2.2.4. Повышение качества кокса

Для доменных печей большой мощности содержание углерода в коксе должно быть не менее 90%. Важно при этом снижать не только содержание золы, но и содержание серы. Количество в чугуне [S] зависит от массы шлака и его сероемкости:

, (2.3)

где (S_шл) – количество S, оставшейся в печи, кг/100кг чугуна;

L_S – коэффициент распределения серы (L_s = (S)/[S];

n – удельный выход шлака, т/т чуг.

Кол-во шлака все время уменьшается и нужно увеличивать L_S, т.е. повышать основность шлака и его жидкоподвижность. Количество влаги в коксе снижают за счет его сухого тушения. Кроме того в этом случае влага в коксе не изменяется по количеству, что очень важно для поддержания постоянного нагрева горна и ровного схода шихтовых материалов.

Все это повышает качество кокса. Так на Череповецком и Авдеевском КХЗ показатель М₄₀ в среднем на 5% выше, а истираемость его (М₁₀) на 0,5% ниже, чем кокса мокрого тушения. Кокс сухого тушения отличается более равномерным гранулометрическим составом. Содержание в нем фракции 25-60мм составляет 70,8%, что на 7% выше, чем для кокса мокрого тушения. Недостатком является потеря части кокса в результате угара (до 0,6%) [90]. Однако в д.п. экономия составляет:

(11 – 5)  0,2 + (3,5 – 3,0)  1,0 + (8,9 – 8,1)  2,8 = 2,82 % ,

где 11 и 5; 3,5 и 3,0 – содержание фракций (мм) >80 и <25 соответственно в коксе мокрого и сухого тушения;

8,9 и 8,1 – показатель М₁₀ для мокрого и сухого тушения кокса соответственно;

0,2;1,0;2,8 – соответствующие изменения в расходе кокса при изменении показателей >80 мм; <25мм и М₁₀ (МЧМ СССР от 10.05.84г.).

Таким образом, чистая экономия кокса сухого тушения в д.п. составляет 2,82 – 0,6 = 2.22%. Производство чугуна увеличится также на 2,22 %.

Сухое тушение важно еще и для получения дешевого тепла для подогрева шихты для коксования. Например, для состава шихты из 70% газопламенных углей (Г), 20% жирных (Ж) и 10% коксующихся (К) получены следующие результаты коксования:

	Время коксования, ч	Прочность, %		Содержание фракции 25мм
		М25	М10
Без нагрева	15	83,4	8,0	12,5
При нагреве до 2000С	11	86,6	5,6	8,0
Для состава шихты Г=75 %; Ж=25 %
Без нагрева	15	80,4	8,0	15,5
При нагреве до 2000С	11	87,2	6,0	8,4

Если кокс будет подготовлен из термически подготовленных шихт при коксовании, то расход кокса в доменной печи снизится на (86,6 - 83,4)  0,6 + (8,0 – 5,6)  2,8 + (12,5 – 8)  1,0 = 13,14 %. На столько же (13,14%) увеличится производительность печи. Следовательно окупаемость затраченных средств для предварительного нагрева шихты для коксования до 200 ⁰С составит не более 2-х лет.

Важную роль при коксовании играет тонкость помола частиц шихты. Увеличение, например, фракции <3мм до 70-80% позволило увеличить долю газовых углей до 30-35% без ухудшения качества кокса. Качество кокса повышается при уплотнении угольных шихт: частичное брикетирование, гранулирование, трамбовка, сжатие, подпрессовка и т.д.

	Обычная подготовка шихты	С частичным брикетированием
Содержание неспекающихся углей, %	3,0	21,3
Выход летучих, %	26,9	28,7
Зольность, %	8,3	8,1
Прочность: М40	77,6	79,4
М10	10,1	9,2

Применение в доменной плавке кокса с частичным брикетированием шихты при коксовании позволит экономить его дополнительно:

(8,3 -8,1)  1,3 + (79,4 – 77,6)  0,6 + (10,1 – 9,2)  2,8 = 3,86 %

Если принять при коксовании подогрев шихты до 200⁰С с предварительным её брикетированием и сухое тушение кокса, то общая экономия кокса в доменных печах составит 13,14 + 3,86 + 2,22 = 19,22 %. Нетрудно подсчитать экономию в денежном выражении. Окупаемость затраченных средств по грубым подсчетам составит не более 2-х лет с выплатой до 10 % годовых.

Кроме того, резкое повышение качества кокса позволит успешно вдувать пылеугольное топливо (ПУТ). Известно, что при хорошей подготовке агломерата и кокса в промышленно-развитых странах довели вдувание ПУТ до 200-230 кг/т чуг. На ДМЗ и КарМК это количество не превышало 60-80 кг/т чуг.

Следовательно, только улучшение качества кокса позволит довести его удельный расход по Украине 573,6 – (573,6  19,22/100) = 464,0кг/т чуг., где 573,6 – расход скипового кокса на предприятиях ПХО «Металлургпром» в 2000г., кг/т чуг. [91]. При вдувании ПУТ расход кокса сократится еще на 100-130 кг/т чуг. и составит 330-300 кг/т чуг.

В России качество кокса по жаропрочности и содержанию серы значительно выше, по сравнению с донецким коксом. Поэтому расход кокса на МК России на 100÷150кг/т чуг. ниже, чем это имеет место на МК Украины. Однако и здесь на коксохимических заводах не применяется подогрев шихты перед коксованием и отсутствует её подпрессовка в коксовых печах или частичное брикетирование перед загрузкой в коксовые камеры. Сухое тушение кокса применяется более широко, по сравнению с коксохимическими заводами Украины.

Применение для коксования подогрева шихты и частичного её брикетирования позволит и на МК России значительно снизить расход кокса при выплавке чугуна в доменных печах. Данное снижение расхода кокса будет несколько меньше, чем на Украине и составит, примерно, 12-15%. С учетом вдувания ПУТ расход кокса на Северстали, НЛМК, ММК реально может составить 250-300 кг/т чугуна.