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

ной колонне бензола, фенолов и нафталина. Полимерная смола смешивается со смолой, полученной из продуктов, образовавшихся в реакторе.

Кокс сортируют на два класса: крупный отправляют потребителям, а мелкий добавляют к коксу, полученному в реакторе. Прочность кокса, полученного обычным кок­ сованием из поставляемых для этой установки углей, по показателю М40 составляет 30. С применением описан­ ного способа показатель М40 повышается до 75. Для фракции кокса выше 40 мм М40 и М10 соответственно равны 80 и 8.

Методы второй группы, по которым окускованное ме­ таллургическое топливо получают брикетированием угля без добавления связующего компонента, разработаны и внедрены в промышленность в Германской Демократиче­ ской Республике [103—105]. На заводе, построенном в Лаухгаммере, топливо для доменного процесса получают из бурого угля с начальной влажностью 50%, зольно­ стью 2,23% и сернистостью 0,9%. Схема процесса при­ ведена на рис. 5. Уголь, подсушенный до определенной влажности и измельченный до 1 мм, брикетируют на штемпельных прессах.

Полученные брикеты подсушивают отходящими из коксовых печей газами и коксуют в вертикальных камер­ ных печах. Температура газов, поступающих на подсуш­ ку брикетов, составляет 150° С, что достигается за счет рециркуляции. Во время сушки брикеты нагревают до 100° С, в результате чего остаточная влажность брикетов не превышает 3%. Ввиду небольшой прочности получен­ ных брикетов их транспортируют и сушат без перегру­ зок. Коксуют брикеты в вертикальных камерах шириной 0,35, длиной 3 и высотой 8 м.

Камеры скомпонованы в блоки. Каждый блок состоит из 24 камер. Газ в камеры подводится в нижней их ча-

21

сти на высоте около 2 м от основания. Температура вверху камер составляет 380°, а в зоне подвода газа 950—

* По ГОСТ 9867—61 единица давления — ньютон на квадратный метр (н/ж2) или бар (бар):

1 кГ/см* = 9,8 • 104 н/ж2 = 9,8 • 10 - *1 бар.

22

статочно высока, поэтому он используется для выплавки чугуна только в низкошахтных доменных печах.

К методам окускования термически обработанных уг­ лей относится метод, известный под названием «Процесс национальной топливной корпорации NFC» [102]. По это-

Рис. 6. Схема получения кокса методом национальной топ­ ливной корпорации NFC.

му методу работают две опытные установки: одна в НьюХэвене, а другая в Блетлехеме (Пенсильвания). На этих установках коксуются угли с весьма низким или высо­ ким выходом летучих.

Основные фазы технологического процесса (сушка угля до конечного содержания влаги менее 1%; дробле­ ние угля до прохождения 100% его через сито с отвер­

23

стиями 0,833 мм и не менее 90% через сито с отверстия­ ми 0,589 мм; окисление воздухом при нагревании для достижения заданной спекаемости, если последнюю не­ обходимо понизить; брикетирование со связующим — пеком или смолой; коксование брикетов в вертикальной реторте с внутренним обогревом и сухое тушение брике­ тов в специальных секциях) осуществляются в аппара­ туре непрерывного действия.

Технологическая схема этого процесса приведена на рис. 6, а схема реторты для коксования—на рис. 7. Дан­ ные о выходе продуктов коксования в процессе и при обычном коксовании приведены в табл. 11.

Основным преимуществом процесса NFC является возможность перерабатывать угли с различными свойст­ вами. Полученные брикеты обладают большой механи­ ческой прочностью и постоянными размерами. Измене­ нием давления при брикетировании и степени окисления исходного угля можно в некоторых пределах изменять плотность коксовых брикетов.

По сравнению с обычным коксованием в процессе NFC выход смолы увеличивается за счет уменьшения

24

брикеты

25

брикетирование являются сложными и дорогими процес­ сами, фирма считает, что процесс NFC экономически оправдывается малыми капиталовложениями в установ­ ку в целом. По данным фирмы, капиталовложения в про-

Рис. 8. Технологическая схема получения кокса методом «Баумко»:

мышленную установку будут на 30—40% ниже, чем при строительстве обычной коксовой установки.

Процесс «Баумко» (рис. 8) основан на предваритель­ ной термической обработке углей низкой спекаемости, неспекающихся и лигнитов перед брикетированием [94, 99]. В первой ступени уголь крупностью от 0 до 3 мм и влажностью не более 12—15% подвергается полукок­ сованию в механической печи. Для нагрева в этой ста­ дии бурых углей и лигнитов пригодна печь Бютнера или

26

Херешофа. Полукоксование спекающихся углей проводят преимущественно во взвешенном состоянии.

