Спосіб одержання вуглецевого відновника

Изобретение относится к области коксохимического производства, в частности, к получению специальных видов углеродистых восстановителей. Известен способ получения углеродистого восстановителя из угольной шихты с добавками извести, железной руды или других неспекающихся компонентов (1). Способ заключается в составлении шихты из углей различных технологических марок (Г. Ж, К, ОС) вмещающая шихта - добавке компонента, соответствующего цели использования кокса как углеродистого восстановителя (например, колошниковая пыль, известь, руда) смешиванию всех остальных составляющих и коксованию в горизонтальных или другого типа печах. Общим недостатком получаемого углеродистого восстановителя - спецкокса - является снижение его механической прочности, наступающее вследствие отощения шихты и слабой прочности сцепления на границе зерно добавки - пластическая угольная масса. Известен способ получения углеродистого восстановителя-углекварцевого кокса или силикококса (2) прототип. Способ заключается в составлении вмещающей угольной шихты из углей технологических марок Г, Ж, К, ОС или некоторых из них, добавке кварцитового песка, смешении и последующем коксовании в печах. Так, в прототипе шихта состава, % по маркам: Г -17, Ж - 24, (К+К2) - 44-49, песок 10-15, коксовалась в горизонтальных камерных печах при периоде коксования 14,9 часа, температурах по сторонам 1322 и 1376°С. В других испытаниях коксовали шихту, %: Г- 16, Ж -24, (K+K2) - 50-53, песок 7-10 в коксовых печах типа ПК-47 при практически таком же режиме. Получаемый углеродистый восстановитель имел низкую механическую прочность. Это вызывается тем, что поверхность добавляемого в угольную шихту кварцитового песка не взаимодействует при коксовании с пластической массой с образованием химических связей, а лишь приклеивается и то очень слабо. Углеродистый восстановитель используется для производства ферросплавов и др., как правило, в виде измельченного до 5-25 мм продукта. При измельчении, вследствие низкой механической прочности, образуется большое количество отходов - мелочи менее 5 мм. В основу изобретения поставлена задача получить углеродистый восстановитель повышенной прочности путем замены добавки песка на продукт, содержащий диоксид кремния в частичках, поверхность которых имеет большое сродство к угольной пластической массе, обеспечивая более прочную связь с ней, что приведет к повышению прочности кокса. Эта задача решается тем, что в способе получения углеродистого восстановителя, включающем составление вмещающей угольной шихты из углей технологических марок Г, Ж, К, ОС или некоторых из них, добавке силициумсодержащего продукта, смешении всей шихты и коксовании в печах при обычных режимах, в качестве добавки используют обезвоженные хвосты флотации в количестве, ограниченном величиной, определяемой по формуле: где Аш и Ах - зольность шихты и хвостов флотации %, соответственно Мш и Мх - содержание в золе шихты и хвостах флотации оксидов железа Fе2O3, %, а минимальную спекаемость угольной шихты, выраженную толщиной пластического слоя YMM определяют по формуле: где Х - количество присадки, %. Поскольку в качестве присадки использованы хвосты флотации, где оксид кремния представлен частичками с поверхностью обуславливающей лучшее запекание, чем частички песка, прочность углеродистого восстановителя (при прочих равных условиях) получается выше и соответственно при дроблении его возникает меньше отходов. Одним из требований к углеродистому восстановителю для ферросплавов и для фосфорных печей является ограниченное содержание в нем оксидов железа. Химический состав зоны из шламонакопителей хвостов флотации углеобогатительной фабрики Днепродзержинского коксохимического завода следующий: SlO2 - 48-56%; АІ 2O3 - 21-23 %; Fе2О3 - 6-15 %. Неиденфицированных - 5-11 %. Из приведенных данных видно, что в хвостах флотации вместе с кремниевыми соединениями содержатся и железистые. Поэтому количество присадки ограничено содержанием в нем Fе2О3. Определенная часть Fе2О3 содержится и в зольной части угольной шихты. Поэтому ограничение на количество присадки хвостов флотации накладывается с учетом количества Fе2О3, содержащегося в зольной части угольной шихты (см. формулу 1). В то же время прочный углеродистый восстановитель может быть получен только в том случае, если вмещающая угольная шихта обладает Определенным потенциалом спекаемости. В противном случае спекания не произойдет и кусковой материал получен не будет. Чем больше количество присадки, тем выше должен быть потенциал спекаемости вмещающей угольной шихты. В то же время избыток спекаемости не рационален по экономическим соображениям, т.