Спосіб отримання високореакційного вуглецевого відновника

Реферат: Винахід належить до коксохімічного виробництва, а саме до термічної переробки вугілля та перезбагачених відходів вуглезбагачення у високореакційний вуглецевий відновник, і може бути використаний у феросплавному виробництві для отримання феросплавів. Спосіб отримання високореакційного вуглецевого відновника включає складання шихти з дрібного газового вугілля і відходів вуглезбагачення, змішування шихти та коксування її у печах. Винахід характеризується тим, що як дрібне газове вугілля беруть малометаморфізоване газове вугілля крупністю менше 3 мм, в кількості 75-98 % від загальної кількості шихти, а як відходи вуглезбагачення - перезбагачені відходи вуглезбагачення в кількості 2-25 % від загальної кількості шихти, при цьому вміст в шихті Fe+Ca повинен бути не менше 0,8 %, а шихту, після змішування, термічно обробляють інертним теплоносієм до температури 180-220 °С. Винахід забезпечує отримання високоякісного вуглецевого відновника із слабоспікливого вугілля та тонкодисперсних перезбагачених відходів вуглезбагачення, підвищення спікливості, зниження собівартості. UA 107862 C2 (12) UA 107862 C2 UA 107862 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до коксохімічного виробництва, а саме до термічної переробки вугілля та перезбагачених відходів вуглезбагачення у високореакційний вуглецевий відновник, і може бути використана у феросплавному виробництві для отримання феросплавів. Відомий відновник для електротермічних металургійних процесів коксового горішка продукту коксового виробництва крупністю від 10 до 25 мм [ГОСТ 8935-77 Коксовый орешек]. До недоліків відомого відновника належить низький питомий електричний опір та низька реакційна спроможність. Відомий також спосіб отримання відновника для виробництва кремнію, який полягає у попередньому брикетуванню шихти вуглецевмісних матеріалів та карбонізації при підвищеній температурі [Авторське свідоцтво СРСР №962204, кл. С01В 33/02, опубліковане 30.09.1982]. Недоліками відомого способу є використання гідролізного лігніну, що вміщує відносно значу кількість золи й сірки, що погіршує показники відновника, а необхідність застосування стадії брикетування ускладнює процес та підвищує його собівартість. Найбільш близьким, за технічною суттю до способу, що заявляється, є спосіб отримання вуглецевого відновника, що включає складання вмісної шихти з газового, жирного, коксового, опіснювано-спікливого вугілля або деяких з них, добавку силіціумвмісного продукту, змішування усієї шихти й коксування у печах, а як добавку використовують хвости флотації в кількості, обмеженій певною величиною [Патент України на винахід №3411, кл. С10В 57/00, опублікований 27.12.1994]. До недоліків відомого способу належить необхідність застосування шихти з високою спікливістю, так мінімальна спікливість шихти відомого способу, на основі його формули, повинна бути не менше 13 мм (при відсутності добавки з хвостів флотації), у той же час, максимальний вміст добавки, виходячи з тіє ж формули, складає 21 %, а тому як вмісна шихта повинна бути використана шихта з товщиною пластичного шару не менше 17 мм, для чого необхідно застосовувати підвищену кількість добре спікливого вугілля марок "Ж" (жирне), та "К" (коксове), що значно підвищує собівартість шихти або отримувати недостатню спікливість шихти. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу високореакційного вуглецевого відновника, в якому узяття як дрібне газове вугілля малометаморфізованого вугілля крупністю менше 3 мм в кількості 75-98 % від загальної кількості шихти, а як відходи вуглезбагачення - перезбагачені відходи вуглезбагачення в кількості 2-25 % від загальної кількості шихти, при вмісті в шихті Fe+Ca не менше 0,8 %, термічне обробляння шихти Інертним теплоносієм до температури 180-220 °С та наступне коксування у печах забезпечують отримання високоякісного вуглецевого відновника із слабоспікливого вугілля та тонкодисперсних перезбагачених відходів вуглезбагачення, цим забезпечується підвищення спікливості, зниження собівартості. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання високореакційного вуглецевого відновника, що включає складання шихти з дрібного газового вугілля та відходів вуглезбагачення, змішування шихти й коксування її у печах, згідно з винаходом, передбачені наступні відміни: - як дрібне газове вугілля беруть малометаморфізоване газове вугілля крупністю менше 3 мм; - малометаморфізоване газове вугілля беруть в кількості 75-98 % від загальної кількості шихти; - як відходи вуглезбагачення беруть перезбагачені відходи вуглезбагачення; - перезбагачені відходи вуглезбагачення беруть в кількості 2-25 % від загальної кількості шихти; - вміст в шихті Fe+Ca повинен бути не менше 0,8 %; - шихту, після змішування термічно обробляють інертним теплоносієм до температури 180220 °С. Крім того, коксування шихти ведуть у горизонтальних коксових печах шаровим коксуванням до температури за віссю камери коксування 850-1100 °С. Спосіб виконують наступним чином. Беруть малометаморфізоване дрібне вугілля марок «Г» та/або «ДГ» (довгополум'яне газове) крупністю менше 3 мм, в кількості 75-98% від загальної кількості шихти, попередньо подрібнюють його на валковій дробарці, та остаточно подрібнюють на барабанній дробарці. Окремо подають перезбагачені відходи вуглезбагачення в кількості 2-25 % від загальної кількості шихти, змішують подрібнене вугілля з відходами вуглезбагачення, при цьому вміст в шихті Fe+Ca повинен бути не менше 0,8 %. Подрібнена шихта надходить по вугільних трактах 1 UA 107862 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 до принаймні однієї секції вугільної башти, під якою розташовані дозатори вологої вугільної шихти установки термічної підготовки шихти (УТПШ), де шихта нагрівається у висхідному потоці теплоносія до температури 150-220 ºС й надходить до бункера-накопичувача УТПШ. Нагріта шихта, через бункери-дозатори, транспортується до коксової батареї та завантажується до горизонтальних коксових печей, де коксується протягом 14-17 годин шаровим коксуванням, до досягнення температури за віссю камери коксування 850-1100°С. Кокс видається з камери коксування та гаситься мокрим способом, а потім подрібнюється у потоці й надходить на коксосортувалку, де відбувається відсів коксу крупністю менше 10 мм (коксовий дрібняк), а фракцію коксу ( в основному - кокс крупністю 10-60 мм) відвантажують споживачам. Спосіб підтверджується прикладами. Приклад 1 Вугілля марки "Г", що видобувають на шахті "Зарічна" (показники якості вугілля: вологість r d d d W = 8,2%; зольність A = 7,7%; вихід летючих речовин V = 40,8%; вміст сірки S t= 0,42%; товщина пластичного шару у=10 мм; вміст Fe+Ca = 0,91%) попередньо подрібнювали на валковій дробарці й направляли на остаточне подрібнення на молоткову дробарку, де подрібнювали до класу менше ніж 3 мм, та направляли на змішувальну машину. Окремо, іншим трактом, направляли перезбагачені відходи вуглезбагачення з такими показниками якості: r d d d вологість W = 12,0%; зольність A = 8,5%; вихід летючих речовин V = 27,1%; вміст сірки S t = 1,4%; товщина пластичного шару у =10 мм; вміст Fe+Ca = 1,14%). При цьому кількість вугілля марки "Г" складала 75 %, а кількість перезбагачених відходів вуглезбагачення -25 %. Після r змішувальної машини волога шихта мала наступні показники якості: вологість W = 9,2 %; d d d зольність A = 7,9 %; вихід летючих речовин V = 37,4 %; вміст сірки S t = 0,67 %; товщина пластичного шару у =10 мм; вміст Fe+Ca = 0,97 %. Отримана шихта транспортерами надходила до 3 й 4 секцій вугільної башти №2 ПАТ "Ясиновський коксохімічний завод", звідки вологу шихту за допомогою автодозаторів подавали до установки термічної підготовки шихти, де її висушували й нагрівали гарячими продуктами згоряння коксового газу до температури 200 °С. Після термічної обробки шихта надходила до бункера-накопичувача, та, через бункер-дозатор, вивантажувалась до вуглезавантажувальних вагонів й транспортувалась до горизонтальної коксової печі батареї №4, де нагріта шихта коксувалася протягом 17 годин шаровим коксуванням до температури за віссю камери коксування 1000°, після вивантаження з коксової печі, шихта гасилася мокрим способом, проходила