Способ получения термоантрацита

 

Изобретение относится к производству углеродных материалов, например термоантрацита, и может быть использовано в коксохимической, электродной и других отраслях промьгашениости,. где возникает необходимость нагрева материалов с высоким содержанием углерода. Для повьшения качества и выхода термоантрацита предложенный способ включает нагрев кускового антрацита при пропускании через него электрического тока до 1000 С со скоростью 29-33 град/мин,в интервале 1000-1300°С со скоростью 15- 25 град/мин и в интервале 1300- 1500°С - со скоростью 10-15 град/мин. 4 табл., 1 ил. о Ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН 511 4 С 10 Ь 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4179213/23-26 (22) 09.01.87 (46) 15.09.88. Бюл. У 34 (71) Украинский научно-исследовательский углехимический институт (72) С,А.Слободский, М.Г.Борзых и Ю.В,Зингерман (53) 661.666.1 (088.8) (56) Горбанева Л.В. и др. 0 технологических свойствах антрацита Ургунского месторождения. - Цветные Металлы, 1983, У 1, с. 50" 51.

Авторское свидетельство СССР

9 817050, кл. С 10 В 49/02, 1981.

Прокалочные печи электродной про-, MbllIUIeHHocTH — Металлургия легких металлов. М.: ЦвеФметинформация, 1963, с. 5,53-57.

„„Я0„„14235?7 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОАНТРАЦИТА (57) Изобретение относится к производству углеродных материалов, например термоантрацита, и мажет быть использовано в коксохимической, электродной и других отраслях промьппленности,, где возникает необходимость нагрева материалов с высоким содержанием углерода. Для повьппения качества и выхода термоантрацита предложенный

"пособ включает нагрев кускового антрацита при пропускании через него электрического тока до 1000 С со скоростью 29-33 град/мин,в интерва- ле 1000-1300 С " со скоростью 1525 град/мин и в интервале 1300-" c

1500 С вЂ” со скоростью 10-15 град/мин. о ®

4 табл., 1 ил.

Изобретение относится к производству высокоуглеродистых материалов, например термоантрацита, и может быть использовано ь коксохимической,.

s!..ектродной и других отраслях промытннасти, где so=-. икает необходи мость нагрева материалов с высоким содержанием угл рода.

Цель изобретения — повышение качества (снижение удельного электро сопротивления, выход крупных фрак ций, повышение твердости) и выхода термоантрацита.

На чертеже представлена закрытая шахтная печь для осуществления предлагаемого способа, продольное сече- ние.

Закрытая шахтная печь содержит последовательно установленные бункер 1 для подачи кускового антрацита в вертикальную шахту 2, горизонтально установленные электроды 3-5 для ! электронагрева антрацита в трех тем-". пературных зонах (до 1000 С, в ин- 25 тервале 1000-t300 и 1300-1500 С) и средства для охлаждения и непрерыв-! ной выгрузки термоантрацита из печи (не показаны).

Электронагрев осуществляют при независимом электропитании каждой пары токоподводящих электродов. Напряжение в процессе термообработки материала регулируют в пределах 30-90 В при плотности ток" 0 8-1,1 А/см .

Пример. В качестве исходного сырья используют антрацит обогатительной фабрики "Кураховская" крупностью 6-13 км,имеющий следующую качественную хар:-ктеристику:

Влажность,7 0,91

Зольность„ А, Е 3 37

Выход летучих, 7 1,80

Соцержание серы, la 0,78

Плотность, г/см- 1,6192

Удельное электрическое сонрo ив.-6 ление, УЗС, Ом м 4500 10

Твердость по УХИНу, мг 26

В шахтную печь (см. чертеж) непрерывно подают 10 кг/ч антрацита с вышеуказанной характеристикой. Злектро:нагрев осуществляют при напряжении

30 В и плотности тока О,Р> A/ñè в трех температурных зонах:

Х эона .» »до 1000 С со скоростью

3 1, 5 С/мин

II зона — до 1300 С со скоростью

20 С/мин

III зона — po 1500 С со скоростью

15 С/мин

При этом расход электроэнергии составил 0,63 кВт.ч/кг.

