СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА ДЛЯ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОЙ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА
METHOD OF PRODUCING MODIFIED METALLURGICAL COKE FOR HIGH-MELTING VANADIUM IRON

Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к способу составления угольных шихт с использованием добавки коксующей марки ДК [1] (Добавка коксующая. Технические условия ТУ 0258-229-0019037-2008), получаемой в процессе замедленного коксования дистиллятных и остаточных продуктов переработки нефти, с учетом технологических свойств остальных компонентов угольной шихты.
Сущность изобретения заключается в ведении в классическую смесь угольных концентратов различных технологических типов добавки коксующей марки ДК, получаемой в процессе замедленного коксования дистиллятных и остаточных продуктов переработки нефти, не меняя существующей технологии и способа подготовки угольной шихты, при этом обеспечивая получение металлургического кокса с заданными качественными параметрами.
В коксохимической промышленности коксуются многокомпонентные угольные шихты, в состав которых входят угольные концентраты с определенным соотношением углей разных технологических марок, обеспечивающих конкретные требования к качеству шихт [2] (ГОСТ 25543-88 «Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам»), [3] (Киселев Б.П., Леушин В.А. Сырьевая база коксования России. 1. Ретроспектива // Кокс и Химия. 1999, №11. С. 2-9), табл. 1. В настоящее время наметился дефицит углей с высокой ценностью, обеспечивающих основу спекаемости и коксуемости шихты.
Известно, что для улучшения технологических характеристик шихт, повышения качества кокса, экономии дефицитных марок углей предлагается использовать различные органические добавки, такие как твердые и маслянистые продукты химических цехов коксохимических производств, нефтяная коксовая мелочь, неспекающиеся угли, другие добавки, обеспечивая при этом прочностные характеристики кокса и снижая затраты на производство.
Известен способ [4] (Патент РФ №1814809, C10B 57/04, C10L 9/02, «Способ введения органической добавки в угольную шихту перед коксованием», опубл. 10.01.1996) введения органической добавки в угольную шихту перед коксованием, заключающийся в распылении органической добавки на поверхность угольных частиц под давлением в месте загрузки шихты из угольной башни в углезагрузочный вагон.
В изобретении [5] (Патент РФ №2124548, C10B 57/04, «Шихта специального состава для получения доменного кокса», опубл. 10.01.1999) в качестве специальной добавки используется нефтекоксовая мелочь, позволяющая, по мнению авторов, расширить сырьевую базу коксования.
Согласно патенту [6] (Патент РФ №2039787, C10B 57/06, «Способ подготовки угольной шихты к коксованию», опубл. 20.07.1995) предлагается способ подготовки угольной шихты к коксованию с использованием обмасленных неспекающихся углей, смешанных с твердыми спекающимися органическими добавками, полученная смесь используется в качестве наполнителя угольной шихты.
Существенным и общим недостатком использования представленных изобретений является их специальная подготовка, усложнение существующей технологии подготовки шихты - требуется строительство или переустройство технологического оборудования в углеподготовительном или коксовом цехах.
Известен классический способ получения металлургического кокса, основанный на разработках Черметкокса МЧМ СССР, отраслевых углехимических институтах Восточным (ВУХИН) и Украинским (УХИН), его описание содержится в многочисленных статьях журнала «Кокс и Химия» и в сборниках научных трудов [3], [7] (Степанов Ю.В., Попова Н.К., Махортова Л.А. Теория и практика шихтовки в современных условиях // Кокс и химия. 2005. №7. С. 6-11), [8] (Станкевич А.С. и др. Модель оптимизации показателей прочности кокса на основе химико-петрографических параметров углей и нелинейного программирования. Кокс и химия. 2000. №5, С. 21-29), [9] (Золотухин Ю.А. и др. Особенности формирования угольной сырьевой базы коксования ОАО НТМК и разработка дополнительных критериев оценки ее качества. 1. Ящичные коксования. Кокс и химия. 2005. №12, с. 2-10), [10] (Кисилев Б.П. О перспективной базе коксования. Кокс и химия. 2005. №4, с. 2-6.) Основным его недостатком, в настоящее время, являются:
а) ограниченность современной сырьевой базы коксования с наметившимся дефицитом ценных угольных компонентов шихты;
б) необходимость привлечения новых малоосвоенных угольных месторождений, что усложняет, удорожает технологию подготовки шихты и повышает затраты на производство металлургического кокса;
в) нет реальных возможностей улучшения технологических свойств коксующихся углей в части повышения показателя послереакционной способности (CSR) кокса.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ [11] (Патент РФ №2411283, C10B 57/04, «Добавка к угольным шихтам», опубл. 10.02.2011, бюл. 4) составления угольных шихт с использованием коксующей добавки, представляющей собой продукт замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков с содержанием летучих веществ от 12 до 25%.
Основным недостатком которого является использование иного продукта в качестве коксующей добавки, а именно продукта замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков с содержанием летучих веществ от 12 до 25%. Кроме того, способ, предложенный в патенте [11], не определяет границ или (%) использования добавки коксующей в составах шихт, поэтому можно предположить, что добавку коксующую используют в количестве от 0 до 100%, но тогда в процессе коксования таких шихт будут получаться (производиться) кусковые остатки термической деструкции шихты, по своим технологическим свойствам (содержание серы, реакционная способность, механическая прочность, гранулометрический состав) не соответствующие требованиям к металлургическому коксу, для ведения высокоинтенсивной выплавки ванадиевого чугуна.
