книги из ГПНТБ / Тютюнников Ю.Б. Получение кокса из слабоспекающихся углей

ческой формовки того же веса были равны 60 мм. Фор­ мовки кубической формы размером 50 мм и массой 150 г соответствовали по массе шарообразным формов­ кам диаметром 60 мм.

что при нагревании будет образовываться только один центр сжатия и поэтому будет меньше трещин.

Подводя итог исследованиям влияния различных скоростей нагрева на механическую прочность формо­ вок, можно сделать следующие общие заключения.

В процессе нагрева формовок более важным факто­ ром для механической прочности формованного кокса

121

является скорость нагрева в стадии спекания по сравне­ нию со скоростью нагрева в стадии прокаливания. Ско­ рость нагрева формовок из большинства исследованных газовых углей в первой стадии не должна превышать 1.5—1,8 град/мин, так как при превышении ее формовки имеют меньшую механическую прочность.

Если формовки получены из длиннопламенных углей, скорость нагрева в стадии спекания может быть повы­ шена до 3—4 град/мин.

Увеличение скорости нагрева в большей степени влияет на механическую прочность формовок, получен­ ных из углей с пластическим слоем более 7 мм; формов­

механическую прочность. От скорости нагрева формовок в стадии спекания также зависят их пористость и горю­ честь, которые являются важными технологическими свойствами доменного топлива. Горючесть кокса, полу­ ченного в современных печах из шихты состава Г—20,

Ж —40, К—20 и ОС—20%, равна 100—120 сек *. Величи­ на этого показателя определяется в основном тремя па­ раметрами: составом исходной шихты, конечной темпе­ ратурой коксования и пористостью кокса. При производ­ стве кокса по существующей технологии эти параметры изменять довольно трудно, поэтому практически нет воз­ можности регулировать горючесть кокса.

Стадийность процесса непрерывного коксования по­ зволяет получать доменное топливо с повышенной горю­ честью, что обусловлено двумя факторами. Во-первых, для получения формованного кокса применяют малометаморфизированные угли, во-вторых, регулируя темпе-

Горючесть определялась методом ГИАП по времени распро­

странения зоны горения в засыпи зерненного кокса: чем меньше время сгорания, тем больше горючесть.

122

ратуру и время выдерживания их, можно в значитель­ ных пределах изменять пористость формованного кокса.

Повышение конечной температуры нагрева формо­ вок, полученных из длиннопламенных и газовых углей, приводит к снижению горючести формованного кокса

(табл. 40).

Формованное топливо, полученное из угля марки Д, при конечной температуре нагрева 750° С имеет боль­ шую горючесть, чем топливо из газовых углей. При уве­ личении скорости нагрева в стадии спекания горючесть формовок увеличивается тем больше, чем выше пласти­ ческий слой угля, из которого получена формовка.

Обязательным условием для углей, перерабатывае­ мых методом непрерывного коксования, является спо­ собность их образовывать пластическое состояние. До­ нецкие тощие или длиннопламенные угли с нулевым пластическим слоем (типа донецких кураховских) не образуют пластической массы и не формуются. В связи с этим при отыскании путей переработки таких углей методом непрерывного коксования была изучена воз­ можность шихтования [64].

123

Опыты по получению формованного кокса из бинар­ ных шихт проводились в лабораторных условиях. Дав­

менного угля привело к повышению их механической

прочности. Выход класса > 2 5 мм увеличился с 12,7

до 81 %.

Коксование бинарных шихт из длиннопламенного и газового углей показало, что механическая прочность

124

формовок из них, очевидно, является аддитивным свой­ ством при одинаковых скоростях нагрева формовок от­ дельных марок углей.

При нагреве формовок из шихты, состоящей из углей марок Д и Г, со скоростью 1,5 град/мин большей меха­ нической прочностью обладали формовки с большим до­ левым участием газового угля.

Испытание механической прочности формовок из шихт, состоящих из углей марок Д и Г, при нагреве со скоростью 4 град/мин показало, что формовки полу­ чаются более прочными, когда шихта состоит преиму­ щественно из длиннопламенного угля. Формовки из шихты, состоящей из 50% угля марки Г и 50% угля марки Д, при всех скоростях нагрева (1,5—4 град/мин) имеют почти одинаковую механическую прочность.

Ранее было установлено, что предварительное тепло­ вое выдерживание газовых углей перед формованием приводит к увеличению, а длиннопламенных — к умень­ шению механической прочности формовок.

Предварительное тепловое выдерживание шихты по­ казало, что если в шихте содержится больше длиннопла­ менных углей, чем газовых, то механическая прочность формовок значительно уменьшается и, наоборот, при большем содержании газовых — она увеличивается.

