СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНОЙ ШИХТЫ К КОКСОВАНИЮ
METHOD OF PREPARING COAL CHARGE TO COKING

Изобретение относится к производству кокса, а именно к технологии подготовки угольной шихты для коксования.
Известен способ [А.С. СССР №998493 от 20.02.81, класс С10В 57/12], состоящий из жирных коксовых, газовых и отощенно-спекающихся углей, включающий раздельное дробление углей, нанесение мазута на жирный уголь и смешивание углей; перед нанесением мазута из жирного угля выделяют мелкие фракции 0,0-0,5 мм и вводят мелкие фракции в угольную шихту после смешивания углей.
Недостатком данного способа является сложность, многостадийность процесса, а также создание определенного температурного режима.
Наиболее близким по достигаемому эффекту является прототип [А.С. СССР №289117 от 25.08.67, класс C10b 57/12], в котором описывается способ обработки угольной шихты, заключающийся в том, что уголь совместно с водой и спекающей органической добавкой в количестве 4-7% от угля перемешивают в диспергаторе при температуре 4-70°C в течение 5-10 минут с последующим охлаждением и обезвоживанием.
Однако известный способ имеет следующие недостатки:
d
1) повышенную зольность шихты A до 28,7% (мас.) и, соответственно, увеличение зольности кокса до 12,08%;
d
2) большое содержание серы S=0,68%;
3) при подготовке шихты к коксованию уголь предварительно измельчается и отсеивается фракция 0-3 мм;
4) полученный кокс имеет прочность М40 - 78,6%;
5) отделение влаги от шихты происходит в центрифуге.
Задачей изобретения является улучшение качества исходной угольной шихты, уменьшение содержания зольности и серы в исходной шихте, а также повышение прочности кокса.
Для этого в процессе подготовки шихты используется не исходный уголь различных марок, а угольные шламы - отходы первичной переработки угля.
Однако все угольные шламы, находящиеся в отвалах, имеют высокую зольность от 18,5 до 34,5% (мас.) и большое содержание серы 0,58-0,60% (мас.), что отрицательно сказывается на процессе коксования. Поэтому для обогащения угольных шламов был выбран метод масляной агломерации.
Поставленная задача достигается тем, что водоугольную суспензию из гидроотвалов помещают в гранулятор и затем добавляют спекающую добавку в количестве 10-15% (мас.) от содержания твердого. После перемешивания со скоростью мешалки 1000-1500 об/мин в водной среде образуются углемасляные концентраты размером 2-3 мм, которые отделяются от воды на сите. Полученные углемасляные концентраты имеют зольность 4,0-7,6% (мас.), содержание серы составляет 0,2-0,3% (мас.). Содержание влаги в концентратах составляет 8-10% (мас.), что допустимо для дальнейшего процесса коксования, поэтому полученные углемасляные концентраты не требуют дополнительной сушки.
В качестве спекающей добавки используют топочный мазут, газойль, отработанное машинное масло. Отработанное машинное масло содержит достаточно большое количество металлической стружки, тем самым происходит его утилизация и возврат металлической стружки в металлургическое производство.
Увеличение расхода спекающей добавки до 10-15% (мас.) по сравнению с прототипом (4-7% мас.) объясняется тонкодисперсностью исходного шлама (размер частиц менее 1 мм). Увеличение суммарной поверхности угольных частиц, обладающих аполярными свойствами, требует увеличения расхода спекающей добавки, которая покрывает поверхность угля и тем самым отделяет его от пустой породы (хвостов). При этом степень извлечения угля из шлама составляет 80-85% (мас.).
Увеличение расхода спекающей добавки более 15% (мас.) от количества шлама нецелесообразно, т.к. приводит к избытку связующего. При этом полученные углемасляные концентраты размером 2-3 мм начинают слипаться между собой, образуя большие агломераты.
Снижение расхода спекающей добавки менее 10% (мас.) от количества шлама приводит к неполному омасливанию (смачиванию) поверхности угольных частиц и, соответственно, уменьшению степени извлечения угольных частиц.
Предельные значения содержания шлама в воде зависят от двух факторов. Во-первых, концентрация угольных шламов в отстойниках и шламонакопителях составляет 100-150 г/л (10-15% мас.). Это - уже готовая угольная суспензия, которую подвергают гранулированию. Во-вторых, угольный шлам в отвалах находится в сухом состоянии. Концентрация шлама в водной суспензии не должна превышать 20% (мас.), т.к. это ухудшает процесс извлечения угольных частиц из шлама, повышает зольность и размер углемасляных концентратов. Уменьшение концентрации суспензии менее 10% (мас.) увеличивает время обогащения и снижает эффективность извлечения угля из шлама.
Скорость перемешивания суспензии составляет 1000-1500 об/мин. Увеличение скорости перемешивания более 1500 об/мин приводит к образованию углемасляных концентратов размером 1-2 мм. Снижение числа оборотов менее 1000 об/мин способствует увеличению размеров углемазутных гранул до 3-4 мм, что нежелательно, так как оптимальный размер шихты должен находиться в пределах 2-3 мм.
Отделенные от водной среды углемасляные концентраты являются готовой шихтой, которую подвергают коксованию индивидуально или в смеси с другими марками шихт, например шихта, состоящая из 50% (мас.) концентратов марки К, 25% (мас.) концентратов марки Г и 25% (мас.) концентратов марки Ж. Смесь шихты из различных марок углей позволяет вовлекать в процесс коксования слабококсующиеся угли.
ПРИМЕР 1
d
d
d
d
Берут из гидроотвала 1 кг исходной водной суспензии, содержащей 15% (мас.) угольного шлама марки К зольностью A=34,5% (мас.) и сернистостью S=0,6% (мас.). Затем добавляют 10% (мас.) топочного мазута М-100 и перемешивают в течение 7 минут со скоростью 1000 об/мин. При этом образуются углемазутные концентраты размером 2-3 мм, которые отделяют на сите. Полученные концентраты, имеющие зольность A=4,0% (мас.), сернистость S=0,25% (мас.) и влажность 10,0% (мас.), были подвергнуты коксованию. Результаты коксования шихты представлены в табл.2.
ПРИМЕР 2
d
d
d
d
К 800 г воды добавляют 200 г сухого угольного шлама марки СС, имеющего зольность A=18,5% (мас.) и сернистость S=0,58% (мас.). Полученную суспензию перемешивают 1-2 минуты и добавляют газойль в количестве 15% (мас.) от содержания твердого. Затем трехфазную систему в течение 8 минут перемешивают со скоростью 1500 об/мин до образования углемасляных концентратов, которые отделяют на сите. Полученные концентраты имеют зольность A=6,5% (мас.), содержание серы S=0,23% (мас.) и влажность 8,35% (мас.). Полученную шихту марки СС смешивают с шихтой марки К в соотношении 0,2:0,8 (мас.) и подвергают коксованию. Характеристика полученного кокса представлена в табл.2.
Примеры на предельные и запредельные значения для стадии обогащения угольного шлама сведены в табл.1, для стадии коксования полученной шихты представлены в табл.2.