Полученный термоантрацит характеризуется следующими показателями:

УЗС 10, Ом-м 975

Выход сграфиченного материала Отсутствует

Выход крупного материала (более 3мм),Ж 98,3

Для определения влияния скорости нагрева антрацита до различных температур и выбора предельных значений были проведены опыты, в которых антрацит непрерывно нагревают с раз-. ,пичной скоростью до 1000, от 1000 ,цо 1300 и от !300 до 1500 С, причем скорость нагрева в каждой серии опы-тов изменяют на одном из трех уровней нагрева при сохранении постоянной оптимальной средней скорости нагрева на двух других уровнях термообработки„Полученные результаты приведены в табл. 1.

Из приведенных данных видно, что в первой серии опытов изменяют .скорост в пределах 25-37 С/мин при нагреве антрацита до 1000 С, сохраняя посто" янной скорость 20 С/мин при нагреве от 1000 до 1300 С и 12„5 C/Mèí— от 1300 до 1500 C.

Во второй серии опытов изменяют скорость (15-25 С/мин) при нагреве антрацита от 1000 до 1300 С, сохраняя постоянными скорости 31,5 и

12,5 С/мин при нагреве до 1000 и от

1300 до 1500 С соответственно.

В третьей серии переменной была скорость (1-30 С/мин) при нагреве антрацита от 1300 до 1500 С при гос=О тоянной скорости нагрева до 1000 С31,5 С/мин н от 1000 до 1300 С

20 С/мин.

Из приведенных в табл.i результатов можно сделать следуюши,"= выводы.

).раницы Оптимальнои скорости наг рева до 1000 С лежат в пределах 2933 С/мин (опыты 3"5) при среднем значении 31,5 С/мин, оптимальные скоросо ти нагрева от i000 до 1300 С составляют 15-25 С/мин (опыты 10-12) при среднем значении 20 С/мин и при нагреве от 1300 ро 1500 С вЂ” 10-15 С/мин (опыты 17-18) при среднем значении

12 5 С/мин.

Термообработка антрацита при укаt. занных граничных скоростях нагрева

1423577

4 обеспечивает получение продукции при расходе электроэнергии близком к расчетному (около 0,63 кВт ч/кг), с

УЭС, соответствующим требованиям стандарта (971-978 10 Ом м), выход

-6 5 крупного материала составил 98,398,5%, а сгра<Ьиченный антрацит (брак) отсутствует.

Изменение скорости нагрева в сторону нижних значений указанных границ (опыты 1-2,8-9, 15-16) приводит к ухудшению показателей процесса, снижению качества и выхода целевого продукта. Расход электроэнергии возрастает до 0,71-0,75 кВт ч/кг, УЭС до

1005-1028 ° 10 Ом-м, выход крупного материала снижается до 97,6-98,0% °

Кроме того, уменьшение скорости нагрева материала приводит к падению производительности процесса и резко ухудшает его технико-экономические показатели.

Еще более резко ухудшаются показатели процесса при превышении верхнего 25 граничного предела скорости нагрева.

Из данных табл.1 видно, что при скорости 35 C/ìèí (опыт 6) при нагреве до 1000 С, при скорости 30 С/мин (опыт 13) и 20 С/мин (опыт 19) при нагреве от 1000 до 1300 и от 1300 о до 1500 С отмечен выход брака (1,5-3,8%), содержание которого резко возрастает при дальнейшем повышении скорости нагрева (до 4,2-8,4% в опытах 7,14,21). Ухудшаются и другие показатели: повышается расход элект" . роэнергии и снижается выход крупного материала в результате .ухудшения ме- ханических свойств перегретого термоантрацита.

