Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Брагина В.И. Технология угля и неметаллических полезных ископаемых

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
15.51 Mб
Скачать

 

Гро

ни

 

to,

робоче

•50 * Оя/і

 

 

ЛооЪпеиие

 

 

Г р

о

%

о

ч е

м

и е

 

 

 

 

 

50-25*»

 

 

25*»

 

 

S-On/t

 

 

 

 

\ Конце нт-

 

 

 

 

 

 

АОнціятрат

Прпр \ЬосТы

рат

Пр пр.

HSocrt/

 

LLL/)Q.ribi на'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

флотаци

Ю

 

 

 

 

 

 

О т с о. д к а.

 

 

 

 

 

 

 

Конц Єн/npa гп

Пр. пр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсо. д с а

 

 

 

 

 

 

 

Концентрат

 

Пр.пр.

Хвосты

 

Р и с.

2.

Схема обогащениятруднообогатимых

углей

Донбасса

Брикетированию

уделяется

много внимания

как

методу

повышения

качества

угля.

 

 

 

 

 

 

 

Брикетам придается различная форма (яйцо, параллелепи­

пед и др.). Уголь,

используемый

в

качестве

энергетического

топлива,

выгодно'

иметь

в

виде

брикетов-кирпичей

весом

0,6—1,0 кг. Они укладываются плотно, что важно для мор­ ских судов, где емкость ограничена. Кроме того, брикеты,

Грохоне

н Ц е

 

СтсаЗі-а.

ОтсаЗсо.

Центробежное

ооогашение

 

 

То8арнеп

 

 

\КОНЦЄитр&т hp. hp.

Іаіарньїй концентрат

Р и с . 3. Принципиальная схема Ткибульской ЦОФ после реконструкции с применением тяжелых сред и центробежного обогащения

плотно уложенные, могут долго храниться без опасности воз­ горания. Мелкие брикеты сильнее разрушаются и плохо скла­ дируются (требуются большие емкости). Кроме того, они опасны с точки зрения самовозгорания.

К качеству брикетов предъявляются определенные требо­ вания [53]. Брикеты должны: '

1.Быть плотными, звонкими при ударе.

2.Не обладать запахом.

3.

Иметь

высокую теплотворную способность, прочность.

4.

Легко

загораться, но не рассыпаться на огне и гореть-

без дыма и

копоти.

5.

Быть

устойчивыми и при атмосферных условиях.

6.

Быть

водоустойчивыми.

JlffrL Safer

P и с. 4. Схема обогащения мелкого угля в США

7. Выдерживать длительное хранение без самовозгора­ ния.

Производство брикетов до войны не имело широкого при­ менения и составляло около 600 тыс./т в год.

В настоящее время каменноугольные брикеты применяют

на железнодорожном и водном транспорте, буроугольныё —* для бытовых целей, в коммунальном хозяйстве и т. д.

Брикетирование бурого угля

Теплотворная способность бурого угля 4500—6200 кал., содержание влаги 10—30%, содержание золы колеблется в широких пределах. Брикетирование позволяет снизить содер­ жание влаги до 1416% и повышает теплотворную способ­ ность до 700а.кал.

Обычно брикетирбвание бурого угля производят при вы­ соких давлениях (1200—2000 кг/см2 ) без связующих веществ. В качестве связующих веществ служат смолистые вещества, находящиеся в угле.

Не все угли способны брикетироваться,- Эта способность зависит от битумов; чем больше битумов, тем выше способ­ ность к брикетированию. Косвенным показателем содержа­ ния битумов в угле является выход смолы присухой перегон­ ке. Чем больше выход смолы, тем больше содержание биту­ мов, тем лучше углибрикетируются."

Изменение содержания битумов нежелательно. При недо­ статочном содержании битумов брикеты получаются хрупки­ ми. При большом содержании битумов брикеты не могут дол­

го храниться, так как под действием

воздуха битумы

размяг­

чаются.

 

 

 

 

 

 

Кроме содержания

битумов, на прочность

брикетов

ока­

зывают влияние крупность, твердость и влажность угля. .

Процесс брикетирования заключается в том

(рис. 5), что

уголь подвергается дроблению до 6

мм, затем

он

сушится

до содержания влаги

13—16%. Этот

процесс

осуществляется;

в трубчатых сушилках. Уголь после

сушки

имеет

высокую

температуру. Его следует охладить, так как при прессовании

развивается высокая температура. После охлаждения

уголь

поступает на прессы и под давлением

1200—2000 кг/см2

прес­

суется. Брикеты охлаждаются и поступают на склад. Охлаж­

дение необходимо

ввиду того, что при высокой температуре-

брикеты обладают

недостаточной

прочностью.

