Печис комбинированным обогревом.

где Р – площадь ленты, м²;

γ – плотность насыпной массы ших­ты, т/м³;

К – выход годного агломерата от шихты, %.

При горении топлива в агломерационном процессе зоны пламени и теплоты должны перемещаться с одинаковой скоростью, без расши­рения зоны горения. Это требование соблюдается, если свойства топ­лива в процессе нагревания в определенном диапазоне температур не изменяются. К таким материалам относятся высокоуглеродистые ма­териалы – кокс и антрацит.

Свойства топлива, используемого для агломерации руд, должны удовлетворять некоторым специфическим требованиям. Крупность ча­стичек топлива, учитывая его небольшой расход (3 – 10 %), должна обеспечить равномерное его распределение в аглошихте и достаточную скорость горения. Опытным путем во время работы агломерационных цехов установлено, что топливо должно измельчаться до крупности менее 3 мм.

Минеральные примеси топлива полностью переходят в агломерат. Но, учитывая небольшой удельный расход топлива, зольность его может быть и несколько выше, чем доменного кокса. Однако при этом следует учитывать, что в шихте для агломерации должно содержаться столько углерода, сколько его нужно для прочного спекания ее массы (примерно 5 %). Расход топлива на агломерационных фабриках ко­леблется в пределах 75 – 90 кг на 1 т агломерата, причем этот показа­тель тем больше, чем выше его зольность. Поэтому целесообразно ог­раничить верхний предел зольности топлива для агломерации до 16 %.

В отношении сернистости топлива для агломерации с технологичес­кой точки зрения устанавливать какие-либо ограничения нет смысла, так как горючие формы серы (пиритная, органическая и др.) из топлива и руды полностью выгорают. Остается лишь часть сульфата серы, ко­торая ухудшает доменный процесс. Для ее удаления требуется более высокий расход топлива.

Высокая реакционная способность топлива обусловливает значи­тельную вертикальную скорость спекания, следовательно, и повыше­ние производительности агломерационных машин. Как показали ис­следования, проведенные Г. Н. Макаровым с сотрудниками, такой реакционной способностью обладает кокс, полученный в кольцевой печи из углей технологических групп Г6 и 2СС Кузбасса. По сравне­нию с применением коксовой мелочи, отсеянной из валового слоевого кокса, производительность агломерационной фабрики увеличивается на 30 – 40 %. В связи с этим целесообразно получать для агломерации руд специальный кокс с реакционной способностью до 2, 5 – 3 мл/(г * с). Это достигается высокой его пористостью и меньшей плотностью. Такое свойство полезно и потому, что при одинаковой по массе добавке в шихту кокса (в случае его меньшей плотности) он более равномерно распределяется в проплавляемой массе. Крупным потребителем каменноугольного кокса является ферро­сплавная промышленность. В основе ее лежат электротермические процессы.

Ферросплавы – это сплавы железа с легирующими элементами для получения специальных высококачественных сталей. В настоящее время в качестве легирующих используется более двадцати пяти эле­ментов, а сортамент различных ферросплавов превышает семьдесят пять наименований. Основным показателем качества ферросплавов яв­ляется содержание ключевого легирующего элемента. В общем объеме производства ферросплавов в нашей стране на долю марганцевых сплавов приходится 50 %, кремнистых 30, хромистых 14 и дру­гих – 6%.

Для производства ферросплавов применяются руды соответствую­щих легирующих элементов, железосодержащие материалы и восста­новители. Материалы плавятся в электрических печах. Важным показателем плавки является электросопротивление шихтовых материа­лов. Оно во многом определяется свойствами восстановителя. Требо­вания к физико-механическим свойствам кусковых углеродистых вос­становителей сводится к основным трем показателям: механическая прочность, термическая стойкость, крупность. Механическая проч­ность углеродистого восстановителя как при низких, так и при вы­соких температурах должна обеспечивать минимальное образование пыли и частичек крупностью менее 5 мм. Это позволяет поддерживать равномерное распределение газов по сечению печи и нормальный ход плавки. Предложено определять механическую стойкость кусков уг­леродистого восстановителя показателем прочности пористого тела по методу ВУХИНа. Она должна быть не ниже 45 %.

Крупность углеродистого восстановителя при производстве ферросплавов обусловливается двумя процессами. При снижении крупности его частичек повышается электросопротивление слоя материала, а за счет развитой внешней поверхности повышается скорость взаимодей­ствия с рудами. В то же время при этом снижается газопроницаемость загрузки, высота которой в современных электротермических печах составляет около 2, 5 м. Поэтому в качестве восстановителя исполь­зуют коксовый орешек крупностью 1 – 2, 5 мм.

Из физико-химических свойств восстановителей важными являются электросопротивление и реакционная способность. Высокое электросопротивление шихты, которое в основном зависит от этого показателя для кокса, влияет на положение электродов, и удельную полезную мощность, что необходимо для протекания физико-химических и хи­мических процессов восстановления. Поэтому кокс с повышенным элект­росопротивлением способствует росту производительности печей и снижению его удельного расхода.

Повышенная реакционная способность восстановителей улучшает условия протекания процесса восстановления и снижает удельный расход электроэнергии на единицу продукта. Величина реакционной способности зависит от стадии химической зрелости углей и условий их коксования. Наибольшей реакционной способностью обладает кокс, получаемый из углей низких стадий зрелости. Симбатно реакционной способности возрастает и электросопротивление кокса. Поэтому припроизводстве кокса для электротермических процессов целесообразно использовать угли низких стадий химической зрелости.

Из технологических факторов на реакционную способность влияет конечная температура получения углеродистого восстановителя. Более высокой реакционной способностью обладают коксовые остатки на­грева углей до температур, не превышающих 700 °С. Реакционная способность и электросопротивление углеродистых восстановителей взаимосвязаны. Высокоуглеродистые реакционно-способные материалы обладают более высоким электросопротивлением. Углеродистые вос­становители для электротермических производств должны иметь удель­ное электросопротивление не ниже 2, 5 * 10^-3 Ом * м²/м и реакционную способность по отношению к СО₂ более 1 мл/(г * с).

В отношении их зольности можно отметить следующее. При низком содержании минеральных примесей в восстановителе снижается рас­ход электроэнергии и увеличивается производительность печи. В то же время отдельные минеральные примеси являются полезными ком­понентами шихты. Например, при получении ферросилиция полезными являются оксиды кремния и алюминия. А при электротермическом производстве желтого фосфора оксиды кр~емния и алюминия увеличи­вают скорость процесса и понижают температуру его образования. Поэтому в этом процессе можно использовать высокозольный кокс. Для других электротермических производств зольность кокса должна быть не более 15 %.

2.2 Основные технические решения производства

специальных видов кокса и углеродистых

восстановителей

Государственным комитетом СССР по науке и технике принято в качестве типового агрегата для производства специальных видов уг­леродистых восстановителей кольцевую печь конструкции МХТИ им. Д. И. Менделеева, так как она обеспечивает непрерывность процес­са с полной автоматизацией и механизацией. Кроме того, широкий диапазон технологичности печи позволяет осуществлять как процесс коксования слабоспекающихся углей, так и термическую обработку кусковых углеродистых природных материалов и искусственных изде­лий разного назначения – тощих углей, антрацитов, угольных фор­мовок и др.

Поперечный разрез непрерывнодействующей кольцевой печи пред­ставлен на рис. 1.22.

Главным ее элементом является движущийся под в отопительном кольцевом канале. Кольцевая печь работает сле­дующим образом: уголь или другие материалы непрерывно подаются в загрузочный бункер, а из него на движущийся под кольцевой печи. Коксование в кольцевой печи протекает непрерывно и заканчивается за один оборот подины. Готовый кокс сбрасывается в бункер, охлаж­дается и подается на сортировку.

Процесс коксования осуществляется в тонком от 50 до 200 мм слое за счет внешней теплоты, которая подводится от нагретого перекрытия, отделяющего отопительный канал от камеры коксования или за счет теплоты сжигания летучих продуктов коксования. Для этого в подсво-довое пространство печи подается воздух. Выбор схемы обогрева печи определяется ее назначением – будет ли в ней производится кок­сование углей с большим химическим потенциалом либо в ней будет производится термическая об­работка углеродистых мате­риалов и формованных изде­лий.

