Паливний брикет

Винахід відноситься до паливних брикетів, призначених для використовування в різних металургійних процесах. Тверді вуглецеві горючі матеріали використовуються в металургійних процесах як джерело енергії, відновлюючого матеріалу та/або агента, що постачає вуглець. Останнім часом в якості таких горючих матеріалів широко використовується гранульований кокс, що має низьку насипну густину і дуже велику питому поверхню. Проте використовування коксу у вказаних металургійних процесах супроводжується недоліками. Так, наприклад, утруднене введення коксу в конвертери через бічні жолоби, оскільки через низьку густину його важко вводити в масу розплавленого металу. Крім того, унаслідок порошкоподібного стану коксу частина його втрачається при запалюванні на вході конвертера. Порошкоподібний стан коксу також утрудняє його транспортування, перевантаження і зберігання. Останнім часом в цілях усунення перерахованих недоліків в металургійних процесах для виплавки сталі і чавуну спільно з гранульованим коксом широко використовуються тверді брикети. Відома суміш для виготовлення паливних брикетів, яка містить в складі коксівну дрібницю і рідке скло [Патент SU №461939 від 28.02.75]. У відомій суміші в якості речовини, що зв'язує, використовується рідке содове скло, а в якості флюсу використовується вапняк, причому компоненти узяті в наступному співвідношенні, вага, %: вапняк мелений 2,5-3,5 рідке скло 18-19 коксівна дрібниця залишок Недоліком відомої суміші є мала термостійкість і механічна міцність одержуваного брикету, що приводить до його руйнування у верхніх шарах доменної печі при температурах 450-460°С і тим самим знижує ефективність металургійного процесу, оскільки брикет не доходить до середніх шарів доменної печі, де температурний режим складає 850-1200°С та сприяє протіканню екзотермічних реакцій з великим виділенням тепла (процес тепловіддачі), виділенню вуглецю, необхідного для збагачення металу, а також протіканню реакцій відновлення. Крім того, при руйнуванні брикету під час подачі в доменну піч колошники забруднюються пилом, що приводить до необхідності додаткової трудомісткої операції очищення колошників, а мала механічна міцність брикету утрудняє його зберігання і транспортування. У основу даного винаходу поставлена задача створення такого складу для паливного брикету, застосування якого сприяло б підвищенню ефективності металургійного процесу, завдяки тому, що паливний брикет, одержаний на основі такого складу, не руйнувався б у верхніх шарах доменної печі, забиваючи колошники пилом, а доходив би до середніх шарів, де температурний режим є оптимальним для тепловіддачі, протікання реакцій відновлення і звільнення вуглецю, необхідного для збагачення металу. Поставлена задача розв'язується тим, що до складу паливного брикету, що містить коксівну дрібницю і рідке скло, згідно винаходу, додатково вводять карбамідно-формальдегідну смолу при наступному співвідношенні мас компонентів, % у сухій залишковій вазі: смола карбамідно-формальдегіду 5-9 рідке скло 1-5 коксівна дрібниця інше Введення до складу паливного брикету карбамідно-формальдегідної смоли дозволяє значно підвищити термостійкість і механічну міцність брикету, завдяки яким брикет не руйнуватиметься у верхніх шарах доменної печі і без руйнування дійде до середніх шарів, де температура складає 850-1200°С і є оптимальною для тепловіддачі, протікання реакцій відновлення і звільнення вуглецю, що в свою чергу сприятиме підвищенню ефективності металургійного процесу. Крім того, завдяки підвищеній механічній міцності брикету зберігання і транспортування здійснюватиметься практично без втрат, що також сприятиме підвищенню ефективності металургійного процесу. Надалі винахід пояснюється докладним його виконанням. Для приготування суміші паливного брикету в коксівну дрібницю вводять карбамідно-формальдегідну смолу і рідке натрієве скло з модулем 2,6-3,0 і густиною 1,40-1,46кг/см3, причому компоненти беруть в наступному співвідношенні, % у сухій залишковій вазі: карбамідно-формальдегідна смола 5-9 рідке скло 1-5 коксівна дрібниця залишок Оптимальним є склад: карбамідно-формальдегідна смола 7 рідке скло 3 коксівна дрібниця залишок Крім карбамідно-формальдегідної