Способ получения восстановителя
Союз Советскик
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
4i
l г
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 190279 (21) 2733304/23-26 (51) M. Кд.
С 10 В 57/00 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) ПриоритетГосударственный комитет
СССР ио делам изобретений н открытий
Опубликовано 231081. Бюллетень No 39
Дата опубликования описания 2 3.1081 (53) УДК662. 749.2 (088 ..8) (72) Авторы изобретения
Г.И. Нечаева, И.Е. Сипейко, В.В. Позднев,i
A.Ø. Лукманов,. Л.И. Кутянин, Ю.A. Нечаев,1
3.К. Хангай и М.A. Хусаинов ! (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЯ
Изобретение относится к области получения восстановителя из кусковых углеродистых материалов, например из кусковых слабоспекающихся н неспекаю- щихся углей, и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности.
Известные способы получения восстановителя из кусковых углеродистых материалов основаны на их нагреве до определенной температуры со скоростью, при которой не происходит . существенного разрушения и растрескивания кускового материала, практически сохраняется его крупность и 15 исходный гранулометрический состав, чем обеспечивается получение восстановителя заданной крупности.
Из всех свойств восстановителя для различных технологических про- 20 цессов (химико-технологические, физико-химические, физико-механические, крупность) получение восстановителя требуемой крупности представляет наиболее сложную задачу, поскольку на этот показатель в наибольшей степени влияет скорость нагрева в отличие от других свойств, для которых определяющими оказываются свойства ис,ходного углеродистого материала (хи 30 мический состав, строение, структура, условия формирования), а влияние скорости нагрева сказывается в меньшей мере. Поэтому при получении восстановителя из определенного вида сырья в первую очередь возникает необходимость обеспечения заданной крупности. Для этого используется термическая обработка кусковых материалов со скоростью, не превышающей предельно допустимую. В силу специфических свойств углеродистых материалов эта скорость достаточно мала и тем меньше, чем выше крупность исходного материала.
Например, для слабоспекающихся отощенных углей при 700-8000С скорость нагрева составляет 2,0 град/мин для кусков крупностью 30 мм и
0,37 град/мин для кусков крупностью
70 мм.
Поскольку для различных производств требуется различная крупность углеродистых материалов, например
8-20, 5-25, 40-80, 70-120 мм и т.д., для получения определенной крупности готового продукта-восстановителя необходимо либо дробить до заданной
I крупности уголь до его термообрабстки и затем подвергать его нагреву
874745 со скоростью,.не превышающей предельно допустимую при заданной температуре, либо подвергать термообработке имеющийся исходный материал, а затем дробить готовый восстановитель до требуемой крупности. Первый способ препочтительнее, поскольку позволяет регулировать крупность более точно.
Известен способ получения восстановителя из кусковых неспекающихся и слабоспекающихся углей, согласно которому кусковой слабоспекающийся уголь определенной крупности нагревают до заданной температуры со скоростью, не превышающей предельно допустимую, т.е. со скоростью, обеспечивающей сохранение исходной крупности угля при термообработке, и получение заданной крупности восстановителя.
Для получения восстановителя заданного состава уголь дробят до определенной крупности и подвергают нагреву со скоростями, исключающими разрушение куска в процессе термообработки (1).
Однако для осуществления способа требуется специальное дробление угля с получением определенных классов крупности. Кроме того, процесс получения восстановителя длителен из-за низких скоростей нагрева углеродистых материалов при термообработке.
Цель изобретения — упрощение и удешевление способа получения восстановителя.
Цель достигается тем, что кусковой углеродистый материал нагревают со скоростью, обеспечивающей распад кусков исходного углеродистого материала на заданное количество кусков и определяемой в зависимости от круп ности исходного материала и заданной крупности восстановителя по формуле 0 9 — 1 1) К
1 (R) l п где С вЂ” скорость нагрева, град/час;
R — - радиус куска исходного материала, м;
n - -степень разрушения (количество образующихся кусков из исходного);
К вЂ” коэффициент термостойкости, зависящей от температуры и вида угля и определяемый по диаграмме, приведенной на графике, м /град.час.
На графике представлена эависимость коэффициента термостойкости К от температуры для двух типов углей, наиболее перспективных для получения восстановителя: кривая 1 для слабоспекающегося угля марки СС с выхоГ дом летучих веществ Ч вЂ” 18-25% и кривая 2 для тощего угля марки T с выг ходом летучих веществ V — 8-17.
d0
Коэффициент .К определяется для любого вида угля расчетным путем no i комплексу показателей (модуль упругости, предел прочности, усадка, температуропроводность).
Нагреву могут подвергаться как куски определенной крупности,так и уголь определенного гранулометрического состава.В последнем случае скорость нагрева устанавливают по наиболее крупным кускам в заданной смеси.
Известные способы получения восстановителя основаны на термической обработке путем нагрева кусковых углеродистых материалов до заданной температуры со скоростью, при которой не происходит разрушения и растрескивания кусков. Это вызвано тем, что при тепловом воздействии кусок или зерно угля расширяется при низких температурах и сокращается при более высоких. Поэтому кусковые углеродистые материалы сохраняют свою кусковатость лишь при определенных скоростях нагрева.
