Металлургия технология угля и неметаллических полезных ископаемых3

Рис. 57. Печь с внутренним обогревом шахтного типа для полукоксования угля:

Парообразные и газообразные летучие вещества с температу­

П е р в и ч н а я с м о л а представляет собой темно-бурую вяз­ кую жидкость, содержащую парафиновые, нафтеновые, аромати­ ческие и другие соединения. Смола является сырьем для произ­ водства светлых моторных топлив (бензина, керосина), смазочных масел, парафина и ряда других продуктов. Фенолы первичной смолы полукоксования используют для производства пластмасс. Выход первичной смолы зависит от качества исходного сырья, конструкции и режима печей для полукоксования. Средний вы­ ход ее из землистых бурых углей составляет 10—40% (на сухой уголь). Разгонка смолы дает до 40% бензино-керосиновых фрак­ ций (из них бензиновой фракции около 10%).

При исследовании различных температурных фракций смолы полукоксования молодых бурых углей Южного Урала наблюда­

ских оснований колебалось в пределах 0,24—1,35%, содержание карбоновых кислот уменьшалось с 0,88—1,25 (до 230° С) до 0,18 —

(1—6%), двуокиси (1—20%) и окиси (1—15%) углерода, водо­ рода (10—30%). Характерной особенностью газа является высо­ кое содержание в нем метана: в буроугольном газе до 25%, в каменноугольном до 70%. Теплота сгорания газа колеблется в за­ висимости от исходного сырья в пределах 3500—8200 ккал/л1*\ средний выход его 10—35% в зависимости от свойств исходных углей. Этот газ используют для отопления печей установок полу­ коксования, как сырье для химического синтеза, для коммуналь­ ных и промышленных целей.

Г а з о в ы й б е н з и н получают промывкой первичного газа. Он представляет собой в основном легкие погоны первичной смо­ лы. Выход газового бензина доходит до 1% от веса исходного угля. Является высококачественным жидким топливом и хорошим растворителем.

П о д с м о л ь н а я в о д а существенного применения не нахо­ дит.

§3. Коксование

Ко к с о в а н и е каменных углей имеет своим назначением по­

лучение из углей кокса (доменного, литейного, генераторного и др.), коксового газа и ценных химических продуктов.

Для коксования используются смеси каменных углей (шихты), дающие прочный кусковой кокс.

Процесс коксования протекает в камере коксовой печи в не­ сколько последовательных стадий. В начальной стадии нагрева

300—350° С начинается частичная деструкция неустойчивых боко­ вых цепей макромолекул угля и функциональных групп с отщеп­

Скорость перемещения пластических слоев, определяющая скорость коксования угля, в основном зависит от температуры, развиваемой в отопительных простенках сгорающим газом, т. е. от температуры обогрева камеры коксования, равномерности обо­ грева ее по длине и высоте, теплопроводности огнеупорной кладки, толщины стенок камеры.

Тепло внутрь угольной загрузки передается и поступает через слой кокс—полукокс. С увеличением толщины этого слоя количе­ ство тепла, поступающего в. единицу времени, и скорость пере­ мещения пластического слоя уменьшаются.

В конце процесса коксования, когда пластические слои, пере­ мещающиеся с двух противоположных сторон камеры, сливаются, образующийся в центре угольной загрузки общий пластический слой получает тепло с двух сторон, и скорость коксования угля возрастает.

Таким образом, возрастание температур в разных точках угольной загрузки различно. Чем ближе слой угля находится от стенок нагрева, тем раньше в нем наступает подъем температуры и тем интенсивнее он происходит.

Важным фактором хода процесса коксования является обра­ зование летучих веществ и их удаление.

В начальный период коксования, до перехода угля в пласти­ ческую массу, летучие вещества, представляющие преимуществен­ но пары воды и газы, не встречая сопротивления направляются внутрь угольной загрузки.

С момента образования пластического слоя направление дви­

угля встречают, с одной стороны, большое сопротивление в плас­ тической массе мало проницаемого слоя полукокса, а с другой стороны, большое сопротивление слоя угля, пропитанного смолой. В связи с этим основная масса летучих веществ из пластического слоя выходит в подсводовое пространство камеры по трещинам полукокса, подвергаясь при этом вторичному разложению.

Полукокс постепенно превращается в кокс. Из слоя готового кокса заметного выделения летучих веществ не наблюдается.

Первичные продукты разложения при вторичном разложении образуют высокотемпературные продукты — коксовый газ, смолу, аммиачную воду, сырой бензол.

Угольная шихта для коксования

Производственные угольные шихты для коксования представ­ ляют смеси различных марок углей. Пригодными для коксования являются угли марок К, К2, ОС, ГЖ, Ж» КЖ, Г и СС, из них угли марок Ж, КЖ, ОС и К называются основными коксующимися углями, а остальные угли — присадочными, т. е. в отдельности для производства кокса они не пригодны, но могут быть использованы в угольной шихте. Угли с различными свойствами разбиты на тех­ нологические типы, которые при коксовании в одинаковых усло­ виях должны образовывать кокс, аналогичный по своим физико­ механическим свойствам, и могут быть взаимозаменяемыми в кок­ совых шихтах.