Прочность вещества формовок, определяемая мето­ дом ВУХИН, также является аддитивным свойством. В связи с тем что для формовок, полученных из газовых углей, она больше прочности вещества формовок, по­ лученных из длиннопламенных углей, то прочность ве­ щества формовок из шихт возрастает с увеличением долевого участия газовых углей в шихте.

Несколько иначе обстоит дело с механической проч­ ностью формовок из бинарной смеси углей марок Д и Ж (рис. 37). В этом случае при всех исследованных

125

скоростях нагрева (1,5; 2,5 и 3,1 град/мин) большей ме­ ханической прочностью обладают формовки, получен­ ные из смеси 75%, угля марки Д и 25% угля марки Ж.

левого участия углей марки Ж приводило к уменьше­ нию прочности вещества формовок. Это объясняется значительным повышением пористости формовок (с 45

до 53-56% ).

При коксовании бинарной смеси, состоящей из 90% угля марки Д и 10% угля марки ОС при скоростях на­

126

грева 1,5 и 3,5 град/мин получались формовки с относи­ тельно низкой механической прочностью. Прочность ве­ щества этих формовок также низка (38,7%). Это связано с тем, что в шихте такого состава в силу раз­ мягчения углей марок Д и ОС, при температурах, отли­ чающихся друг от друга на 60—80°, образуется плохо спекшаяся структура полукокса.

Была исследована также механическая прочность формовок, полученных из шихты, которая состояла из углей марок Г и Ж. Такие формовки нагревались со скоростями 1,5 и 2,5 град/мин. Полученные результаты свидетельствуют о том, что с увеличением в шихте доле­ вого участия угля марки Ж от 5 до 10% и при постоян­ ной скорости нагрева (1,5 град/мин) механическая проч­ ность формовок значительно уменьшается, выход класса > 25 мм уменьшается с 81,2 до 61,9%.

Выход крупного класса уменьшается за счет обра­ зования класса 25—10 мм, потому что с увеличением в шихте количества жирного угля увеличивается трещино­ ватость формовок. Повышение скорости нагрева таких формовок до 2,5 град/мин также сопровождается значи­ тельным уменьшением их механической прочности.

Испытывалось также влияние теплового выдержива­ ния угля перед формованием на механическую проч­ ность формовок из шихты, состоящей из марок углей Г—90% и Ж —10%. Время выдерживания изменялось от 3 до 5 мин. Предварительное выдерживание угля бла­ гоприятно влияло на механическую прочность формо­ вок: выход класса > 2 5 мм увеличивался до 92,0%. С увеличением механической прочности формовок уве­

127

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЛАБОСПЕКАЮЩИХСЯ УГЛЕЙ

До последнего времени малометаморфизированные каменные угли использовались главным образом для энергетических целей и в недостаточной мере пере­

рабатывались с целью получения из них химического сырья, хотя некоторые типы малометаморфизированных углей с этой точки зрения более ценны, чем нефть.

В органической массе малометаморфизированных уг­ лей содержится повышенное количество водорода и кислорода. Большая часть кислорода в элементарных структурных единицах органической массы углей нахо­ дится в виде таких соединений и в таком положении, что при нагреве он относительно легко отщепляется, вступая в реакцию с образующимися углеводородными радикалами. В результате этого при термической дест­ рукции малометаморфизированных углей образуется от­ носительно большое количество летучих продуктов, в том числе различных более или менее сложных углево­ дородов (табл. 41).

Ранее было показано, что длиннопламенные угли, не образующие при нагревании пластической массы, мож­

t

со связующим и коксованию (в случае необходимости получения высокотемпературного кокса). Эти угли мож­ но вначале брикетировать со связующим, а потом под­ вергать термической обработке. Из длиннопламенных неспекающихся углей с небольшой добавкой жирных методом непрерывного коксования можно получать ме­ таллургический кокс.

Стоимость продуктов, полученных при коксовании каменных углей, значительно превышает стоимость теп­ ловой энергии, вырабатываемой в результате его сжи­ гания. Для выработки 1200 квт-ч электроэнергии стои­ мостью 13,2 руб. требуется 1 г газового угля (с учетом фактической теплотворной способности). Стоимость же полученных только первичных продуктов при коксова­ нии 1 т газового угля превышает 20,0 руб., а при глубо­ кой переработке смолы и сырого бензола и получении серной кислоты из сероводорода коксового газа стои­ мость продуктов увеличивается во много раз. Это под­ тверждает целесообразность строительства специально­ го коксогазохимического завода для переработки слабоспекающихся газовых углей. Цель такого завода — по­

130