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

Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к технологии подготовки угольной шихты для получения кокса.
Известен способ приготовления шихты (см. а.с. SU1703674 А1, кл. С10В 57/04), включающий введение в шихту, состоящую из газовых, жирных, коксовых и отощенно-спекающихся углей, спекающей добавки - остатки процесса термообработки сернистых гудронов в присутствии железорудного концентрата при следующем соотношении компонентов мас.%:
спекающаяся добавка (СД)
2,0-4,0
газовые угли (Г)
45,0-55,0
жирные угли (Ж)
17,0-25,0
коксовые угли (К)
10,0-15,0
отощенно-спекающиеся угли (ОС)
остальное
К недостаткам известного способа можно отнести низкую горячую прочность получаемого кокса, повышенную зольность и увеличенное содержание мелкой фракции кокса 0-25 мм.
Известен способ подготовки шихты к коксованию, при котором для повышения спекаемости угольных шихт в них вводят органические добавки, которые активно участвуют в химических реакциях, улучшают их пластические свойства, генерируя образование необходимых соединений. См. кн. Перспективные направления развития коксохимического производства. Браун Н.В., Глущенко И.М. - М.: Металлургия, 1989 г. стр.196-197. Состав шихты с добавкой каменноугольного пека в зависимости от соотношений других компонентов при проведении опытного коксования представлен по массе следующим образом:
- газовый уголь (Г) от 66,7 в базовой шихте до 33,3;
- отощенный спекающийся уголь (ОС) от 33,3 до 16,7;
- коксовый уголь (К) отсутствовал в базовой шихте и вводился при опытном коксовании от 20,0 до 50,0 мас.ед.;
- каменноугольный пек (КП) отсутствовал в базовой шихте и вводился при опытном коксовании от 5 до 7,5 мас.ед.
При этом свойства шихты изменялись следующим образом:
Daf
- выход летучих V, %, от 30,0 в базовой шихте до 31,0 с шихтой, в составе которой был использован каменноугольный пек;
d
- зольность A, %, от 5,4 в базовой шихте до 4,9-6,5 с участием каменноугольного пека;
- индекс вспучивания от 1,5 в базовой шихте до 1,5-4,0 с шихтой, в составе которой был использован каменноугольный пек;
3
- плотность, кг/м, - не учитывалась в базовой шихте, а в шихте, в составе которой был использован каменноугольный пек, составляла от 699-725.
Качество кокса, полученного по известной технологии, характеризуется:
- показателем механической прочности М 40 в базовой шихте 48,0, и 70,5-74,6 с шихтой, в составе которой был использован каменноугольный пек;
- показателем истираемости М 10 в базовой шихте 26,0, и 6,0-8,7 с шихтой, в составе которой был использован каменноугольный пек.
К недостаткам известного способа можно отнести низкую коксуемость угольной шихты, сравнительно высокий выход летучих веществ в шихте, пониженный выход валового кокса, что соответственно приводит к снижению холодной и горячей прочности кокса, а также к увеличению его реакционной способности.
К недостаткам, полученной в опытном порядке, угольной шихты и кокса также можно отнести повышенную зольность и увеличенное содержание мелкой фракции кокса 0-25 мм.
Известен способ использования каменноугольного пека в шихтах для коксования, при котором в шихту вводили до 8% пека. См. Кокс и химия 1982 год, №7, авторы: П.Ф.Гуртовник, Ю.А.Ларионов и др. - наиболее близкий аналог. При этом был использован следующий состав шихты в мас.%:
- (Г) газовый уголь 37,7-41,0;
- (Ж) жирный уголь 26,7-29,0;
- (К) коксовый уголь 11,0-12,0;
- (ОС) отощенно-спекающийся уголь 12,0-13,0;
- (Т) тощий уголь 4,6-5,0;
- (Г) газовый уголь 37,7-41,0;
- (Ж) жирный уголь 26,7-29,0;
- (К) коксовый уголь 11,0-12,0;
- (ОС) отощенно-спекающийся уголь 12,0-13,0;
- (Т) тощий уголь 4,6-5,0.
Качество кокса выражалось следующими показателями:
Добавка пека, %
Качество кокса, %
Структурная прочность, %
М 25
М 10
0,0
83,7
10,8
79,1
2,0
84,7
10,6
79,8
4,0
85,9
9,2
81,9
6,0
84,9
10,0
81,6
8,0
83,5
10,7
91,1
Из полученных данных видно, что максимальное увеличение показателя механической прочности (М 25) и снижение показателя истираемости (М 10) получено при участии в шихте 4% каменноугольного пека: М 25 увеличился на 2,2% и М 10 уменьшился на 1,6%. При увеличении долевого участия каменноугольного пека увеличилась структурная прочность кокса с 79,1% до 91,1%.
К недостаткам известного способа, несмотря на незначительное положительное влияние каменноугольного пека на холодную прочность, следует отнести низкую коксуемость, сравнительно высокий уровень выхода летучих веществ, низкий выход валового кокса, что в свою очередь приводит к высокой истираемости кокса, низкой холодной и горячей прочности.
Задачей настоящего изобретения является создание технологии получения высококачественного кокса с высокой холодной и горячей прочностью, пониженной зольностью, низким содержанием серы и увеличенным выходом фракции 40-60 мм.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание шихты для получения кокса предлагаемого состава с повышенными качественными показателями и повышенными механическими свойствами.
Поставленная задача достигается тем, что из шихты исключают тощие угли, вводят коксовый слабоспекающийся, коксовый отощенный, коксовый + коксовый отощенный угли с общим их содержанием в шихте 30,0-55,0 мас.%, при этом шихта содержит угли следующих марок в указанном соотношении, мас.%:
газовый жирный (ГЖ)
8,0-12,0
жирный + газовый жирный (Ж+ГЖ)
9,0-190
газовый (Г)
2,0-6,0
отощенный спекающийся + коксовый отощенный (ОС+КО)
5,0-10,0
коксовый отощенный (КО)
12,0-20,0
отощенный спекающийся (ОС)
10,0-14,0
коксовый слабоспекающийся (КС)
15,0-22,0
коксовый + коксовый отощенный (К+КО)
4,0-8,0
коксовый (К)
3,0-7,0
каменноугольный пек гранулированный
3,0-12,0
при этом органическую добавку - каменноугольный пек гранулированный вводят в шихту после измельчения и перемешивания углей всех марок и подвергают дополнительному перемешиванию путем, по меньшей мере, двух перегрузок на перегрузочных станциях на пути подачи шихты в угольную башню коксовой батареи.
Угольную шихту готовят на участке шихтоподачи, где угли, входящие в ее состав, дробят до помола от 0 до 3,0 мм при помощи молотковых дробилок и подвергают последующей сепарации в кипящем слое с отделением от измельченной смеси углей фракции более 3 мм и ее возврату на повторное дробление.
Подачу гранулированного каменноугольного пека фракции 0,1-10 мм в подготовленную шихту осуществляют путем его равномерного распределения по поверхности ленточного конвейера, загружаемого впоследствии измельченными и перемешанными углями всех марок.
Во время прохождения шихты через несколько перегрузочных станций осуществляют равномерное распределение гранулированного каменноугольного пека по объему поступающей в угольную башню шихты. Далее подготовленную шихту загружают в коксовые печи при помощи углезагрузочной машины и осуществляют ее коксование. В дальнейшем операции по получению готового кокса проводят по известной технологии: нагрев и спекание без доступа воздуха до температуры 950-1050°С, выдача кокса, тушение, сортировка и погрузка в вагоны.
Новизной предложенного способа является исключение из шихты тощих углей, введение коксового слабоспекающегося, коксового отощенного, коксового + коксового отощенного углей с общим их содержанием в шихте 30,0-55,0 мас.%, при следующем общем содержании, мас.%:
газовый жирный (ГЖ)
8,0-12,0
жирный + газовый жирный (Ж+ГЖ)
9,0-190
газовый (Г)
2,0-6,0
отощенный спекающийся + коксовый отощенный (ОС+КО)
5,0-10,0
коксовый отощенный (КО)
12,0-20,0
отощенный спекающийся (ОС)
10,0-14,0
коксовый слабоспекающийся (КС)
15,0-22,0
коксовый + коксовый отощенный (К+КО)
4,0-8,0
коксовый (К)
3,0-7,0
каменноугольный пек гранулированный
3,0-12,0
при этом органическую добавку - каменноугольный пек гранулированный вводят в подготовленную шихту из бункера через дозировочное устройство, которое обеспечивает равномерное распределение гранулированного каменноугольного пека по поверхности ленточного конвейера. Смешивание готовой шихты с каменноугольным пеком осуществляют после отделения пневмосепарации в процессе нескольких перегрузок шихты на перегрузочных станциях.
Во время прохождения шихты через несколько перегрузочных станций осуществляют равномерное распределение гранулированного каменноугольного пека по объему поступающей в угольную башню шихты.
Так, снижение содержания в составе угольной шихты на 8,0-15,0 мас.% газовых углей, снижение содержания дорогостоящих, дефицитных жирных углей на 16-26 мас.%, исключение тощих углей, ввод коксового слабоспекающегося, коксового отощенного, коксового + коксового отощенного углей с общим их содержанием в шихте 30,0-55,0 мас.% в сочетании с вводом гранулированного каменноугольного пека в количестве 3-12,0 мас.% позволяют увеличить холодную и горячую прочностью, снизить содержание золы и серы в готовом коксе, а также увеличить выход фракции 40-60 мм.
Пневмосепарация углей в кипящем слое с возвратом на повторное дробление фракций углей выше 3 мм способствует равномерному измельчению труднодробимых марок углей и предотвращает переизмельчение хорошо дробимых марок углей.
Признаки - ввод гранулированного каменноугольного пека в шихту фракции 0,1-10 мм путем его равномерного распределения по поверхности конвейера, загружаемого впоследствии измельченными и перемешанными марками углей, а также дробление и сепарация, осуществляемые при помощи кипящего слоя шихты, с возвратом крупной фракции углей более 3 мм на повторное дробление - являются дополнительными признаками, способствующими достижению поставленной изобретением задачи.
Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям предлагаемый способ является новым, признаки существенными, неочевидными, промышленно осуществимыми и направлены на достижение поставленной изобретением задачи: получения высококачественного кокса с высокой холодной и горячей прочностью, пониженной зольностью, низким содержанием серы и увеличенным выходом фракции 40-60 мм.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
В шихту вводят коксовый слабоспекающийся, коксовый отощенный, коксовый + коксовый отощенный угли с общим их содержанием в шихте 30,0-55,0 мас.%, при этом шихта содержит угли следующих марок в указанном соотношении, мас.%:
газовый жирный (ГЖ)
8,0-12,0
жирный + газовый жирный (Ж+ГЖ)
9,0-190
газовый (Г)
2,0-6,0
отощенный спекающийся + коксовый отощенный (ОС+КО)
5,0-10,0
коксовый отощенный (КО)
12,0-20,0
отощенный спекающийся (ОС)
10,0-14,0
коксовый слабоспекающийся (КС)
15,0-22,0
коксовый + коксовый отощенный (К+КО)
4,0-8,0
коксовый (К)
3,0-7,0
каменноугольный пек гранулированный
3,0-12,0
при этом угли, входящие в состав шихты без гранулированного пека, дробят при помощи молотковых дробилок.
Измельченную угольную шихту подают в отделение пневмосепарации, где осуществляют отделение крупных фракций углей от мелких в аппарате кипящего слоя. При этом фракции углей более 3 мм возвращают на дополнительное дробление. Подачу гранулированного каменноугольного пека в подготовленную шихту осуществляют из бункера через дозировочное устройство, которое обеспечивает равномерное распределение гранулированного каменноугольного пека по поверхности ленточного конвейера. Смешивание готовой шихты с каменноугольным пеком осуществляют после отделения пневмосепарации в процессе нескольких перегрузок на перегрузочных станциях.