Брикетирование

каменного угля

Брикетируется

только

мелочь и угли энергетические, но.

не коксующиеся. Имеются

отличия

от брикетирования бурых-

углей.

 

 

 

Грохочени е

Sun

ДроЬпение

 

 

Грок 04 Є И

ие

 

 

 

 

 

 

'Gnu

 

 

 

 

 

ДроЪление

 

 

 

і-

г

.

 

 

 

 

 

Охлаждение

 

 

 

 

 

Прессована*

 

 

 

 

 

Охлаждение

 

 

 

 

 

 

Брикетьі

 

 

Р и с . 5.

Схема

брикети­

 

 

 

рования

бурых

углей

 

Каменные угли брикетируются со связующими вещества­

ми. Каменные угли содержат меньше

смолистых

веществ,

количество

которых

недостаточно для

придания

связности

при брикетировании. В качестве связующего обычно приме­ няются органические, вещества. Чаще всего используется каменноугольный пек. Это остаток, который получается при сухой «ерегонке каменного угля. Содержание золы не пре­ вышает 1%. Пек обладает еще рядом достоинств: температу­

ра

размягчения 80—100°,

температура

плавления 200°. Он

плавится при невысокой

температуре

и устойчив при обыч­

ной

температуре. Количество добавляемого к шихте пека за-

висит от свойств брикетируемого угля и от его состава. Обыч­ но добавляют б—8% пека от веса шихты.

Каменноугольная мелочь дробится до 6 мм и -на брикети­ рование поступает материал 6—0 мм (рис. 6).

При избытке влаги материал предварительно высушивЙется и вместе с издробленным пеком поступает в мешалки, где перемешивается. Туда подается измельченный уголь, из­ мельченный пек и перегретый пар при температуре 350°. По­

лучается пластическая

масса, которая поступает в прессы.

В отличие от бурых

углей прессы

для каменных углей ра­

ботают при давлении

Р = 1 0 0 — 3

5 0

кг/см2 . Это

объясняется

тем, что добавляются связующие

"вещества.

 

Брикеты охлаждаются и отправляются на

склад.

Казенный уюль

\15~Онн

ГО О х О V Є и и е

Пресс оба,

Q*/IQ. Мс дени е

Ьрии.еты

Р и с. 6. Схема брикетирования каменных углей

ПРОЦЕССЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕЙ (ПИРОГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА)

Пиролиз — это распад молекул органического вещества углей при нагревании их без доступа воздуха. Он представ­

ляет

сложный

процесс,

сопровождающийся

образованием

большого

числа

промежуточных

(неустойчивых) продуктов,

которые вступают во взаимодействие друг с другом.

Пирогенетическая переработка проводится с целью по­

лучения

ряда

химических продуктов, металлургического

кокса

и

полукокса, а

также искусственного

жидкого топ­

лива.

 

 

 

 

 

 

Различают 2 группы процессов термической переработки

угля:

 

 

 

 

 

 

1.

Сухая перегонка углей (частичная газификация).

2.

Полная или безостаточная

газификация.

 

Сухая перегонка заключается в нагреве угля без доступа воздуха. Получаются летучие и нелетучие продукты. Глуби­

на

разложения и характер

получающихся продуктов ^зависят

от свойств угля и от температурного

режима. Различают 3

разновидности сухой перегонки угля:

 

 

 

1. Низкотемпературное

коксование

или

полукоксование

(550—580°).

 

 

 

 

2.. Перегонка при средних температурах

(700—800°).

 

3. Высокотемпературное

коксование

или

просто коксова­

ние

(900—1050°).

 

 

 

Процессы полной газификации проводятся при высокой температуре с полным доступом воздуха. В результате полу­ чается парогазовая смесь, летучие продукты, а в твердом остатке только зола. Безостаточная газификация отличается тем, что предназначена только для получения горючих газов. Этот процесс иначе называют газогенераторным. К пирогенегической .переработке можно отнести и гидрогенизацию — процесс перевода угля и каменноугольной смолы в жидкое топливо. Гидрогенизация является процессом комбинирован­ ным, сочетающим пирогенетическое разложение и присоеди­ нение водорода, находящегося в избытке и под большим дав­

лением. Сущность

гидрогенизации

состоит в

предотвраще­

нии полимеризации

непредельных

соединений,

образующих­

ся в результате разложения сложных соединений с переводом образовавшихся непредельных осколков молекул в предель­ ные соединения в присутствии катализаторов.

 

Полукоксование угля

 

Это один из старых

процессов. Возник он в начале XIX в*.

С его

помощью получали осветительное масло или черное

(для

замены восковых и сальных свечей).