При подборе угольных шихт исходят из назначения продук­ тов коксования. Например, для получения доменного кокса под­ бирают угли, дающие механически прочный кусковой кокс; в ших­ ту для коксогазовых заводов вводят угли, дающие максимальный выход коксового газа. Минимальная величина пластического слоя

(у) угольной шихты для получения кокса хорошего качества должна быть 16—19 мм.

При самостоятельном коксовании только коксовые и Коксовые жирные угли способны образовывать кокс необходимого каче­ ства; жирные угли при самостоятельном коксовании, как правило, образуют хрупкий и мелкий кокс; газовые угли повышенной (у> >14 мм) и средней (у=10—14 мм) спекаемости образуют также мелкий трещиноватый кокс. Из отощенных спекающихся углей

(r/= 10—13 мм) при самостоятельном коксовании образуется сильно истирающийся крупнокусковой кокс; остальные отощенные угли кускового кокса не образуют.

Типовой состав щнхт для коксования из углей Донбасса при­ веден в табл. 21

Т а б л и ц а 21

Типовой состав шихт для коксования

В Кузбассе в шихты для литейного кокса входят до 40% угля марки Гб, 26% — ОС + СС, 17—19% — К2, 16—8% — 1Ж26. Из углей Печорского бассейна в шихты для доменного кокса входят •до 60% угля марки ЖЮ, до 30% — Ж19 и до 16% кузнецкого угля марки ОС.

В последние годы в состав коксовых шихт входят все в боль­ ших количествах газовые, слабоспекающиеся и тощие угли. Ввод в шихты для коксования повышенных количеств газовых углей сопровождается значительным увеличением выработки химиче­ ских продуктов (смолы, бензола и коксового газа). Введение в шихты углей марки СС — экономит дефицитный уголь марки К, а ввод тощих углей, как правило, позволяет снизить содержание серы в коксе. Испытывается возможность широкого применения в коксовых шихтах длиннопламенных углей.

Подготовка угольной шихты

Технологические схемы подготовки угольной шихты для коксо­ вания в углеподготовительном цехе коксохимического завода определяются характеристикой углей, применяемых для коксо­ вания. На завод могут поступать угольные концентраты, рядовые чистые угли, не нуждающиеся в обогащении, и угли, подлежащие обогащению. В последнем случае в состав углеподготовительного цеха должна входить обогатительная фабрика.

Технологическая схема углеподготовительного цеха без обога­ тительной фабрики приведена на рис. 59.

Разгрузка угля из ж.-д. составов производится, стационарными круговыми вагоноопрокидывателями 1. Из бункера вагоноопрокп-

дывателя уголь питателем 2 подается на ленточный конвейер 3 и транспортируется на магнитный сепаратор 4 для отделения от угля случайно попавших в него металлических предметов, затем уголь конвейером 5 направляется в зубчатые дробилки 6, где он дробится до крупности 0—40 мм, и далее конвейерами 7, 8, 9 с разгрузочными тележками направляется в приемные бункера. Прием угля производится по маркам и шахтогруппам, т. е. по группам, объединяемым по показателям коксуемости и химиче­ ским характеристикам (зольности и содержанию серы). Из бун­ керов уголь определенных марок и шахтогрупп в заданной про­ порции подается автоматическими дозаторами 10 на сборные конвейеры 11. Одним из конвейеров транспортируется смесь твер­

угли конвейерами 15 и 16 транспортируются в молотковые дро­ билки 17. Измельченные до крупности <3 мм мягкие и твердые угли объединяются на сборном конвейере 18 и транспортируются конвейерами 19 и 20 в смесительное отделение, где шихта смеши­ вается в смесительных устройствах 21 и распределяется по уголь­ ным башням системой транспортных устройств 22—29.

Данная схема подготовки угольной шихты характерна тем, что предусматривает дифференцированное измельчение ее ком­ понентов, предотвращая переизмельчение мягких углей. На неко­ торых коксохимических заводах, не имеющих обогатительных фабрик, применяют схему углеподготовки, предусматривающую составление шихты после дробления ее угольных компонентов.

требителя к качеству кокса.

На обогатительных фабриках при коксохимических заводах наибольшее распространение имеет схема (рис. 60), предусмат­ ривающая обогащение средних и крупных классов гравитацион­ ными методами, обычно в отсадочных машинах, и угольной мело­ чи (<1 мм) — методом флотации.

Коксовые печи

Для коксования применяются коксовые печи различных видов, отличающиеся между собой главным образом отопительными си­ стемами. Конструктивно коксовые печи состоят из трех основных узлов — камеры коксования, обогревательных простенков камеры и устройства для утилизации тепла отходящих газов.

Для централизованных подводов к печам отопительного газа, распределения шихты, отвода и улавливания химических продук­ тов коксования коксовые печи объединяются в большие группы, называемые батареями. Число печей в батарее составляет от 45 до 77.

Общий вид коксовой печи показан на рис. 61. Камера коксо-

Рис. 60. Технологическая схема углеподготоиительного цеха с обогатительной фабрикой: