Вугілля - одна з найважливіших промислових сировинних матеріалів. В основному він служить паливом. Це джерело теплової та похідної механічної або електричної енергії. Сьогодні паливо переробляють хімічно шляхом газифікації, карбонізації та гідрування. Газифікація проводиться в генераторах усіх типів і на газових установках. Карбонізація побічним газом проводиться або при високих температурах (карбонізація), або при середніх і низьких температурах (відновлення ненагрітих смол).

вплив

Хоча в даний час застосовуються кращі процеси для отримання електроенергії на атомних електростанціях, які працюють дешевше, ніж на гарячих та гідроелектростанціях, вугілля залишатиметься найдоступнішим джерелом енергії ще дуже довго.

З точки зору металургійного виробництва, вугілля досі є незамінною сировиною для виробництва доменних печей та ливарного коксу, що є важливим для виробництва чавуну та чавуну.

Коксування властивостей вугілля

З технологічної точки зору надзвичайно важливу групу властивостей деяких видів кам’яного вугілля складають т. Зв властивості коксування. Вони проявляються як зміна маси вугілля при температурах 350 - 500 ° С, коли при нагріванні без доступу повітря вугілля спочатку розм'якшується, а потім утворюється твердий спечений залишок коксу.

Відповідно до характеру змін маси вугілля ми розділяємо властивості коксування на такі групи:

а) Зміна стану вугільної маси характеризується спіканням та пластичністю вугілля.

б) Зміна обсягу вугільної маси характеризується розширенням, набуханням, розширенням і стиском.

в) Зміна ваги визначається процесом дегазації.

Спікання та пластичність

Спікання - це здатність вугілля утворювати міцно спечений кокс під час коксування. Тому це основна умова придатності вугілля для коксування. Спікання є результатом багатьох складних фізико-хімічних процесів, що відбуваються в діапазоні температур 350 - 500ºC, тобто від початку розм'якшення вугілля до утворення напівкоксу.

Умовою спікання є пластичність вугілля. Деякі компоненти вугілля розм'якшуються або плавляться при нагріванні без доступу повітря, одночасно змочуючи нерозм'якшувальні компоненти.

У міру подальшого підвищення температури плавлення утворюється спечений напівкокс, з якого подальша дегазація утворює кокс. Чим більший діапазон температур між початком та кінцем пластичності, тобто чим ширший діапазон пластики, тим вища швидкість спікання вугілля, оскільки вугільна маса має більше часу для переплавлення. Середньовугільне вугілля із вмістом від 24 до 28% летких речовин має найширшу палестинську зону.

Спечене вугілля може бути лише тим, яке переходить у пластичний стан. Однак не все вугілля, що виявляє пластичність, потрібно спікати. Наприклад, вугілля з високим вмістом летких речовин, легкоплавкі компоненти якого дуже вузькі в вузькому діапазоні температур у пластичному стані, не утворює однорідного розплаву з нерозм'якшуючими компонентами, і тоді утворюється непрожарений залишок коксу.

Для оцінки вугілля на основі результатів визначення спікання та пластичності важливо знати, що вугілля, яке тривалий час зберігалося або іншим чином піддавалося більш інтенсивному оксигенуванню, відповідно. вугілля, яке протягом декількох годин нагрівалося до 200 ° C, втрачає свою пластичність і злежування.

Вплив підготовки партії на якість коксу

На сьогоднішній день виробництво коксу може базуватися на раніше відомих коксоутворюючих властивостях окремих видів вугілля, беручи до уваги оптимальний розмір зерна та вологи для періодичного змішування.

Шихта складається з взаємодіючих видів вугілля, скоригованих з урахуванням зернового складу, щоб взаємний контакт окремих зерен вугілля різних типів був якомога більшим, і в той же час загальний розмір зерна шихти забезпечував його максимальний об'єм щільність.

Окрім вирішальних властивостей коксування, звичайно, розмір зерна та щільність замісу, надані технологією замісу, мають значний вплив на хід процесу карбонізації та кінцеву якість коксу.

Деталізація партії

В практичній практиці розмір зерен вугільної шихти, як правило, визначається кількістю менше 3 мм. Сипуча партія готується з чіткістю помелу на 75 - 85% нижче 3 мм, ущільнена партія - вище 90%. Для більш точної орієнтації необхідно доповнити цю інформацію фракцією фракції менше 0,2 мм, яка не повинна перевищувати 15%, і фракцією зерен вище 5 мм, що становить макс. 4 - 8%. Чим менше зерен містить вугілля, тим дрібніше воно подрібнене і чим менше найменших зерен воно містить, тим ніжніше воно розмелене.