к. он достигается путем увеличения в составе вмещающей шихты доли хорошо спекающихся углей, которые стоят дороже, чем плохо спекающиеся. Учитывая изложенное выше, установлена минимальная спекаемость, обеспечивающая получение углеродистого восстановителя. Экспериментально установлено (см. табл.), что минимальная спекаемость, оцениваемая толщиной пластического слоя Y мм, в смесях для получения углеродистого восстановителя должна быть 13 мм. В то же время найдено, что толщина пластического слоя смеси угольной шихты с хвостами флотации может быть установлена по закону аддитивности, если принять гипотетическую толщину пластического слоя хвостов флотации равной (-2 мм). Изложенное выше дало основание для установления минимальной спекаемости вмещающей угольной шихты в виде: где X - количество присадки. %. Так как количество присаживаемой добавки - хвостов флотации ограничено в зависимости от содержания оксидов железа, то в углеродистом восстановителе будет содержаться этих оксидов не более 2,5 % а зависимость спекаемости вмещающей угольной шихты от количества присадки обеспечит получение кускового кокса. Реализуют предложенный способ для получения углеродистого восстановителя (для ферросплавов, например) следующим образом. Составляют угольную шихту из технологических марок углей, например: Г – 45 %, Ж – 35 %, К – 20 % и определяют зольность этой шихты и содержание в золе Fе2О3 (например, 8 % и 11,5 %). Определяют зольность хвостов флотации и содержание в золе Fе2О3 (например, 55 % и 13,5 %). Вычисляют возможное количество присадки к угольной шихте хвостов флотации: Вычисляют минимальную необходимую толщину пластического слоя угольной шихты: Определяют экспериментально толщину пластического слоя угольной шихты в пластометре (получили, например, 18 мм). Поскольку 18 > 16,5, то состав шихты может содержать 81,3 % угольной вмещающей шихты и 18,7 % присадки. Если толщина пластического слоя угольной вмещающей шихты получена, например 16 мм, то поскольку 16 < 16,5, либо уменьшают количество присадки X, рассчитывая его инверсным путем по формуле (1). То есть: откуда максимально возможное количество присадки устанавливают Х =16,7 %. Либо изменяют состав вмещающей угольной шихты, увеличивая долю углей, обладающих высоким потенциалом спекаемости (например, увеличивают количество углей марки ж вместо Г) и повторяют все анализы и расчеты. Пример конкретного выполнения. Взята угольная шихта состава, %: Г - 35, Ж-35, К - 15, ОС - 15 с толщиной пластического слоя 17 мм, зольностью 7,5 % и содержанием Fе2О3 в золе 12,2 %. Шламонакопители с хвостами флотации характеризуются данными; зольность 56,5 % и содержание Fе2О3 в 250 - 7,5 ´ 12,2 ´ 100 = 20,9%. золе 13,1 %. Определили X = 1,3( 56,5 ´ 13,1 - 7,5 ´ 12,2) Вычислили минимально необходимую толщину пластического слоя: Поскольку найденная величина Y мм равна экспериментальной установленной характеристике вмещающей шихты (17 мм) для получения углеродистого восстановителя взяли 79 % вмещающей шихты и 21 % хвостов флотации. Смесь тщательно перемешали и провели ящичное коксование в печах объемом 21,6 м, шириной 410 мм при периоде коксования 15,5 часов. Получили кусковый углеродистый восстановитель, в золе которого содержалось 2,47 % оксидов железа Fе2О3 (т.е. ограничение на Fе2О3 соблюдено). При измельчении кусков до менее 25 мм получили 18 % мелочи менее 5 мм. Для сравнения прококсовали эту же вмещающую угольную шихту с присадкой 10 процентов песка, что эквивалентно добавке хвостов флотации по количеству кремнезема. Измельчение полученного кокса до менее 25 мм дало количество мелочи 23,5 %, т.е. значительно больше. Таким образом, поставленная задача повышения прочности выполняется и требование ограничения содержания оксидов железа в минеральной части соблюдено.