Полученный полукокс смешивают с 9—10% коксую­ щегося угля (фактический процент его определяют в за­ висимости от качества) и около 10% пека. Затем смесь брикетируют и прокаливают в вертикальной шахтной печи, которая окружена системой обогревательных кана­ лов. Полученный в процессе газ с теплотворной способ­ ностью 1246 ккал/нм3 сжигается, и продукты сгорания проходят по каналам и через шахту печи. Таким обра­ зом, коксование осуществляется как прямым, так и кос­ венным обогревом. Нижняя секция камеры коксования используется в качестве камеры тушения, где брикеты охлаждаются холодным газом, поступающим из химиче­ ского цеха. Данные о выходе продуктов коксования при­ ведены в табл. 12.

Для прохождения угля и брикетов через аппарат предварительного нагрева и шахтную печь требуется со­ ответственно 1 ч для каждой ступени, поэтому произво­ дительность такой установки высока, а капитальные вло­ жения достаточно малы. Ориентировочно считают, что такая установка будет стоить на 25% меньше по сравне­

27

нию с современной коксовой установкой такой же произ­ водительности.

На основании процесса «Корбакол» * был разработан метод Дидье получения металлургического кокса из неспекающихся углей [98]. По этому методу измельченный уголь подвергается полукоксованию при температуре 440—650° С в реторте с внешним обогревом. Полученный полукокс с выходом летучих 11 —17% смешивают с пе­ ком низкотемпературной смолы и 8—4 1% спекающегося угля. Смесь брикетируют на вальцовых прессах. Брике­ ты коксуют в камерных печах при температуре 900— 1000° С.

В этом процессе себестоимость коксовых брикетов оказалась высокой. Считают, что она может быть сниже­ на путем применения в первой ступени термообработки углей в псевдоожиженном слое и непосредственного на­ грева брикетов горячими газами в третьей ступени про­ цесса.

В процессах NFC и «Баумко» скорость нагрева бри­ кетов в конечных стадиях в основном определяется теп­ лопередачей к брикетам. При нагреве их в этих стадиях в потоке твердого теплоносителя (песка) время нагрева сокращается до 30—45 мин [100]. Механическая проч­ ность брикетов при этом не снижается.

Схема экспериментальной установки для нагрева брикетов горячим песком приведена на рис. 9.

Работы по получению металлургического топлива из бурых углей были проведены в Австралии [2, 98]. Креп­ кий кусковой кокс из бурого угля получен следующим образом. Уголь предварительно измельчали до размера

* Этот процесс разработан в США. Он основан на предвари­ тельной термической обработке слабоспекающихся углей с последую­ щим брикетированием их. Промышленного применения процесс не имеет.

28

частиц менее 1 мм, затем сушили до влажности, не пре­ вышающей 15%, и прессовали при давлении 3080 кГ/см2. Полученные брикеты медленно сушили и постепенно на­ гревали до температуры не ни­

них были получены брикеты. Для получения буроуголь­ ного кокса газовые угли предварительно нагревали до температуры 800° С, при этом они полностью теряли спекаемость. Затем угли прессовали при давлении около 300 кГ/см2 в смеси со смолой и пеком, полученными при предварительной термообработке, и снова нагревали до

29

500°. Насыпная плотность буроугольного кокса, полу­ ченного по этой методике, составляла 590 кг/м3.

Аналогичный процесс получения металлургического топлива из коксового порошка бурого угля был осуще­ ствлен в Венгерской Народной Республике [92]. Бурый уголь коксовали в вертикальной печи. Кокс после дроб­ ления смешивали с гудроном (до 0,6%) и смолой (8— 9%). Была установлена возможность добавления к сме­ си 5—6% спекающегося каменного угля, который может заменить 1—2% смолы. Полученную смесь брикетирова­ ли и коксовали в вертикальной печи в течение 8—10 ч. После тушения кокс рассеивали. Кокс меньше 20 мм дробили до размера частиц 0—3 мм, а затем добавляли к брикетируемой массе.

Большое значение при брикетировании бурых углей и продуктов их термической переработки имеет правиль­ ный выбор связующего вещества для обеспечения термо­ стойкости брикетов при дальнейшем их иагреве. Брике­ тирование полукокса требует меньшего количества свя­ зующего, чем брикетирование неспекающегося угля; при этом следует иметь в виду, что необходимые связующие получаются в процессе полукоксования.

Многочисленными экспериментальными работами бы­ ло установлено, что добавление к связующим вещест­ вам — пеку или смоле — небольшого количества спекаю­ щихся углей обеспечивает повышенную термостойкость брикетов, полученных на основе угле-пекового (смоля­ ного) связующего. Пек является связующим при брике­ тировании, а спекающийся уголь — при коксовании. При добавлении спекающегося угля в связующее увеличи­ вается прочность брикетов, что позволяет коксовать их с повышенными скоростями нагрева. Хорошие результа­ ты дает применение в качестве связующего окисленной смолы.

30