Кольцевые печи могут применяться для термической переработки любых видов ТРИ или углеродистых материалов независимо от их гранулометрического состава и свойств. Особенностью кольцевых пе­чей является гибкость их технологического режима, изменения кото­рого возможны в широком диапазоне температур, полная автомати­зация и механизация всех операций и незначительные выбросы вред­ных веществ в окружающую среду.

Выполнены проекты строительства кольцевых печей для произ­водства топлива и восстановителей на ферросплавных заводах на Кри­ворожском коксохимическом заводе (КХЗ). При проектной производи­тельности кольцевой печи около 400 тыс. т в год кокса ее средний диаметр составляет 40 м, а рабочая ширина пода – 6 м.

В качестве сырья для установки на Алтайском КХЗ будут исполь­зоваться угли марки СС, добываемые из разреза им. 50-летия Октября Кузнецкого бассейна. Расчеты показывают, что удельные капитальные затраты составят 15, 54 руб/год, а заводская себестоимость продук­ции – 14, 78 руб/т. По сравнению с производством обычного мелкого кокса экономический эффект составит 2, 5 млн. руб. в год.

На Криворожском КХЗ в качестве сырья намечено использовать смесь донецких углей марок Г и Т. Заводская себестоимость ферро­сплавного и агломерационного кокса из этих углей составит 27, 81 руб/т, а экономический эффект – более 1 млн. руб. в год. Коксобрикеты бу­дут получать из шихты, содержащей 88 % донецкого антрацита, 6 куз­нецкого жирного угля и 6 % нефтяного крекинг-остатка. Производи­тельность установки 250 тыс. т литейных коксобрикетов в год, удель­ные капитальные затраты 31, 26 руб/т, себестоимость 39, 91 руб/т. Экономический эффект от внедрения этого метода в промышленность более 1, 7 млн. руб. в год.

В Советском Союзе на основании зарубежного опыта разрабаты­вается технолэгия производства недоменного кокса на цепных колос­никовых решетках (ЦКР). Этот способ относится к переработке твер­дых горючих ископаемых, именуемой окислительным пиролизом.

Коксование на ЦКР впервые разработано в Канаде и получило название «стокерного», или «аутогенного». Способ внедрен на заводе фирмы Schawinigan Chemicals (рис. 1.23) и на заводе в г. Шавининган Фолз. Коксованию подвергают грохоченный уголь узкого класса крупности. Колосниковая решетка имеет площадь 16, 5 м2 (3 * 5, 5 м).

Скорость движения колосниковой решет­ки изменяется от 12 до 36 м/ч. Теплота, не­обходимая для коксо­вания, образуется в результате сгорания летучих продуктов термической деструкции угля. Воздух в камеру коксования подается через двенадцать дутьевых ка­мер, расположенных под решеткой. Газообразные продукты подаются в расположенную рядом обжиговую печь для обжига извести. Готовый кокс с решетки ссыпается в тушильный желоб, на дне которого находится шнек с охлаждаемым водой валом.

Производительность установки по коксу из газовых углей состав­ляет 40 – 45 т/сутки. Нагрузка по углю составляет 200 кг/ч на 1 м² решетки. Получаемый на этой установке кокс применяется для выплав­ки карбида кальция. Его также можно использовать для агломерации руд, производства ферросплавов, фосфора и в других химических процессах.

Установка для производства углеродистых материалов из углей в СССР показана на рис. 1.24.

Сущность процесса заключается в на­гревании угольной загрузки или изделий из углей на движущемся конвейере за счет теплоты сгорания летучих продуктов. Подача исходного угля и разгрузка готового продукта осуществляются непре­рывно. Воздух в необходимом количестве для сжигания летучих про­дуктов подается через слой угля снизу. Этот процесс аналогичен сжиганию кускового топлива в механизированных топках с цепной ре­шеткой. При коксовании угля воздух подается в количестве, поддер­живающем горение только летучих продуктов.

На ЦКР можно коксовать длиннопламенные, газовые и слабоспекающиеся угли открытой добычи, а также высокозольные угли Карагандинского бассейна крупностью 10 – 75 мм.