Вплив розміру зерен на об'ємну щільність партії проявляється в об'ємній експлуатації і показано разом із впливом вологи на рис. 1.

Щільність партії

Щільність партії виражається масою сухого вугілля в кг, що міститься в 1 м3 в просторі камери. З уже згаданого рис. № 1, що виражає залежність щільності партії від вологи та розміру зерна, видно, що мінімальна насипна щільність знаходиться при вмісті води від 8 до 10%. Чим дрібніше мелене вугілля, тим менша насипна щільність. Шляхом дрібного помелу насипна щільність збільшується, оскільки зерна вугілля краще заповнюють простір. Попередній розігрів шихти, використання масел або інших рідин з низьким поверхневим натягом як змочувальних речовин також сприятливо впливають на збільшення об'ємної щільності шихти. Чим нижчий поверхневий натяг змочувальної рідини, тим вища насипна щільність може бути досягнута.

Доменний кокс

Доменний кокс становить до 75% кальцинованого коксу і є найважливішим продуктом коксохімічних заводів. В основному він виробляється в батареях з пухким або ущільненим зарядом із вугільних сумішей з часткою від 15 до 25% і більше якісного коксового вугілля при температурі нагрівання 1300 - 1350ºC.

Роль коксу в доменній печі полягає в забезпеченні теплової енергії для отримання температури, необхідної для прямого і непрямого відновлення руди, і для карбуризації відновленого заліза. На додаток до функції палива, кокс у доменній печі також виконує функцію відновника, оскільки вуглекислий газ, що утворюється при спалюванні коксу, реагує зі світиться коксом, утворюючи оксид вуглецю згідно з рівнянням

А це зменшує оксиди заліза з руд, коли вони проходять через піч. Тому доменний кокс повинен мати певну реакційну здатність.

Питання якості доменного коксу широко розголошується у зв’язку із зусиллями доменних печей активізувати процеси виробництва доменних печей, пов’язаних із зменшенням питомої витрати коксу на тонну чавуну та підвищенням продуктивності при одночасному поліпшенні якості виробленого чавуну . Розробка вимог до якості доменного коксу була складною, і на сьогоднішній день в деяких деталях не вдалося уніфікувати та точно визначити вимоги до найважливіших властивостей коксу, бажано з точки зору міцності та гранулометричного складу .

З показників якості вугілля граничний вміст компонентів баласту досить рівномірно виправданий, тобто води, золи, сірки або фосфору, що також підтверджується експериментально доведеним впливом на показники ТЕ доменних печей.

Вплив зольності, що проявляється збільшенням кількості шлаку та погіршенням теплового балансу, кількісно визначено кількома авторами, як і ефект сірки. Збільшення зольності на 1% спричиняє зниження продуктивності печі на 2%, для сірки зменшення на 0,1% збільшує продуктивність на 1,5% та зменшує питому витрату коксу на 1,5%.

Що стосується механічних властивостей та гранулометрії коксу, вимоги до оптимального розміру зерна в даний час зосереджені, і його числове визначення не є однорідним. Однак, в принципі, необхідно отримати оптимальний розмір зерна коксу для кожної печі окремо, відносно розміру зерен агломерату, гранул та сортованої руди, враховуючи також скорочуваність руди.

Основним аспектом оцінки оптимального розподілу часток коксу є досягнення найбільш сприятливих умов для інтенсивного потоку газу по всій доменній печі, з особливою увагою до рівномірного розподілу газових потоків у радіальному напрямку. Головною передумовою досягнення цього стану є підтримка достатньо великих зазорів між окремими шматками партії, дотримуючись законів хімічної кінетики. Іншими словами, з точки зору газового потоку вигідною була б велика грудка, з точки зору вимог до високих швидкостей реакції, навпаки, невелика партія є найбільш вигідною.

Вимоги до міцності та стійкості до стирання коксу постійно зростають, особливо у зв'язку зі збільшенням корисного об'єму доменних печей.

Висновок

Оскільки в багатьох країнах поставки коксівного вугілля для виробництва коксу обмежені або бракують, у великих доменних печах необхідно використовувати кокс з меншими значеннями. Тим більше, що тим не менше, необхідна максимальна стабільність усіх якісних параметрів коксу. Постійно знижені якісні параметри коксу менш шкідливі, ніж в середньому більш сприятливі, але коливаються.