7.Применение нефтяных спекающих добавок в шихтах для коксования.

Неудовлетворительное состояние сырьевой базы коксования,ее необеспеченность в перспективе спекающимися углями обусловили необходимость ускорения разработок и внедрения новых способов подготовки и коксования углей, позволяющих получать кокс требуемого качества из шихт по-ниженной спекаемости . Одним из таких способов является введение в шихту органических добавок нефтяного происхождения.

Целью настоящей работы явились крупнотоннажные испытания — изучение влияния нефтяных добавок на технологические и теплотехнические условия работы производства и получение партий' опытного кокса с оценкой его эффективности для доменного процесса. НПО «Коксохимия» и Днепропетровским коксохимическим заводом были проведены опытно-промышленные коксования; угольной шихты пониженной спекаемости с применением нефтяной спекающей добавки НСД-40; получено около 40 тыс т. кокса, который1 испытали в доменных печах Днепропетровского металлургического завода.

НСД-40 - твердый кусковой материал черного цвета без острогозапаха; добавка не смерзается при хранении в зимних условиях на открытом складе; производитель — Херсонский нефтеперерабатывающий завод.

Качество НСД-40 характеризовалось следующими показателями: влажность W_t^r 7—12%; зольность A^d 0,6—0,8%; сернистость S_t^d 2,39—2,74%; выход летучих веществ V^daf 29—61%; спекающая способность по Рога RI 52—69; температура размягчения по КиШ 139—166°С.

Как видно, добавку характеризуют низкая зольность и повышенная сернистость. Выход летучих веществ и спекающая способность по Рога — показатели, от которых зависят термическая стойкость и спекающие свойства добавки, колеблются в широких пределах.

В опытно-промышленных испытаниях использовали угли, входящие в сырьевую базу завода (табл. 3). Работу выполняли в два этапа (сопоставительный и опытный периоды). Марочные составы шихт и их качество приведены в табл. 4. (Марочный состав шихты сопоставительного периода соответствовал плановой шихте предприятия, опытного — устанавливался полупромьшленными коксованиями в 350-кг печи Харьковского опытного завода.)

Применение нефтяных спекающих добавок в шихтах для коксования

Таблица 3.

ЦОФ	Марка угля	Технический анализ, %					Пластометрия, мм.
		Wrt	Ad	Sdt	Vdaf	x		Y
Стахановская	Г	8,7	7,3	2,00	34,4	38		12
Дзержинская	Ж	8,3	7,3	1,99	29,2	15		22
Пролетарская	К	8,6	8,6	2,04	22,1	16		15
Узловская	ОС	10,4	7,7	2,04	19,5	16		10

Таблица 4.

Показатели	Период испытаний
	сопоставительный	Опытный
Марочный состав шихты,%
Г	32	42
Ж	36	16
К	14	14
ОС	18	18
НСД-40	-	10
Технический анализ, %
Wrt	9,3	8,9
Ad	7,5	6,8
Sdt	2,0	2,0
Vdaf	31,6	33,7
Пластометрия, мм.
X	32,0	28,0
Y	15,0	16,0
Гранулометрический состав(%) по классам, мм.
>6	12,3	12,1
6-3	13,9	13,1
<3	73,8	74,8
Насыпная плотность, кг/м3 (массовые доли)	699	691

«Опытная» шихта отличалась от «сопоставительной» повышенным содержанием (на 10%) газовых углей, пониженным-жирных (на 20%), участием НСД-40 (10%). Количество углей марок К и ОС было постоянным. Изменение марочного состава опытной шихты и введение нового компонента НСД-40 повлекли за собой и изменение ее качества: влажность снизилась на 0,4%, зольность на 0,7%, выход летучих возрос на 2,%, толщина пластического слоя – на 1мм. Сернистость той и другой шихт была примерно одинакова.

Применение добавки НСД-40 вызвало повышение степени измельчения шихты на 1%, ввиду того, что добавка представляет собой хрупкий кусковой материал.

В ходе испытания было выяснено, что происходит резкое увеличение усадки для кокса из шихты, содержащей НСД-40, в первые 3-3,5 ч. после загрузки. Вероятно, нефтяная спекающая добавка размягчилась при более низкой температуре, чем угольные компоненты шихты, обсмаливая их, делая более подвижными, а это способствует самоуплотнению шихты. Усадка коксового пирога опытного периода на 152 мм превысила усадку сопоставительного периода, что объясняется как применением спекающей добавки, так и повышенным содержанием в шихте доли газовых углей. Увеличение же усадки привело к заметному повышению температуры подсводового пространства, что не могло не сказаться на изменении качества химических продуктов коксования.

Так же, в ходе испытания, было выяснена неоднородность свойств НСД-40 (выход летучих веществ, характеризующий термическую устойчивость добавки, колебался в значительных пределах), а так же возможность неравномерного ее распределения в печной камере.

Характернристика кокса приведена в табл. 5.

Таблица 5.

Показатели	Период испытаний
	сопоставительный	Опытный
Тех.анализ,%
Wrt	4,8	4,5
Ad	10,0	9,2
Sdt	1,76	1,78
Гранулометрический состав металлургического кокса(%) по классам, мм.
>80	5,0	5,6
80-60	26,0	26,6
60-40	51,5	49,0
40-25	14,7	15,9
<25	2,9	2,9
Прочность кокса, %
M25	89,0	89,1
M10	5,9	6,0
Выход кокса, %	78,4	76,9
Выход кокса по сортам,. % (массовые доли)
Металлургический (>25 мм)	92,2	92,7
Орешек(25-10мм)	2,9	2,9
Мелочь(<10 мм)	4,9	4,4

Как видно, по качеству кокс опытного периода характеризовался понижнной зольностью и повышенным содержанием класса >80 мм. Механическая прочность коксов обоих периодов поддерживалась на одинаковом уровне и достигала эталонных значений, что являлось необходимым условием для оценки влияния введения добавки на последующий доменный процесс.

Анализ характера изменения показателей тонокй структуры вещества опытного кокса ( табл.6), а именно: повышенные значения действительной плотности и твердость, пониженные – удельного электросопротивления даёт основания для заключения, что при коксовании угольных шихт с добавкой НСД-40 структурно-химические превращения веществ органической массы протекают более глубоко, чем при коксовании без добавок. Так же добавка повлияла на реакционную способность кокса – она снизилась, несмотря на повышенное содержание в шихте опытного периода доли газовых углей.

Таблица 6.

Показатели	Период испытаний
	Сопоставительный	Опытный
Плотность, кг/м3
Действительная	1897	1905
Кажущаяся	1000	1004
Пористость, %	53	47
Реакционная способность, см3/(г•с)	0,30	0,25
Удельное электросопротивление, 10-6 Ом•м	1133	958
Твердость, мг	115	173