Удельная производительность установок ЦКР составляет по углю 200 кг/ч с 1 м² обогреваемой поверхности, что в 20 раз превышает по­казатель для современных камерных печей и более чем в 5 раз – для кольцевых печей с вращающимся подом. В отечественной промыш­ленности накоплен опыт эксплуатации топок с цепными решетками площадью 35 м². Производительность одного агрегата составляет 14 т/ч угля. Десять таких агрегатов могут произвести 0, 5 млн. т кокса в год, что покроет потребность крупного ферросплавного завода. На ЦКР может быть получено и агломерационное топливо. В этом случае крупность угля должна составлять 6 – 10 мм.

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННОГО ТОПЛИВА И ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ

В настоящее время известно большое количество способов получе­ния формованного, термически обработанного топлива. По существу все они являются различными вариантами комбинаций рассмотренных выше трех операций и отличаются лишь по способу подготовки топли­ва, его окускования, сложности применяемой аппаратуры и режимом температур термической обработки топлива. Поэтому мы здесь рассмот­рим лишь наиболее принципиально отличающиеся и наиболее распространенные схемы производства.

В ИГИ разработан спо­соб пирогенетического окусковывания углей. Технологическая схема такой ус­тановки представлена на рис. 1.25 и заключается в следующем.

Отсевы газового угля с толщиной пластического слоя 7 – 12 мм или смесь с отсевами неспекающихся, слабоспекающихся углей или антрацитов измельчаются до крупности 0 – 3 мм, бри­кетируются на вальцевом прессе с добавкой 8 % нефтебитума или гранулируются на тарельчатом грануляторе твердым тепло­носителем до температуры 480—510 °С. В качестве теплоносителя используется песок, который поступает из бункера 1 в аппарат 3 для нагрева. Нагрев песка осуществляется продуктами сгорания в печи 2 газа, образующегося при прокаливании изделий. Горячий песок с начальной температурой 923 – 973 °С из промежуточной емкости 4 поступает вместе с брикетами или гранулами в шахтную печь 5. Теп­лота от нагретого песка к угольным изделиям передается гри их не­посредственном контакте. Песок и готовое топливо разделяются Н1 грохоте 6. Песок возвращается в цикл, а готовые изделия после ох­лаждения в охладителе 7 поступают в погрузочные бункера 8. Газ для очистки от пыли поступает в циклон 9, а затем после извлечения ценных химических продуктов может использоваться для сжигания в печи 2. Для производства коксобрикетных изделий, а также для са­мостоятельного использования в качестве топлива в различных от­раслях промышленности в СССР и за рубежом разработаны методы получения мелкозернистого углеродистого материала из неспекающих­ся углей низких стадий зрелости.

Основной особенностью является скоростной нагрев тонкодисперс­ных длиннопламенных и бурых углей теплоносителем до температур, обеспечивающих необходимые свойства углеродистого остатка. Чаще всего они обусловливают получение полукокса, который затем исполь­зуется для дальнейшей переработки. Поэтому этот процесс называется высокоскоростным полукоксованием.

Способ получения коксобрикетного топлива на базе углей Ирша-Бородинского месторождения, которое можно использовать для ли­тейных целей, разработан в ВУХИНе. Были проведены исследования по двум направлениям: получение коксобрикетного топлива двухсту­пенчатым способом, включающим получение из бурого угля полукокса, его брикетирование с добавками жирного угля и связующего, коксо­вание брикетов; получение брикетного топлива из буроугольного по­лукокса его брикетированием с химически активным связующим и тер­моокислением брикетов.

Как видно, второе направление исследований воспроизводит так называемый польский способ получения коксобрикетов. В качестве исходного сырья использовали буроугольный полукокс, а в качестве связующего – нефтяные отходы и тяжелую смолу полукоксования бурого угля. Полукокс измельчали до крупности менее 3 мм (93 – 95 %). Исследования показали, что коксобрикеты диаметром 51 мм, высотой 45 – 50 мм с барабанной прочностью + 40 (92 %) и 10 мм (7, 5 %), прочностью пористого тела 61 – 68 % и пористостью 25 % мож­но получить при следующих оптимальных условиях: конечная тем­пература полукоксования – 500 °С; состав смеси для брикетирования, %: полукокс 70, жирный уголь 17, связующее 13; давление прессо­вания 19, 6 * 10⁶ Па, нагрев брикетов от 400 до 550°С со скоростью 1, 5 °С/мин и от 650 до 850 °С со скоростью 3 °С/мин.

