1.1 Коксохимическое производство

Строительство объектов коксохимзавода начало разворачиваться в 1948 году, а 2 ноября 1950 начала действовать, выдавать продукцию первая коксовая батарея ОХМК. Затем начались работы и на второй батарее, которая возводилась по соседству. Почти 10 лет продолжалось строительство коксохимического завода. Больше всего времени и сил на строительстве батареи отняла огнеупорная кладка. Коксовая батарея - сложнейшее теплотехническое сооружение, очень дорогостоящий агрегат. Огнеупорная кладка коксовых печей является самой сложной из всех известных видов огнеупорных работ в промышленности. Опыт сооружения первой батареи сказался на том, что последующие были построены в более короткие сроки. Вскоре вступила в строй батарея №2 (1952),а затем №3(1952) и №4(1953), начала работу первая очередь цеха улавливания. Позже, в 1966 и 1968 годах, вступили в строй еще две батареи, мощность которых в полтора раза выше первых четырех. В комплексе с ними строили третью очередь цеха улавливания, биохимическую установку для очистки сточных вод, а также установку сухого тушения кокса с помощью инертного газа (УСТК).

В состав коксохимического производства входят углеподготовительный цех, коксовые цеха № 1-4, цех улавливания, биохимическая установка.

Сырьём для коксохимического производства являются коксующиеся угли Кузнецкого и Карагандинского угольных бассейнов. Поступающий на комбинат уголь подаётся в углеподготовительный цех; в состав этого цеха входят гараж размораживания; угольный склад; углеподготовительное отделение, дозировочное отделение, отделение окончательного дробления. Поступивший в железнодорожных вагонах (полувагонах) уголь выгружается двумя роторными вагоноопрокидывателями и через питатели передаётся на склад или непосредственно в силосы.

В зимнее время смёрзшийся уголь размораживается перед выгрузкой в двух гаражах размораживания при температуре около 120°С.

На складе угля имеются три мостовых крана - перегружателя производительностью до 400 т/час каждый, две угольные траншеи, угольные бункера ёмкостью по 400 т и угольные ямы по 800 т.

Из этих силосов угли заданных марок дозируются специальными дозировочными установками на шихтовый конвейер. Составленная таким образом угольная шихта транспортируется в молотковые дробилки отделения окончательного дробления, где измельчается до содержания класса 0-3 мм не менее 80%.

После дробления угольная шихта подаётся в угольные башни коксовых батарей, откуда загрузочными машинами загружается в печи коксовых батарей.

Коксовая печь представляет собой камеру шириной 0,5, высотой 5 и длиной 15м. Полезный объём печей 20-30 м³, а разовая загрузка составляет 17-22 т (см. Схему камер коксовой печи). Коксовые печи объединены в коксовые батареи по 61-65 печей.

Стены печных камер футерованы огнеупорным динасовым кирпичом. В потолке камеры имеются люки для загрузки шихты. Спереди и сзади камеры закрыты дверцами, которые открываются специальными устройствами. Коксовые печи обогреваются доменными и коксовыми газами, сжигаемые в простенках между камерами - вертикалях. Тепло, выделяемое при сгорании газа, отдаётся кирпичной кладке стен и идет на нагрев угольной шихты. Для обеспечения процесса коксования температура внутри камер должна быть не ниже 1400°С. Высокий нагрев достигается благодаря применению подогретого воздуха. Нагрев производится в регенераторах, расположенных под коксовыми печами и представляющих устройства, в которых аккумулируется тепло отходящих газов.

При нагревании без доступа воздуха мелкие угольные частички переходят в пластическое состояние и размягчаются. Пластическая масса обволакивает твёрдые зёрна некоксующегося угля. При температуре свыше 450°С в сплошной склеивающейся массе начинается процесс разложения угля на составные части. При этом выделяются углеводородные соединения, аммиак, другие органические соединения.

Выделяющиеся органические вещества вспучивают размягчённую массу угля, образуя в ней многочисленные поры. По мере протекания процесса сухой перегонки кокса масса угля всё более обогащается углеродом, теряет пластичность и при температуре 600-650°С переходит в состояние полукокса. При 1000°С образуется кокс.

Образование коксового пирога продолжается 14-16 часов (период коксования). За это время угольная масса проходит постепенно все стадии коксования. Процесс идёт от наружной стенки камеры к её центру.

Для выгрузки готового кокса камеру отключают от газопровода, в который уходят газообразные продукты коксования. Открываются с обеих сторон дверцы. С передней стороны по рельсам подкатывается коксовыталкивающая машина. Горизонтальная штанга машины вводит в камеру башмак и, постепенно вдвигая его внутрь, выдавливает коксовый пирог из печи. При выталкивании пирог разламывается на две половины и рассыпается на более мелкие куски. Вагон с горячим коксом направляется в башню для тушения, где горячий кокс интенсивно охлаждается струями воды. Кроме такого тушения используется сухое тушение кокса азотом.

Охлаждённый кокс разгружается на рамку и транспортёром подаётся на коксосортировку, где разделяется на фракции: более 40 мм (доменный кокс), 25-40 мм (фракция), 10-25 мм (орешек), 0-10 мм (мелочь).

Весь крупный кокс (более 40 мм и 25-40 мм) поступает в доменный цех. Орешек и мелочь используются в аглоцехе.

Куски кокса имеют правильную форму и максимальный размер, не превышающий половины ширины камеры коксования. Содержание золы в коксе должно быть минимальным, желательно повышенное содержание серы

в коксе. Минимальным должны быть и такие показатели качества кокса, как содержание фосфора, влаги.

Основными физико-химическими свойствами кокса являются:

• реакционная способность взаимодействия с СО2 с образованием СО, которая необходима для восстановления оксидов Fe.

• горючесть, т.е. скорость сгорания.

• температура воспламенения (600-700°С).

Кусковатость - более 25 мм; содержание: серы - не более 0,8%; летучих соединении - не более 6%, влаги - не более 6%; показатели прочности: содержание класса «+25 мм» - не мене 82%; класса «-25 мм» (замусоренность) - не более 4,5%. Кроме кокса в процессе коксования получают коксовый газ и ценные химические продукты: сульфат аммония, смолы, бензол, пиридиновые основания. Получение этих химпродуктов происходит в цехе улавливания. Сульфат аммония улавливается из коксового газа в сатураторах (улавливающим реагентом служит серная кислота). Каменноугольная смола получается за счёт конденсации паров смолы в газосборниках и первичных холодильниках. Бензол улавливается поглотительным соляровым маслом в скрубберах и отгоняется в бензольных колоннах. Пиридиновые основания выделяют из маточного раствора в нейтрализаторах.

В процессе производства кокса происходит загрязнение сточных вод фенолами, радонидами и цианидами.

Очищение этих вод от вредных примесей осуществляется в биохимической установке. Очищенная вода подаётся в оборотный цикл.