Легирующая присадка к коксовой шихте для производства металлургического кокса из твердых природных компонентов

Легирующая присадка к коксовой шихте может быть использована при производстве металлургического кокса. В качестве компонента, повышающего выход жидкой фазы и качество жидкоподвижных продуктов пластической массы коксуемой угольной шихты, используют сапромикситовый уголь, имеющий повышенное содержание липтобиолита - уголь Барзасского месторождения Кузбасса. В угле снижают содержание золы и пиритной серы, затем проводят ультратонкий помол до частиц размером 5-50 мкм, а в качестве компонентов, повышающих выход валового кокса, используют угли энергетических марок. Изобретение позволяет повысить эффективность коксохимического производства за счет увеличения прочности производимого кокса путем введения легирующей присадки в коксовую шихту.

 

Предлагаемое изобретение относится к коксохимической отрасли промышленности и может быть использовано при производстве металлургического кокса.

Коксовая шихта оптимального марочного состава включает коксующиеся угли, относящиеся к трем шихтовочным группам: спекающая основа (марки Ж, ГЖ) - 45%; коксовая присадка (марки К, КО, ОС) - 37,5%; отощающая присадка (марки КС, КСН, СС) - 17,5%. Фактический состав шихты на коксохимических предприятия России включает: спекающую основу (марки Ж, ГЖ) - 51,6%; коксовую присадку (марки К, КО, ОС) - 20,0%; отощающую присадку (марки КС, КСН, СС) - 25,1%, слабоспекающиеся угли (марки Г, ГЖО) - 3,3%. То есть явно выраженный дефицит углей, относящихся к группе коксовых присадок, компенсируют увеличением содержания углей других групп, а также добавкой четвертой группы, так называемой слабоспекающей. В связи с этим прочность российского кокса, используемого в металлургии, в среднем ниже, чем в странах Европы и США.

Известна присадка к коксовой шихте, состоящая из резиновой крошки (класс менее 2,5 мм, А^d=3-5%, V^daf=67-68%, S^d=1,3%), введение которой в угольную шихту в количестве 2-5% способствует увеличению выхода кокса класса +40 мм на 3-4%, +25 мм на 1,5%, содержанию серы на 0,02-0,04%.

При этом механическая прочность кокса возрастает на 0,8-0,9% [1]. Недостатками такой присадки являются:

- зависимость результатов работы коксохимического производства от состава резинотехнических изделий, поступающих на переработку для получения присадки;

- увеличение содержания серы в металлургическом коксе;

- трудоемкость и высокая энергозатратность стадии получения мелкодисперсной резиновой крошки.

В качестве прототипа принята присадка, вводимая в промышленную коксовую шихту и состоящая из нефтяных добавок, являющихся продуктами глубокой переработки нефтяных остатков методом замедленного коксования [2]. Введение нефтяных добавок в промышленную коксовую шихту повышает объем жидкоподвижной фазы пластической массы и вызывает эффект "обмасливания" компонентов коксовой шихты. Наряду с получением положительного эффекта от введения этой присадки в коксовую шихту, в частности увеличения прочности кокса на 0,5-1,2%, существуют и недостатки, это:

- хотя и незначительное, но все-таки увеличение содержания серы, что для металлургического кокса является большим недостатком;

- увеличение механической прочности кокса на 0,5-1,2% является недостаточным;

- нефтяную добавку затруднительно равномерно перемешать с промышленной шихтой, из-за чего вырабатываемый из такой шихты кокс не равномерен по прочности.

Эти недостатки снижают эффективность коксохимического производства, в частности при производстве металлургического кокса, одним из основных показателей качества которого является прочность, а увеличение содержания серы в металлургическом коксе оказывает отрицательное влияние на все последующие производства, в частности металлообработку, машиностроение и т.д. В настоящее время возможно быстрыми темпами осваивать месторождения природных полезных ископаемых, использование которых в коксовой шихте позволит повысить прочность производимого металлургического кокса.

Цель изобретения - повышение эффективности коксохимического производства, в частности производства металлургического кокса, за счет увеличения прочности производимого кокса путем введения легирующей присадки в коксовую шихту.

Поставленная цель достигается тем, что в присадке к коксовой шихте, содержащей компонент, повышающий выход жидкой фазы и качество жидкоподвижных продуктов пластической массы коксуемой угольной шихты, и другие компоненты, повышающие выход валового кокса, в качестве компонента, повышающего выход жидкой фазы и качество жидкоподвижных продуктов пластической массы коксуемой угольной шихты, используется сапромикситовый уголь, имеющий повышенное содержание липтобиолита, в частности - уголь Барзасского месторождения Кузбасса, а другие компоненты - это определенное количество углей энергетических марок.

