СОВМЕСТНЫЙ ПИРОЛИЗ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ ШИХТЫ И ОТХОДОВ БИОМАССЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА
Authors: Бондаренко А.В. , Моисеенко Н.В. , Левкина В.В. 
Published: January 2025

Перспективным направлением, привлекающим исследовательский интерес, долгое время остается совместный пиролиз (сопиролиз) каменноугольной (КУ) шихты и различных углеродсодержащих материалов (добавок). В последнее время, как в нашей стране, так и за рубежом становится популярным направление «зеленой химии», способствующее сокращению экологического ущерба уже применяемых технологий. Сюда можно отнести и использование различных отходов биомассы в качестве топлива в самостоятельном виде, а также их применение в качестве добавок в каменноугольное (КУ) сырье в процессе коксования. Данная технология может иметь высокий экономический эффект в условиях КХП, за счет частичной замены в составе шихты дорогих марок каменных коксующихся углей на отходы биомассы. Целью данной работы является исследование влияния добавок биомассы в КУ шихту на прочность полученного кокса. В настоящем исследовании в качестве добавок к КУ шихте использовали древесину дуба, березы и сосны, шрот рапсовый, скорлупу косточек вишни, а также стебли подсолнечника. В работе представлены основные физико-химические характеристики используемых образцов биомассы. Сопиролиз в ходе исследования проводили в муфельной печи в закрытых термостойких тиглях, а также в трубчатой печи в стальной реторте. Исследовано влияние доли добавок биомассы на выход кокса и его прочностные характеристики. Определен гранулометрический состав полученного кокса и сделана оценка изменения спекающей способности шихты под влиянием введенной в нее биомассы. Химический состав полученных образцов кокса и пиролизного газа исследовали методом РФЭС и хроматографическим методом соответственно. Выявлено, что введение биомассы в шихту оказывает существенное влияние на компонентный состав пиролизного газа. Показано, что прочность кокса также зависит от вида добавляемой биомассы. Определено рекомендуемое количество биомассы для добавления в КУ шихту, составляющее 5-7 % масс.

A promising area that has attracted research interest for a long time is the copyrolysis of coal charge and various carbon-containing materials (additives). Recently, both in our country and abroad, the direction of "green chemistry" has become popular, helping to reduce environmental damage from technologies already in use. This includes the use of various biomass waste as fuel in its own form, as well as their use as additives to coal raw materials in the coking process. This technology can have a high economic effect in the conditions of the coking plant, due to the partial replacement of expensive grades of coal with biomass waste in the charge. The purpose of this work is to study the effect of biomass additives to the coal charge on the strength of the resulting coke. In this study, oak, birch and pine wood, rapeseed meal, cherry pit shells, and sunflower stems were used as additives to the coal charge. The paper presents the main physicochemical characteristics of the biomass samples used. During the study, co-pyrolysis was carried out in a muffle furnace in closed heat-resistant crucibles, as well as in a tubular furnace in a steel retort. The process temperature was 900 °C. The effect of the proportion of biomass additives on the coke yield and its strength characteristics was studied. The granulometric composition of the obtained coke was determined and an assessment was made of the change in the sintering capacity of the batch under the influence of the biomass introduced into it. The chemical composition of the obtained coke and pyrolysis gas samples was studied by XPS and chromatography, respectively. It was found that the introduction of biomass into the batch has a significant effect on the component composition of the pyrolysis gas. It is shown that the strength of coke also depends on the type of added biomass. The optimal proportion of biomass additives in the KU batch was determined, amounting to 5-7% by weight.