Для возможности сопоставительной оценки полученных результатов по предлагаемому способу проводили также нагрев антрацита по известному способу, принятому в качестве прототипа. Причем термообработку антрацитов во всех опытах проводили в сопоставимых условиях.

В табл.2 показаны результаты тер-мической обработки антрацитов различными способами. Видно, что все показатели, полученные при термообработке антрацита по предлагаемоиу способу, выше в сопоставлении с результатами термообработки по прототипу.

Пс предлагаемому способу при общей продолжительности процесса термообработки, незначительно превышающей

1 0 ч, получен материал с УЭС, удовлетворяющим требовлнням стандарта (968 10 Ом ° м) .

Термообработка антрацита по прототипу (в сопоставимых условиях) не позволила получить конлиционный продукт, так как его удельное электросопротивление (1200 10 Ом м) значительно ниже требований стандарта на этот вид продукции.

Принятый в предлагаемом способе: режим нагрева обеспечил ведение процесса без перегрева материала, о чем свидетельствует отсутствие сграфиченного материала, Содержание сграфиченного антрацита (брака) по прототипу 14% и объясняется высокой плотностью тока (до 3,2 .Р/см ) на электродах.

Угар антрацита по прототипу составил 7%-. и всего 4% по предлагаемому способу, причем в последнем случае, главным образом, за счет неизбежной потери летучих веществ.

Механические свойства термоантрацита, полученного по предлагаемому способу, на 36 и 24 мг выше в сопоставлении с качеством термоанатрацита, полученного по прототипу.

Ухудшение механических свойств антрацита из-за неравномерного нагрева при обработке по прототипу привело к увеличению выхода мелочи (класса — 3 мм) на 3,6%, в то время как термообработка антрацита по предлагаемому способу позволила снизить выход мелочи на О 9%.

В результате термообработки антрацита по предлагаемому спосЬбу выход составил 96%, в то время как по прототипу он на 17% ниже и равен 79%.

Была проведена термообработка антрацита по предлагаемому способу и прототипу и отобраны последовательно с определенным интервалом пробы термоантрацита для последующего измерения УЭС и механических свойств.

Результаты этих измерений приведены в табл.3 и свидетельствуют о высокой равномерности свойств термоантрацита, полученного по предлагаемому способу.

Видно, что отклонение удельного электросопротивления проб от среднего значения 963 10 Ом м незначительно и не превышает допустимое расхождение между результатами па1423577

Таблица 1

УЭС 10, Выход

Ом м сграфиченного

Серия опы тов

Выход к1;упного (более Зм««, «материала;

% расход электроэнергии, кВт ° ч/кг материала, %

0,75 1028

0,71 1005

0,0

97,7

0,0

97,9

29

96

О 63 сЭ

974

О,О

98,4

О О

98,3

20 :,65

О,,О

12„5

0,70

12„5

980

4,2

31,5

0,74 1012

0,70 1008

0,63 «974

0,0

12„5

0„0

1Î

12„5

98,5 рал««альных измерений УЭС. Высокая равномерность свойств термоантраци-а по предлагаемому способу подтверждается и результатами измерения твер,qo;".òè, численные значения которой ле" жа": в пределах 119- 25 мг. ! з данных табл.З видно, что ка чество термоантрацита, полученного

;«to прототипу, крайне неоднородно.

Наряду с высококарбонизованным пере". . "ретым термоантрацитом, имеющим низ;-;.ое удельное злектросопротивление и твердость {пробы 1, 2, 3, 8), отмечена проба (5) с очень высоким злек.; тросопротивлением -- 5600 10 Ом м, что свидетельствует о недостаточной степени термической обработки антрацита.

Наличке перегретого материала с низким показателем механической прочности и неравномерный нагрев антрацита (по прототипу) приводит к образованию большо"î количества малопригодных для последующего использования мелких фракций материала.

В табл.4 показано влияние способа термической обработки,на выход термоантрацита крупностью менее 3 мм.

