
книги из ГПНТБ / Брагина В.И. Технология угля и неметаллических полезных ископаемых
.pdf
|
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 14—16% 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-