При производстве брикетов по польскому способу оптимальная смесь для брикетирования состоит из 86 % среднетемпературного кокса и 14 % тяжелой смолы. Время термического окисления 10 ч при 300 ^СС. Полученное топливо имеет прочность пористого тела 66 %, пористость 18 %, повышенный выход летучих веществ до 13 %. Даль­нейшие исследования показали, что применение менее 14 % связую­щего ухудшает качество коксобрикетов. Важнейшим параметром про­цесса является время термоокисления. Так, при его увеличении от 5 до 11 ч прочность пористого тела кокса возрастает от 55 до 70 %. Од­нако термоокисленные брикеты имеют невысокую термическую стой­кость. Поэтому в ВУХИНе разработан трехступенчатый процесс, в котором третья ступень – это собственно процесс коксования до 900 °С. Прочные термостойкие коксобрикеты получают из смеси, %: кокс 71, жирный уголь 15, связующее 12; продолжительность окисле­ния 5 и коксования 2 ч. Прочность пористого тела коксобрикетов со­ставляет 60 %, пористость 17, 6 %. По своим свойствам коксобрикеты относятся к удовлетворительному литейному топливу.

Первые разработки по получению коксобрикетного топлива были начаты в Уральском политехническом институте под руководством М. В. Гофтмана. Позднее этим вопросом начали заниматься в ВУХИНе – ИГИ, МХТИ им. Менделеева. Суть разработки состоиг в следующем: антрациты, полуантрациты, тощие и слабоспекающиеся угли в количестве 80 – 86 % смешиваются с 5 – 10 % спекающегося угля и 8 % связующего вещества. Смесь подогревают и брикетируют. Брикеты коксуют в кольцевой печи в течение 1 – 4 ч в зависимости от размеров брикетов. Готовый продукт отличается низкой реакционной способностью (в 2 – 10 раз ниже, чем у слоевого кокса), низкой пори­стостью (15 – 20 %) и характеризуется достаточной прочностью. Рас­ход коксобрикетов в литейном производстве по сравнению с коксом слоевого коксования сокращается на 25 – 30 %.

Способ получения коксобрикетов из бурых углей Канско-Ачинского бассейна заключается в том, что рядовой уголь после дробления и сушки подвергается полукоксованию с получением полукокса, смолы, газа и других продуктов. Из полукокса и смолы составляется шихта, из которой производятся брикеты, проходящие термоокисли­тельную обработку. Технологическая схема такого производства при­ведена на рис. 1.26.

Бурый уголь измельчается в шахтной мельнице 2, куда подаются продукты горения топлива для удаления влаги. После отделения из­мельченного угля в циклонах 6 он поступает в реактор 5 для полукок­сования. Этот процесс осуществляется за счет теплоты продуктов сго­рания. Полукокс после охлаждения в аппарате 4 поступает в смеси­тель 8, куда подается тяжелая смола из реактора 10 для смолы. После охлаждения шихты в охладителе 9 она поступает на вальцевый пресс 18, а затем – в установку термоокисления. Для термоокисления ис­пользуют дымовые газы, содержащие 12 – 14 % кислорода. Темпера­тура обработки составляет 220 °С, время – 2, 5 ч. Под действием кис­лорода происходит окислительная полимеризация и поликонденсация связующего, в результате чего буроугольно-полукоксовые брикеты упрочняются.

Летучие продукты полукоксования проходят систему очистки охлаждения и улавливания в аппаратах 11 – 17. После выделения фе­нолов и легких масел смола применяется для производства брикетов, а охлажденный газ используется в качестве топлива.