Средняя скорость термо-обработки антрацита, О

C/Mèí, при нагреве

Г цо 1000 С «от.1000 от 1300 а ««о 1 - ОО С 1500 С

Из приведенных данных видно, что термообработка по предлагаемому способу привела к снижению выхода класса 3-1 мм с 2,0» до 1,86%, а пыли (1-0 мм) — с 1,45 до 0,76%, суммарный выход фракций мене- 3 мм снизился с 3,5 до 2,62%.

В то же время при термообработке антрацита по грототипу выход класса крупностью 3-1 мм вырос до 3,3%, а содержание пыли (класс 1-0 мм) и суммарный выход класса З-О мм увеличился более, чем в 2 раза.

Ф о р м у л а изобретения

Способ получения термоантрацита„

"б включающий нагрев антрацит". до 1500 С при пропускании через него электри*. ческого тока, о т л и ч а ю щ и и с;. тем, что, с целью повышения качества и выхода термоантрацита, ведут нагрев до 1000 С со скоростью 29о

33 град/мин, в интервале 1000-1300 Ссо скоростью 15-25 град/мин и в ин, о тервале 1300-1500 С вЂ” со скоростью

10-*15 град/мин.

1423577

Серия опыУЭС 10, Ом м

Средняя скорость термообработки антрацита, о

С/мин, при нагреве

Опы

Выход сграфиченного тов материала, 7. о 1000 С от 1000 от 1300 до 1300 С 1500 С

31,5

12,5

0,0

98,3

31,5

12,5

0,0

98,3

31,5

12,5

2,6

98,0

31,5

12,5

96,9

6,0

31,5

0,74 1005

О, 71 1000

0,0

97,9

31,5

0,0

98,0

31,5

10

0,65

986

0,0

98,4

31,5

15

0,63

975

0,0

98,3

971

31,5

20

0,69

98,1

20

31,5

О, 73

978

3,8

97,0

31,5

30

0,82

983

96,4

Таблица 2

Результаты термообработки

Способ термообработки тель ть мооб

С 10

Ом м вердост о УХИН> мг

В од целе-.

Раскоп элект-.

Угар > тносительное нэенение выхода ласса -3 >о>,(ябс)

К отки

sara роэнергии, кВт ° ÷7к продукта, I олъ>ве меньае

968 0,0 4,0 125

0,9 630

96,0

1500

Предлагаемьа1

1-2

79,0

Прототип 1500 24,0

640 I 02 1200 14>0 7>0

79 3,6

Колеи ная т перат терно работ

Средняя ско рость термооб работки

С/мин

31,5 до

1000 С

20,0 от

100r> до

1300 С

12,5 от

1300 до

1500 С расход электроэнергии, кВт ч/кг

0,63 975

0,64 978

0,67, 980

0,78 987

Продолжение табл. 1

Выход крупного (более 3 им) материала, Ж

1423577

Проба

Показатели качества

-6

Удельное электросопротивление (УЭС). 10

AM eH

Твердость по УХИН, мг

Предлагаемый спосо

Прототип

Предлага- Прототип емый

0,4

968

-700

780

-706

О,!

960

120

960

782

121

1267

960

123

5600

970

955

1300

115

-730

0,2 1440.! 115

-365

102

Таблица 4 ! »

Вьглод класса, 7

Термоантрацит

Исходный антрацит по прототипу по предлагаемому .лособУ

3,30

3,84

2,62

3-0

Измеренное по ГОСТ

4668-75

10 960

Срознэ 963

Отклоне" ние от среднего значения (йбс) Крупность

Ыласса, мм

Измеренное по

ГОСТ

4668-75

Отклонение от среднего. значения (абс) -213

+4120

-180!

О

Таблица 3

t J

1423577.

Составитель Т.Ильинская

Техред Л.Олийнык Корректор М. Васильева

Редактор H.Kèøòóëèíåö

Тираж 464 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб...д. 4/5

Заказ 4605/29

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4