Во время перемещения шихты через несколько перегрузочных станций осуществляют равномерное распределение гранулированного каменноугольного пека по объему поступающей в угольную башню шихты. Далее подготовленную шихту загружают в коксовые печи при помощи углезагрузочной машины и осуществляют ее коксование. В дальнейшем операции по получению готового кокса проводят по известной технологии - нагрев и спекание без доступа воздуха при температуре 950-1050°С, выдача кокса, тушение, сортировка и погрузка в вагоны.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа
Шихту для осуществления предлагаемого способа при следующем соотношении компонентов, мас.%:
газовый жирный уголь (ГЖ)
11,0
жирный + газовый жирный уголь (Ж+ГЖ)
9,0
газовый уголь (Г)
3,0
отощенный спекающийся + коксовый отощенный (ОС+КО)
7,0
коксовый отощенный (КО)
17,0
отощенный спекающийся (ОС)
13,0
коксовый слабоспекающийся (КС)
19,0
коксовый + коксовый отощенный (К+КО)
6,0
коксовый (К)
5,0
каменноугольный пек гранулированный
10,0
со сниженными содержаниями на 8,0-15,0 мас.% газовых углей, снижением дорогостоящих, дефицитных жирных углей на 16-26 мас.%, исключением тощих углей, введением коксового слабоспекающегося, коксового отощенного, коксового + коксового отощенного углей, с общим их содержанием в шихте 30,0-55,0 мас.%, и введением добавки - гранулированного каменноугольного пека в шихту в количестве 3-12,0 мас.% готовят на участке шихтоподачи.
Подготовка шихты осуществлялась по схеме ДИ (дробление избирательное), т.е. дозированную шихту, состоящую из углей выше перечисленных марок, но без каменноугольного пека, дробили при помощи молотковой реверсивной дробилки марки ДМ 1500×1500-1000 до заданного помола (содержания классов от 0 до 3,0 мм), после чего дробленую смесь углей подвергали сепарации в кипящем слое с отделением от нее фракции более 3 мм и возвратом ее в дробилку на повторное дробление.
3
Каменноугольный гранулированный пек в количестве 10,0 мас.% подавали из бункера (V=335 м) автодозатором марки 4273 ДН-160 на поверхность ленточного конвейера, транспортирующего готовую шихту (смесь углей). Во время движения шихты по конвейерам с добавленным в нее каменноугольным гранулированным пеком фракцией 0,1-10 мм через несколько перегрузочных станций осуществлялось равномерное дополнительное перемешивание и распределение гранулированного каменноугольного пека по объему поступающей в угольную башню шихты. Далее подготовленную шихту загружали в коксовые печи при помощи углезагрузочной машины и осуществляли ее коксование. В дальнейшем операции по получению готового кокса проводили по известной технологии: нагрев и спекание без доступа воздуха до температуры 950-1050°С, выдача кокса, тушение, сортировка и погрузка в вагоны.
Аналогичным образом проводилось коксование угольной шихты с добавлением пека каменноугольного 3 мас.% и 7 мас.%.
В настоящее время на предприятии на шихту предлагаемого состава разработана конструкторско-технологическая документация, проведены опытные и опытно-промышленные работы по получению кокса и получены положительные результаты (см. таблицу 1).
Таблица 1
Качественные показатели кокса доменного, полученного по предложенному способу
Наименование показателя
Значения, %
Метод испытаний
Кокс из шихты, с добавкой пека 3%
Кокс из шихты с добавкой пека 7%
Кокс из шихты с добавкой пека 10%
Влажность, W<sup>r</sup> <sub>t</sub>, %
3,2
2,3
3,6
ГОСТ 27588-91
Зольность A<sup>d</sup>, %
11,3
10,5
9,9
ГОСТ 11022-95
Выход летучих веществ V<sup>daf</sup>, %
0,5
0,5
0,5
ГОСТ 6382-2001
Содержание серы S<sup>d</sup>, %
0,45
0,37
0,38
ГОСТ 2059-95
Содержание фосфора P<sup>d</sup>, %
0,045
0,040
0,039
ГОСТ 1932-93
Механическая прочность, М 25, %
86,2
87,0
87,5
ГОСТ 5953-93
Истираемость М 10, %
7,7
7,2
6,6
ГОСТ 5953-93
CSR, %
58,4
64,4
66,9
ASTM5341
CRI, %
28,4
26,0
24,5
ASTM 5341
Гранулометрический состав, %
ГОСТ 5954.1-91
>100 мм
0,1
>80 мм
8,7
60-80 мм
17,8
40-60 мм
44,3
25-40 мм
25,6
<25 мм
3,5
Как видно из характеристик полученного кокса, показатели механической прочности возросли до 87,5%, горячей прочности до 66,9%, при этом истираемость снизилась до 6,6%, реакционная способность до 24,5%, также произошло уменьшение содержания золы до 9,9% и серы до 0,38%. Кокс по гранулометрическому составу очень равномерный, практически отсутствуют классы более 80 мм, что очень важно для доменного процесса.