Аналогичный принцип получения брикетного топлива из полу­кокса с использованием получаемой в результате полукоксования смолы в качестве связующего реализован на предприятиях Польши. Технологическая схема (рис. 1.27) включает полукоксование углей в печах Лурги 3 при повышенных температурах, смешение полукокса и тяжелых фракций смолы (остаток после отгона до 300 °С) в вертикаль­ном смесителе, брикетирование на вальцевых прессах 6 под давлени­ем (29, 4 – 49, 5) * 10⁶ Па, термиче­скую обработку брикетов в тун­нельной печи 8 дымовыми газами, содержащими 14 % кислорода при температуре 220 – 280 °С в течение 4ч.

В результате получают проч­ное формованное топливо. Прочность его в большей мере зависит от темпе­ратуры, при которой осуществляется получение полукокса, чем от темпера­туры последующей термической обра­ботки брикетов. Поэтому полукоксо­вание стремятся вести при высоких температурах, а термическую обработку брикетов – при относительно низких температурах.

В последние годы Институт химической переработки угля в ПНР разработал способ получения коксобрикетов из мелкозернистого ма­териала (рис. 1.28) путем брикетирования со связующим с последую­щей обработкой коксобрикетов в реакторе, где в качестве теплоноси­теля используется песок (рис. 1.29).

На этих же принципах в США разработана технология получения кокса по методу «Фуд машинеры». Этот процесс запатентован в три­дцати странах мира и реализован в промышленных условиях. Отли­чие его от описанных выше методов состоит в многоступенчатой тер­мической обработке измельченного угля до температуры 800 – 1000 °С. На первой стадии уголь подвергается термической обработке до температур 120 – 260 °С (для неспекающихся углей) и 260 – 425 °С (для спекающихся углей) в теплоносителе, содержащем до 20 % кис­лорода в зависимости от спекаемости угля. Нагрев осуществляется в кипящем слое (стадия «катализации»). На второй стадии, названной «стадией карбонизации», материал нагревается до 650 °С за счет частичного горения угля. На третьей стадии (кальци­нация) полукокс нагревается до 800 – 1000 °С. При этом выход летучих веществ снижается до 3 %. На данной стадии газтеплоноситель не должен содержать кислород и другие реакционноспособные газы.

После охлаждения коксования мелочь смешивается с каменноугольной смолой или песком и брикетируется при давлении около 34, 3 * 10⁶ Па. Полученные формовки или бри­кеты коксуют в атмосфере оксида углерода (II) или углеводородного газа в шахтных печах или на подвижных колосниках.

За рубежом известны способы производства формованного кокса, получившие название «процесс Дидье» и «процесс Баумко». Отличи­тельная особенность этих способов по сравнению с рассмотренными выше состоит в том, что брикетная шихта приготавливается не только из полукокса с добавкой к нему 6 – 10 % пека, но также с добавкой около 10 % спекающегося угля. Брикеты коксуют в вертикальных печах непрерывного действия до 900 – 1000 °С. Между собой оба про­цесса отличаются, в основном, способом получения полукокса. Эти способы целесообразны для получения металлургического топлива из неспекающихся углей низких стадий зрелости.

Институтом Бергбауфоршунг и фирмой Лурги разработан способ производства формованного кокса горячим брикетированием. Часть тонкоизмельченного угля (75 – 80 % в зависимости от его спекаемости и выхода летучих продуктов) подвергают полукоксованию. Образующийся го­рячий полукокс быстро и тщательно смешивают в шнековом смесителе со второй частью угля (20 – 25 %) или другим хорошо спекающимся компонентом шихты. При этом температура смеси составляет 400 – 520 °С, в результате чего спекающийся уголь переходит в пластическое состояние и за счет жидких веществ его пластической массы происхо­дит смачивание полукокса. Брикетирование смеси осуществляется в двухвалковом прессе. Затем полученные брикеты охлаждают.

Для производства полукокса в этом процессе пригодны практически все угли – от антрацита и до бурых. Однако природа угля и условия процесса полукоксования влияют на свойства полукокса и через него па процесс горячего брикетирования. Например, насыпная масса полукокса из антрацита в реакторе с кипящим слоем почти в два раза выше, чем у полукокса каменных углей (770 против 400 кг/м³). Это определяет и меньший расход хорошо спекающегося угля, необходи­мого для горячего брикетирования полукокса из антрацита, чем для полукокса из каменных углей с более низкой насыпной массой (20 – 25 % против 30 – 35 % для полукокса из каменных углей с более низ­кой насыпной массой). Преимущество способа горячего брикетирования состоит в том, что для производства брикетов не применяются дефицитные связующие ма­териалы. Кроме того, практика показала, что в связи с высокой проч­ностью сырых брикетов нет необходимости в дополнительном их прокаливании. Однако в некоторых случаях эта стадия получения фор­мовок необходима.