Задачей изобретения является способ получения модифицированного металлургического кокса с послереакционной (горячей) прочностью, превосходящий возможности классического использования естественных угольных ресурсов без применения специальных технологий подготовки угольных шихт: обмасливание, трамбование, термоподготовка, брикетирование и т.д., а также без изменения существующего способа подготовки угольной шихты.
Поставленная задача решается тем, что добавка коксующая марка ДК [1], получаемая в процессе замедленного коксования дистиллятных и остаточных продуктов переработки нефти, подается в угольную шихту любого состава и качества в строго определенных количествах 1-18 мас. % и угольные концентраты остальное с учетом технологических свойств шихты, в качестве компонента, снижающего зольность и повышающего послереакционную прочность (CSR) кокса, за счет повышения доли углерода и расширения интервала пластичности вспененного пластического слоя. Количество добавки коксующей в интервале 1-18% в составе шихты ограничено на основе определенных допустимых качественных показателей угольных шихт и требований к качеству модифицированного металлургического кокса для ведения высокоинтенсивной выплавки ванадиевого чугуна.
Предлагаемый нами способ включает следующий процесс осуществления действий с угольными концентратами, угольной шихтой и добавкой коксующей марки ДК:
1. Оценка на технологическое соответствие качества угольных концентратов, угольной шихты и добавки коксующей.
2. Определение заданного долевого (от 1 до 18 масс. %) участия добавки коксующей в составе шихты. Составление шихты.
3. Оценка качества произведенного модифицированного металлургического кокса.
На КХП ОАО «ЕВРАЗ НТМК» коксуются многокомпонентные угольные шихты, состоящие из угольных концентратов, включающих угли разных технологических марок: газовый (Г), газовый жирный (ГЖ), газовый жирный отощенный (ГЖО), жирный (Ж), коксовый (К), коксовый отощенный (КО), коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный (КСН), коксовый слабоспекающийся (КС), отощенный спекающийся (ОС). Классификация по маркам производится по ГОСТ 25543-88. Угольные концентраты в зависимости от их марочного состава подразделяются на компоненты шихты: спекающие содержащие марки углей (Г+ГЖО+ГЖ+Ж) и отощающие - содержащие марки углей (К+КО+КС+ОС+КСН).
В обобщенном виде классическая (базовая) шихта имеет формулу:
Заявленный нами способ преобразует классическую (базовую) формулу шихты и придает ей следующий вид:
Где: Спек. масс. % - это процент участия в шихте спекающих компонентов;
Отощ. масс. % - это процент участия в шихте отощающих компонентов;
X масс. % ДК - это процент участия в шихте коксующей добавки марки ДК;
<mrow><mstyle scriptlevel="+1"><mfrac bevelled="true"><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac></mstyle></mrow>
X масс. % - это половина процентного участия добавки коксующей марки ДК.
Пример:
При введении, с учетом технологических свойств компонентов и заданного качества кокса, в состав шихты 6% ДК формула шихты принимает вид:
Построена модель базовой шихты для получения модифицированного металлургического кокса, определены его качественные характеристики, в том числе послереакционная (горячая) прочность, зафиксированы технические параметры режима работы доменной печи при высокоэффективной выплавке ванадиевого чугуна, зафиксирован расход кокса на выплавку 1 тонны чугуна.
После этого, в условиях действующего углеподготовительного цеха, используя один из силосов дозировочного отделения, не меняя технологическую схему УПЦ, в шихту введена добавка коксующая и получен модифицированный металлургический кокс с измененными техническими свойствами. Затем 1% угольной шихты на добавку коксующую марки ДК приводит к снижению зольности модифицированного металлургического кокса на 0,05-0,1%, увеличению на 0,7% его послереакционной прочности (CSR), снижению расходного коэффициента шихта/кокс 0,3%.
На основе экспериментальных и производственных данных составлена табл. 2, подтверждающая изменения свойств кокса по показателю послереакционной прочности (CSR) кокса, расходного коэффициента на производство 1 тонны чугуна в условиях интенсивного доменного процесса выплавки ванадиевого чугуна.
Литература
1. Добавка коксующая. Технические условия ТУ 0258-229-0019037-2008.
2. ГОСТ 25543-88 «Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам».
3. Киселев Б.П., Леушин В.А. Сырьевая база коксования России. 1. Ретроспектива // Кокс и Химия. 1999, №11. С. 2-9.
4. Патент РФ №1814809, C10B 57/04, C10L 9/02, «Способ введения органической добавки в угольную шихту перед коксованием», опубл. 10.01.1996.
5. Патент РФ №2124548, C10B 57/04, «Шихта специального состава для получения доменного кокса», опубл. 10.01.1999.
6. Патент РФ №2039787, C10B 57/06, «Способ подготовки угольной шихты к коксованию», опубл. 20.07.1995.
7. Степанов Ю.В., Попова Н.К., Махортова Л.А. Теория и практика шихтовки в современных условиях // Кокс и химия. 2005. №7. С. 6-11.
8. Станкевич А.С. и др. Модель оптимизации показателей прочности кокса на основе химико-петрографических параметров углей и нелинейного программирования. Кокс и химия. 2000. №5, С. 21-29.
9. Золотухин Ю.А. и др. Особенности формирования угольной сырьевой базы коксования ОАО НТМК и разработка дополнительных критериев оценки ее качества. 1. Ящичные коксования. Кокс и химия. 2005. №12, с. 2-10.
10. Кисилев Б.П. О перспективной базе коксования. Кокс и химия. 2005. №4, с. 2-6.
11. Патент РФ №2411283, C10B 57/04, «Добавка к угольным шихтам», опубл. 10.02.2011, бюл. 4.