Спекаемость углей обусловлена их способностью образовывать при нагревании пластическую массу вследствие химического и физико-химического взаимодействия всех угольных мацералов (витринита, липтинита и фюзинита) и продуктов их термической деструкции.

Основные свойства пластической массы определяются содержанием в ней жидкоподвижных продуктов и их качеством. Повышение содержания в углях липтинита способствует увеличению выхода жидкой фазы, при этом пластическая масса становится легкоподвижной и газопроницаемой. Это, в свою очередь, обеспечивает уменьшение вспучиваемости загруженной угольной массы при коксовании и получение более прочного кокса. Однако содержание липтинита в каменных углях большинства месторождений, как правило, не превышает нескольких процентов. Барзасский сапромикситовый уголь является естественным природным концентратом липтинита (содержание липтинита достигает 85-90%).

Проведенные опыты получения металлургического кокса, включающие формирование коксовой шихты с добавлением в нее легирующей присадки в количестве 7,5...10%, состоящей из сапромикситового угля Барзасского месторождения Кузбасса и энергетических углей недефицитных марок в количестве 10% (5% уголь марки Г₆ и 5% уголь марки СС), показали, что прочность на сжатие образцов металлургического кокса возрастает от трех до пяти раз. При этом сапромикситовый уголь, имеющий состав: W^a=0,3% (влага аналитическая), A^d=34,2% (зола сухой массы), V^dav=40,6 (выход летучих), R_o=0,3 (показатель витринита), L=85-90% (содержание липтинита), элементный состав сухой беззольной массы: С=85,1; Н=7,9; O=5,6; N=0,3; S=1,1, выраженный в процентах, сначала подготавливали снижением в нем содержания золы до 8,6-10,2% и пиритной серы, затем производили его ультратонкий помол до частиц размером 5-50 мкм. После этого сапромикситовый уголь перемешивали с углями энергетических марок и промышленной шихтой. При вводе легирующей присадки в промышленную коксовую шихту последнюю тщательно перемешивали на стадии еще до коксования. Результат, полученный по итогам коксования данной смеси, свидетельствует о том, что легирующая присадка в случае ее использования в качестве добавки к коксовой шихте может повысить эффективность коксохимического производства по следующим факторам:

- за счет ультратонкого помола сапромикситового угля и перемешивания его с промышленной коксовой шихтой оказалось возможным более равномерное распределение компонента присадки в объеме шихты, что привело к повышению эффекта «обмасливания»;

- сапромикситовый уголь в настоящее время не является ценным и дефицитным, добавка его в коксовую шихту снизит удельное содержание в ней углей более ценных и дефицитных марок, т.е. значительно снизит остроту дефицита марок углей коксующей группы;

- добавка сапромикситового и некоторых марок энергетических углей повысит прочность металлургического кокса и снизит стоимость его производства, т.е. позволит повысить эффективность коксохимического производства.

Кроме того, получение более прочного и дешевого металлургического кокса позволит получить положительный эффект в металлургическом производстве, в частности уменьшить удельный расход кокса при выплавке чугуна, увеличить объем доменной печи, а следовательно, повысить эффективность доменного процесса.

Источники информации

1. Страхов В.М., Кочкин В.В. Производство литейного кокса улучшенного качества из шихт с отощающими добавками / Современные проблемы производства кокса и переработки продуктов коксования // Доклады I Всероссийской научно-практической конференции 28 ноября - 1 декабря 2004 года, г.Заринск Алтайского края. - Барнаул: Изд-во «АДП», 2005. - с.32. (аналог).

2. Там же, с.30 (прототип).

Легирующая присадка к коксовой шихте для производства металлургического кокса из твердых природных компонентов, содержащая компонент, повышающий выход жидкой фазы и качество жидкоподвижных продуктов пластической массы коксуемой угольной шихты, и компоненты, повышающие выход валового кокса, отличающаяся тем, что в качестве компонента, повышающего выход жидкой фазы и качество жидкоподвижных продуктов пластической массы коксуемой угольной шихты, используется сапромикситовый уголь, имеющий повышенное содержание липтобиолита - уголь Барзасского месторождения Кузбасса, в котором сначала снижают содержание золы и пиритной серы, затем проводят ультратонкий помол до частиц размером 5-50 мкм, а в качестве компонентов, повышающих выход валового кокса - угли энергетических марок.