смоли в складі для приготування паливного брикету може використовуватися також фенол-формальдегідна смола, проте, не дивлячись на поліпшення прочностних характеристик брикету, використовування фенол-формальдегідної смоли приводить до значного зростання економічних витрат. Для приготування суміші для отримання паливного брикету коксівну дрібницю, рідке скло і карбамідноформальдегідну смолу змішують на змішуючих бігунах протягом 6-8хв., причому вологість коксівної дрібниці не повинна перевищувати 10%. Потім суміш брикетують, піддаючи пресуванню при питомому тиску 260-600кг/см2. Після пресування сформований брикет піддають сушці при температурі 210-240°С протягом 1-2 годин, при цьому відбувається остаточне твердіння брикета, причому вміст води в готовому брикеті не перевищує 5%. Використовування такого складу для виробництва паливного брикету дозволяє одержати брикет з високою термостійкістю 1200-1300°С і механічною міцністю біля 160-220кг/см2, що забезпечує проходження брикету в середні шари доменної печі без руйнування у верхніх шарах, що в свою чергу перешкоджає забрудненню колошників пилом і сприяє попаданню брикету в зону найінтенсивнішого протікання реакцій звільнення вуглецю і процесу тепловіддачі, внаслідок чого значно підвищується ефективність металургійного процесу. Використовування оптимального складу дозволяє одержати паливний брикет з максимальними характеристиками термостійкості - 1300°С і механічної міцності - 220кг/см2. Підвищена механічна міцність значно спрощує зберігання і транспортування брикету. Крім того, одержуваний брикет, завдяки використовуванню карбамідно-формальдегідної смоли при співвідношенні мас компонентів, що заявляється, має низьку реакційну здатність, не чутливий до вологості навколишнього середовища і практично не взаємодіє з кислими речовинами, що дозволяє йому не вступати в реакції з побічними кислими продуктами при подачі в доменну піч, а також зберігати первинні енергетичні характеристики в процесі зберігання в складних умовах. Карбамідно-формальдегідна смола у складі брикету є також додатковим джерелом вуглецю, що сприяє підвищенню калорійності тепловіддачі в домні і підвищенню концентрації вуглецю, необхідного для збагачення металу. Паливний брикет, виготовлений згідно винаходу, що заявляється, володіє низкою зольністю, оскільки в процесі плавки всі органічні речовини вигоряють, і залишається тонка мінеральна сітка, яка може бути легко видалена з розплаву. Це забезпечує можливість отримання якісного металу без сторонніх домішок. Крім того, використовування паливного брикету, що заявляється, сприяє поліпшенню процесу шлаковідділення, що також дозволяє підвищити якість металу. Паливний брикет є зручним для введення в масу розплавленого металу. При виплавці металу використовується для часткової (5-10%) заміни коксу, при цьому кокс, брикетоване паливо і металева шихта засипаються шарами. Поступово опускаючись, паливна маса проходить через верхні шари доменної печі і потрапляє в середні шари, де температура складає 850-1200°С, тут починається процес горіння паливного брикету і звільнення вуглецю. Паливний брикет частково розпадається на частини, зберігаючи проте свої властивості, і разом з оплавленим коксом опускається в нижні шари доменної печі, де температура складає 4000-6000°С. Тут відбувається остаточне відновлення, збагачення металу вуглецем. Таким чином, застосування складу, що заявляється, дозволить одержати паливний брикет з високою термостійкістю, завдяки якій можливе проходження брикету через верхні шари доменної печі без руйнування і забруднення колошників пилом, високою механічною міцністю, сприяючою ефективному зберіганню і транспортуванню брикету без втрат, низькою реакційною здатністю, що запобігає процесам реагування з водою і іншими кислими середовищами, і низкою зольністю, використовування якого в металургійних процесах забезпечить підвищення калорійності тепловіддачі, підвищення змісту вуглецю в металі, поліпшення процесу шлаковідділення, і тим самим значно підвищить ефективність металургійного процесу. Паливний брикет простий у виготовленні і може бути одержаний в умовах промислового виробництва на стандартному устаткуванні з використанням стандартних матеріалів.