В связи с отсутствием спекающихся углей в ГДР налажено произ­водство кокса из бурых углей, запасы которых значительны. Схема технологии производства буроугольных коксобрикетов показана ниже:

После соответствующей подготовки бурый уголь, измельченный до 0 – 1 мм с влажностью 10—12 %, подвергается брикетированию на штемпельных прессах при высоком удельном давлении. Брикеты подвергают термической обработке в специальных коксовых печах, состоя­щих из двух камер: сушки и высокотемператур­ного коксования. Сушка брикетов осуществля­ется отходящими дымовыми газами из системы обогрева коксовых печей. Температура их со­ставляет не более 200 °С. Брикеты подсушивают­ся до содержания в них влаги не более 3 %. Из сушильной камеры брикеты поступают в кок­совую печь, в верхней части которой температу­ра составляет 400 – 520 °С, а в нижней части – 950 ^СС. Готовый кокс охлаждается в установке сухого тушения.

Производство специальных видов углероди­стых восстановителей в большинстве случаев связано с использованием связующего, являю­щегося дефицитным материалом. В ИГИ разра­ботан метод получения формованного недомен­ного кокса для электротермических производств из недефицитных слабоспекающихся углей без использования связую­щего. Сущность метода заключается в следующем. Угли марок К2, Г6 и СС измельчаются до размера менее 3 мм в зависимости от их свойств. При необходимости их увлажняют. На второй стадии про­цесса угольную массу прессуют с получением малоформатных изделий массой 8 – 12 г. На третьей стадии их подвергают термической обра­ботке при температуре 700 – 900 °.

Важнейшей стадией производства недоменного кокса по методу ИГИ является формование или брикетирование. Определяющими факторами образования углеформовок методом брикетирования без связующего являются: размер угольных частичек и их общая удель­ная поверхность, ее гидрофобность и пластичность углей и др. Проч­ность углеформовок зависит от давления прессования. В то же время она закономерно снижается при получении углеформовок из части­чек угля крупностью, мм: < 0, 25, 0, 25 – 1, 1 – 2 и 2 – 3.

В формовании структуры углеформовки участвует остаточная влаж­ность. Каждому давлению прессования при определенном грануло­метрическом составе угольной массы соответствует оптимальная влажность. Остаточная влажность углеформовок является функ­цией гидрофобности поверх­ности угольных частичек и пористости. Технологическая схема производства малофор­матного кокса по методу ИГИ представлена на рис. 1.31.

Уголь из приемных бун­керов 1 ленточным конвейе­ром 2 подается на измельчение в молотковую дробилку 3. Далее он подается пневмоконвейером в циклон 4, а из него поступает в накопительный бункер 5, откуда дозируется питателем 6 в смеситель 7. Затем шихта поступает в бункер 11 и далее брикетируется на вальцовых прессах 9. При подаче в брикетируемую смесь различных добавок предусмотрены емкости 8. Готовые формовки шнеком 10 подаются в прокалочную печь 12 непрерывного действия. Из аппарата гашения 13 и грохота 14 готовые изделия загружают в вагоны 15. Отделяемая на грохоте 14 крошка возвращается через конвейеры 16, 17 в прокалочную печь. Термически обработанные формовки обладают достаточно высокой прочностью по копровому методу – выход классов: 2, 5 мм – 71, 4 %, 0, 5 мм – 13, 6 %. Их структурная прочность по методу ВУХИНа приближается к 60 %.

Институтом горючих ископаемых и Московским горным институтом разработана технология получения восстановителя для электротер­мических производств из бурых углей Канско-Ачинского бассейна, запасы которых огромны при благоприятных горно-геологических условиях добычи открытым способом.

