаяся плотность после снятия давления зависят от скорости пластической деформации и динамики парогазовых продуктов. [c.204] Оптимальные условия термической подготовки различных углей устанавливаются путем изменения температуры их нагрева и соответствуют снижению насыпной плотности массы до 0,40—0,45 г/см , уплотнению угля под давлением до плотности 1,1—1,2 г/см и моменту начала вспучивания 7—12 с. Величина накладываемого давления составляет 0,2-0,5 МПа. [c.204] Дпя принудительного формования предварительно нагретого до пластического состояния угля при производстве металлургического кокса применяют углеформовочную машину гусеничного типа. Режим спекания и прокаливания пластических формовок зависит от свойств пластической массы и их размера. Структурные превращения, протекающие при этом, сопровождаются газовыделением и усадкой твердого материала. [c.204] Формованный кокс как доменное топливо отличается 9лучшенными показателями физико-механических свойств по сравнению с кбксом слоевого коксования, что позволяет существенно улучшить технико экономические показатели доменной плавки. [c.205] Недоменные крупномасштабные производства отличаютсп различными требованиями к технологическому топливу или углеродистым восстановителям, связанным со спецификой их технологии. Одним из крупномасштабных производств является агломерация руд для металлургических процессов. Для агломерации необходимо топливо крупностью до 3 мм с зольностью 16 %. Содержание серы практически не ограничивается. Реакционная способность его должна быть высокой и составлять 2,5—3,0 мл/ (г с). [c.205] Для ферросплавной промышленности восстановитель должен иметь крупность 10—25 мм для обеспечения высокой газопроницаемости шихтовых материалов в электропечах. Повышенное электрическое сопротивление ( 2500 Ом-мм /м) и высокая реакционная способность ( 1 мл/ (г с) углеродистого восстан овитепя увеличивают производительность печей, снижают расход электроэнергии. Зольность его допускается до 15 %. [c.205] М - содержание Ре, О3 в зоне углей, %. Ограничение этого оксида связано с развитием нежелательных процессов образования феррофосфора. Полезные дпя процесса восстановления фосфора компоненты содержатся в минеральных составляющих углей, поэтому были проведены исследования по получению высокозольного кокса из карагандинских углей и его испытания на фосфорном заводе, которые дали положительные результаты. [c.205] Для производства литейного кокса, используется шихта, в состав которой входят тощие угли и антрацит. Дпя максимального выхода крупных кусков кокса процесс коксования ведут при удпиненном периоде коксования, т.е. при сравнительно низких скоростях нагрева. Недостатками традиционного no o6a производства питейного кокса являются значительный расход дефицитных углей марок Ж и К, длительность процесса и, главное, недостаточное соответствие свойств кокса требованиям, предъявляемым к литейному топливу. В связи с этим разработаны методы производства литейного кокса в виде углеродистого материала необходимой крупности, полученного путем брикетирования с последующей термической обработкой изделий. В качестве сырья используют высокоуглеродистые материалы измельченные тощие угли, антрациты или продукты термической обработки углей малой степени химической зрелости. Расход коксобрикетов в литейном производстве сокращается на 25—40 % по сравнению с коксом. [c.206] Под энерготехнологическим использованием топлива понимают комплексное производство из него тепловой энергии и сырья дпя химической промышленности. Сущность энерготехнопогической переработки топлива, по методу энергетического института им, Г.И.Кржижановского, состоит в следующем. Мелкозернистое твердое топливо, чаще всего дешевые бурые угли, нагревается твердым теплоносителем, непрерывно циркулирующим по контуру нагревателя-реактора. В нем топливо смешивается с теплоносителем и нагревается до температуры разложения, В качестве теплоносителя могут быть использованы полукокс ипи минеральные вещества — песок, гравий и др. В результате быстрого нагрева и большой скорости эвакуации парогазовых продуктов из реакционной зоны они не подвергаются вторичному пиролизу. Энерготехнологическое использование топлива позволяет улучшить условия и показатели работы сопряженных электростанций за счет перевода их работы с низкокалорийного топлива на высококалорийные продукты его деструкции — полукокс, газ и др. При этом можно получить химические соединения, производство которых из нефтяного сырья дороже или не освоено фенолы, пиридиновые основания, антрацен, фенантрен и др. [c.207] Из бурого угля с теплотой сгорания 12,5—135 МДж/кг можно получить пылевидный полукокс с теплотой сгорания 27—285 МДж/кг, газ и смолу с теплотой сгорания 17 и 50 МДж/кг. Из полукокса может быть получено о кускованное топливо, которое возможно транспортировать на дальние расстояния. [c.207] Следующей стадией технологического процесса производства углеродистых кусковых изделий является брикетирование, представляющее собой механическую переработку угольной или коксовой мелочи в кусковое топливо—брикеты необходимых геометрических размеров. Брикетирование позволяет резко повысить использование топлив в народном хозяйстве и быту. Известны два способа брикетирования топлива без связующих веществ при повышенном давлении прессования О 80 МПа) и с добавкой связующих при относительно малых давлениях (15—25 МПа). По первому способу брикетируют торфы и угли низких стадий зрелости, в основном бурые угли. [c.207] Брикет из угольной мелочи с применением связующих образуется в результате процесса сцепления угольных частичек, состоящего из трех стадий адсорбции связующего вещества угольными частичками с проявлением на их поверхности тонкой пленки жидкого вещества, сближения угольных частичек и установления между ними контакта при прессовании, затвердевания спрессованной массы в виде брикетов различной формы. [c.208] Прочность брикета зависит от силы сцепления связующего материала с поверхностью угольных частичек (силы адгезии) и прочности пленки связующего вещества (силы когезии). При использовании связующего имеет также большое значение влажность материала. Избыточное ее содержание препятствует адсорбции связующего, а понижение содержания вызывает необходимость большого расхода связующего вещества. Для дробленых каменных углей оптимальной является влажность 2-4 %. В качестве связующих используют каменноугольный пек и нефтяной битум. Эти вещества содержат высокомолекулярные соединения, плавящиеся в широком диапазоне температур. Прочность коксобрикетов зависит и от спекаемости угля, подвергаемого холодному брикетированию. Угли, обладающие слишком низкой спекаемостью, не образуют достаточно прочных брикетов. В то же время угли, обладающие высокой спекаемостью (У 12 мм), также не дают достаточно прочных коксобрикетов из-за большой трещиноватости. [c.208] К основным технологическим факторам, определяющим прочность брикетов, относятся степень измельчения угля и давление прессования. Наиболее прочные брикеты получаются из углей с оптимальной удельной поверхностью. Установлено, что чем выше степень измельчения, тем прочнее коксобрикеты, однако при очень тонком измельчении угля их прочность снижается, что связано с резким увеличением поверхности и уменьшением удельного расхода связующего на единицу поверхности. Повышение давления прессования способствует увеличению прочности коксобрикетов. [c.208] Роль разработки технологии брикетирования измельченных углей повысилась в последнее время в связи с внедрением в коксохимической промышленности частичного брикетирования шихты для коксования. Разработаны специальные виды связующих как брикетин-1 и брикетин-2 из тяжелых нефтяных остатков, обогащенных асфальтенами. [c.208] Вернуться к основной статье