 

К

началу 60-х годов

прошлого столетия

этот процесс за­

глох,

что объясняется развитием нефтяной

промышленности.

К концу прошлого столетия он .возродился снова, но в других целях — для получения полукокса — бездымного топлива. Однако скоро процесс полукоксования потерпел неудачу, так как стали'применять другое топливо — газ. В настоящее вре­ мя этот процесс занимает важное место.

В процессе полукоксования получается твердый остаток—

полукокс, смола и газ.

В

качестве сырья служат каменные

угли (длиннопламенные

и

некоторые газовые),

бурые угли,

сапропелиты и горючие

сланцы. Реакционная

способность

наиболее значительна у сапропелитовых углей независимо от

степени

их

углефикации;

у гумусовых углей она уменьшает­

ся с повышением степени

углефикации.

 

ПЕЧИ ДЛЯ ПОЛУКОКСОВАНИЯ

 

 

 

Для

осуществления процесса применяются печи с внеш­

ним и

внутренним обогревом.

 

 

В печах с внешним обогревом тепло для нагрева угля

подводится

через стенки

камеры полукоксования,

нагревае­

мые в

свою

очередь горячими

газами, циркулирующими в

отопительных каналах печи. В

этих печах уголь

нагревает­

ся постепенно от стенок камеры к центру загрузки. Уголь в таких печах может подвергаться полукоксованию в толстом слое для получения кускового полукокса, в случае спекаю­ щихся углей, или в тонком слое, в случае неспекающихся, обычно бурых углей. Печь для полукоксования угля в тонком слое с внешним обогревом изображена на рис. 7.

Печь состоитиз двух концентрически расположенных пустотелых цилиндров, образующих кольцевое пространст­ во — камеру для полукоксования. В камере имеются наклон­ ные плоскости, по которым уголь скользит сверху вниз. В верхней части камеры сжигается газ Для ее обогрева. Горя­ чие газы опускаются по внутреннему .цилиндру вниз, парал­

лельно движению угля.

Газы

поступают

в кольцевой

канал

и выводятся

в Дымовую

трубу.'

Кольцевое

пространство

обо­

гревается

с

двух сторон — изнутри через

стенку внутреннего

цилиндра

и

снаружи через шамотную кладку.

 

Отопите/іь ный газ

исходный

уголь

Полукокс

Р и с . 7. Печь с

внешним

обогревом

для

полукоксования

угля в тонком слое:

/ — горелка; 2 — внутренний

цилиндр;

3 —

поверхность, излучающая тепло

 

Летучие вещества собираются в кольцевом пространстве и удаляются через специальные отводы. Верхняя часть коль­ цевого пространства отделена от нижней части, что дает воз­ можность отбирать выделяющиеся в зоне сушки водяные пары.

Втаких печах производится полукоксование угольной мелочи крупностью до 15 мм.

Производительность печи равна 2,5—3 т/сутки на 1 м2 обогреваемой поверхности.

Впечах с внутренним обогревом уголь нагревается вслед­ ствие продувания через него 'Газообразного теплоносителя, нагреваемого в отдельных устройствах вне печи.

Печь с внутренним обогревом шахтного типа (рис. 8) представляет вертикальную прямоугольную шахту. Над пе­ чью расположены загрузочные коробки, откуда уголь посту­ пает в верхнюю' часть шахты печи, где он омывается газом, поступающим (с температурой 550—600° С) в печь через ще­ левые отверстия распределительного клапана. Образующий­ ся полукокс поступает в нижнюю часть шахты — зону охлаж­ дения и выпускается из печи через разгрузочные устройства. Парообразные и газообразные летучие вещества с темпера­ турой 100—150° С выпускаются из печи через патрубок в верхней части шахты.

 

Парогазовую смесь летучих веществ подвергают

охлаж­

дению и

конденсации,

в результате

чего получают

первич­

ный газ, первичную смолу,

газовый

бензин и подсмольную

воду.

 

 

 

 

 

 

 

 

Шахтные печи . применяются для полукоксования несле-

кающихся

каменных и

бурых

углей

крупностью

не

менее

10

мм.

Производительность

печи

составляет

примерно

12

т/сутки

на 1 м2 сечения

шахты.

 

 

 

ПРОДУКТЫ

ПОЛУКОКСОВАНИЯ

 

 

 

 

 

Выход и качество продуктов полукоксования зависят от многих факторов.

Значительное влияние на ход процесса полукоксования и качество получаемых продуктов оказывает верхний предел и скорость нагрева угля. При медленном нагреве угля продук­ ты его разложения и поликонденсации удаляются, не успевая подвергнуться вторичному разложению, чем обеспечивается высокий выход жидких продуктов.

При быстром нагреве угля первичные продукты подверга-

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