Рассматриваемый процесс производства недоменного восстанови­теля включает стадии полукоксования, смешения образующегося полукокса со смолой, брикетирования и термической обработки бри­кетов.

Особенность этой технологии состоит в том, что в качестве связующего используются тяжелые фракции буроугольной смолы, полу­чаемой в этом же процессе. Прочность изделий зависит от свойств свя­зующего материала, в частности, его коксового числа. Для его повы­шения предложено применять модификатор, т. е. органические веще­ства, которые реагируют с химически активными соединениями смолы. Связующее под влиянием модификатора образует пространственную структуру; при этом наблюдается переход его из термопластического п термореактивное состояние.

Для получения качественных изделий важное значение имеет ко­нечная температура получения полукокса, которая определяет свой­ства его поверхности и реакционную способность. Поэтому, выбирая оптимальную температуру нагревания бурых углей, можно получить топливо с нужными свойствами.

Полукокс из бурых углей получают их энерготехнологической переработкой в режиме скоростного нагрева. В результате получают 4 –5 % тяжелых фракций смолы. При производительности установки 175 т/ч выход тяжелых фракций составит 7 – 9 т/ч, а при их расходе в качестве связующего из расчета 20 % можно получить около 36 т брикетов в час. Смешение полукокса и связующего осуществляется при нагреве до 75 – 90 °С в паровом смесителе в течение 30 мин. Под­готовленную смесь шнековым питателем подают в распределительную чашу вальцового пресса. Брикеты могут быть необходимого размера в соответствии с требованиями к размерам углеродистых восстанови­телей для электротермического производства. Дальнейшая термиче­ская обработка возможна по нескольким технологическим схемам в ре­жиме термоокислительного пиролиза и до температур, при которых обеспечивается необходимая прочность изделий и такие характерис­тики, как удельное электросопротивление и реакционная способность.

Термоокислительная обработка формовок может осуществляться на горизонтальном сетчатом конвейере, заключенном в закрытую термо­изолированную камеру, газом-теплоносителем, содержащем 10 – 12 % кислорода при температуре 215 °С. Спекшиеся изделия прокаливаются в вертикальной непрерывно действующей печи. Термоокисление сырых брикетов происходит в кипящем слое песка для устранения слипания брикетов.

В последнее время разработана более совершенная технология тер­мической обработки формовок, которая осуществляется в две стадии. На первой стадии их нагревают до температуры 150—180 °С в термоизолированном вращающемся барабане за счет физической теплоты полукокса, который подается в барабан совместно с брикетами после камеры скоростного полукоксования. Количество необходимого полу­кокса и его температура определяются экспериментально и должны обеспечивать условия термоокисления. После разделения смеси фор­мовок и полукокса последний с температурой 150 – 180 °С поступает в смеситель для последующего брикетирования, а отвержденные фор­мовки направляются в камерную печь на вторую стадию термообработ­ки до температуры 850 °С. В качестве теплоносителя для прямого на­гревания формовок применяют парогазовые продукты пиролиза, ис­пользуя их физическую теплоту. Часть их может сжигаться за счет кислорода, подаваемого с продуктами горения. Предусмотрен также внешний обогрев. Разработанная технология позволяет получать из бурого угля прочные углеродистые изделия, удовлетворяющие требо­ваниям электротермических производств, в частности, для ферро­сплавной промышленности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мною были рассмотрено получение формованного топлива и восстановителей.

Были достигнуты поставленные ранее задачи: охарактеризовал производство формованного кокса, производство специальных видов кокса технологические схемы получения формованного топлива и восстановителей.

Были рассмотрены такие предметы: производство формованного кокса, производство специальных видов кокса, технологические схемы получения формованного топлива и восстановителей.

На мой взгляд, тема очень интересная и мне её изучение понравилось.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глущенко И. М. Химическая технология горючих ископаемых. – К.:

Вища шк. Головное изд-во. 1982 г.– 447 с.

2. Глущенко И. М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых:

Учебник для вузов. – М.: Металлургия. 1990 г.– 296 с.

3. Технология коксохимического производства. Лейбович Р. Е.,

Яковлева Е. И., Филатов А. Б. Учебник для техников. – М.: Металлургия.

1982 г. – 360 с.