подрібнення у потоці й надходила на коксосортування, де відбувався відсів коксу крупністю менше ніж 10 мм (коксовий дрібняк), а фракцію, що залишилася (в основному кокс крупністю 10-60 мм) відвантажували споживачам. r Отриманий кокс характеризувався наступними показниками якості: вологість W = 6,0 %; d d d зольність A = 11,5%; вміст сірки S = 0,79%; вихід летючих речовин V = 0,9%; реакційна 3 спроможність - 1,54см /(г▪с), механічна міцність - М25 = 76 %, М10 = 8,8 %. З показників якості отриманого відновника видно, що він має достатньо високу механічну міцність, яка досягнута за рахунок термічної підготовки шихти перед коксуванням, високу реакційну спроможність (реакційна спроможність звичайного коксового горіха не перевищує 0,9 см /г▪с) за рахунок використання у шихті значної кількості газового вугілля із заданими властивостями, низьку зольність, через те, що у шихті не використовують високозольні присадки для підвищення реакційної спроможності, низький вихід летючих речовин за рахунок достатньо високої температури коксування, при цьому, заготівельна вартість шихти значно нижче вартості шихти для виробництва доменного коксу за рахунок використання у складі шихти малодефіцитного газового вугілля й перезбагачених відходів вуглезбагачення. Приклад 2 Брали теж вугілля і ті ж перезбагачені відходи вуглезбагачення, що і в прикладі 1, проводили таку ж підготовку перед коксуванням, але кількість вугілля марки "Г" складала 98 %, а кількість перзбагачених відходів вуглезбагачення – 2 %. Отримали шихту наступної якості: r d d d вологість W = 8,3 %; зольність A = 7,7%; вихід летючих речовин V = 40,5 %; вміст сірки S t = 0,44 %; товщина пластичного шару у =10 мм; вміст Fe+Ca = 0,92 %. Отримана волога шихта проходила термічну обробку інертним теплоносієм до температури 200 °С, потім її завантажували до коксових печей, де вона коксувалася протягом 17 годин шаровим коксуванням до температури за віссю камери коксування 1050 ºС, після чого кокс вивантажували з печі, гасили мокрим способом та відправляли на коксосортування, де його r ділили на коксовий дрібняк і кокс. Отриманий кокс мав наступні показники якості: вологість W = d d d 6,0 %; зольність A = 11,7 %; вміст сірки S = 0,68%; вихід летючих речовин V = 1,0 %; реакційна спроможність - 1,68см/(г▪с), механічна міцність - М25 = 78 %, М10 = 8,2%. 2 UA 107862 C2 5 10 З представлених показників видно, що отриманий відновник має достатньо високу механічну міцність, високу реакційну спроможність, низьку зольність, низький вихід летючих речовин, що свідчить про гарну готовність коксу. Під час проведення дослідів було виявлено, що при підвищенні у шихті кількості перезбагачених відходів вуглезбагачення більше 25 % різко падає механічна міцність коксу, що може призвести до ускладнень при його видачі. Але додання до складу шихти хоч би 2 % відходів вуглезбагачення дозволяє знизити її заготівельну вартість і утилізувати відходи вуглезбагачення, попередньо їх збагативши. Кількість у шихті Fe+Ca0,8 % дозволяє правильно вибрати вугілля, тому що цей показник суттєво впливає на показник реакційної спроможності коксу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 1. Спосіб отримання високореакційного вуглецевого відновника, що включає складання шихти з дрібного газового вугілля і відходів вуглезбагачення, змішування шихти та коксування її у печах, який відрізняється тим, що як дрібне газове вугілля беруть малометаморфізоване газове вугілля крупністю менше 3 мм, в кількості 75-98 % від загальної кількості шихти, а як відходи вуглезбагачення - перезбагачені відходи вуглезбагачення в кількості 2-25 % від загальної кількості шихти, при цьому вміст в шихті Fe+Ca повинен бути не менше 0,8 %, а шихту, після змішування, термічно обробляють інертним теплоносієм до температури 180-220 °С. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що коксування ведуть у горизонтальних коксових печах. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що коксування ведуть шаровим коксуванням до температури за віссю камери коксування 850-1100 °С. 25 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3