В связи с этим используют свойство углеродистого материала растрескиваться при нагреве сс скоростью, превышающей предельно допустимую, для дробления термообрабатываемого. углеродистого материала в процессе термообработки путем резкого увеличения скорости нагрева с тем, чтобы обеспечить распад кускового материала, причем распад на заданное количество кусков.
При нагреве углеродистых материалов с .различной скоростью,. превышающей предельно допустимую,. т.е. при различных перепадах температур по сечению куска, происходит распад его на разное количество кусков.
Исходя из этого, в качестве пара-, метра, позволяющего регулировать распад кускового материала, используют скорость нагрева кускового материала.
Требуемая скорость нагрева, необходимая для измельчения исходного материала до заданной крупности, зависит не только от крупности исходного углеродистого материала, но также от свойств исходного материала и получаемого восстановителя °
5 09 -11) K (R)a. и позволяет определить, скорость нагрева при коксовании углеродистых материалов, с помощью которой можно добиться распада углеродистого материала на заданное количество кусков и. тем самым добиться совмещения процесса и термообработки.
В таблице приведены данные, подтверждающие получение положительного эффекта при осуществлении нагрева углей со скоростью, определяемой по предлагаемой формуле и при отклонении от скорости рассчитанной. Взяты
874745
Требуемая крупность восст ановителя,мм
Крупность угля,мм
Скорость нагрева при температуре получения восстановителя 700 С мин
Марка угля содержание % класс, мм
Слабоспекающийся СС
20-25
4 0-50
20-25
20-25
20-25
20-25
20-25
90-95
90-95
75-82
40-43 90-95
70-76
С = 3,73
0,9 С = 3,36
0,8 С = 2,98
0 5 С = 1,86
1,1 С = 4,10
20-25. 1,2 С = 4,47
2 С = 7,46
20-25
20-25
20-25
20-25
20-2540
20-25
40-5.0
С = 9,87
0,9 С = 8,88
0,8 С = 7,90
90-95
90-95
75-80
40-45
90-95
Тощий Т
0,5 С = 4,93 20-25
1,1 С = 10,86
1,2 С = 11,84
2 С = 19,74
70-75
20-25
20-25
40 два типа угляг марки СС карьера им. 50-летия Октября Кузбасса, Как видно из таблицы, термообработка угля со скоростью, определенной по предлагаемому способу с отклонением на 310% позволяет получать восстановитель заданной крупности. При этом крупность восстановителя укладывается в заданные пределы на 90-95%, Большее отклонение от рассчитанной скорости приводит к получению восстановителя с крупностью, отличающейся от заданной в значительных пределах.
Пример 1. Исходный неспекающийся уголь марки СС (выход летучих веществ Ч = 24%, зольность 8%, крупность кусков 0,05 м) подают во вращающийся барабан в количестве 10 т/ч, туда же прямотоком подают газ-теплоноситель.
Требуется получить углеродистый материал .(термообработанный уголь)
Г с выходом летучих веществ V = 3-4%, реакционной способностью 1,41,7 млУг.с; электросопротивлением
Р = 1500 Ом.мм /м и крупностью 0,25 м
Заданные физико-химические свойства (Ч, К и g ) обеспечиваются при температуре получения восстановителя 750 С, газ-теплоноситель подаето ся с температурой 900 С.
Для получения крупности восстано вителя 0,025 м (т.е. п = 2), уголь (Ч = 22%), и уголь марки Т Куаснобродского разреза Кузбасса, (V =14%) .
Крупность полученного восстановителя
1 нагревают со скоростью, рассчитанной по формуле
К
С (-) п где К вЂ” коэффициент термоустойчивости для угля марки СС при
900 С (температура газа-теплоносителя), определяемый по графику (точка а ), рав45 ный О, 30 м /град. ч.
R=005м.
О 30 О 30 4 (0050 < 25. 102
480 град/ч или 8 град/мии.
С учетом возможного предела колебаний скорость нагрева может поддерживаться в пределах 7,2-8,8 град/минВремя нагрева для получения восстано55.вителя с температурой готовности
750 С вЂ” 1,5 ч. .А
В результате термообработки с определенной.по формуле скоростью получают восстановитель - кокс с вы ходом летучих веществ 3,5%, зольностью 10,3%, реакционной способностью
1,6 мл/r.с, электросопротивлением
2600 Ом.мм /м. Крупность восстановителя соответствует требуемой, верхний предел крупности не превы874745
30 шает 25 мм, механическое дробление не требуется.
Кокс по всем свойствам отвечает требованиям электротермических производств.
Пример 2. Условия термообработки к восстановителю аналогичны
5 примеру 1, но исходный неспекающийся уголь - марки Т (выход летучих веществ 13%, зольность 8,5%, крупность кусков 0,05 м) n = 2. Для обеспечения выхода летучих веществ в
tO восстановителе до 3-4% нагреть восстановитель достаточно до 450-500
Температура газа-теплоносителя 600 С.
Скорость нагрева составляет
0 84 0 84.4 15
0 080 1 28.10
2 — 1340 град/ч или 22,3 град/мин и может колебаться в пределах 2024-5 град/мин где К = 0,84 определен по графику для угля марки T и 60042С (точка Ь на кривой 1) . Время обработки 30 мин. .В результате получен восстановитель со свойствами,, полностью удов- 25 летворяющими требованиям электротермических производств V - 9 5%.
A — 10,2%; J = 1,34 10 Ом.мм /м.
Реакционная способность 2,1 мл/г.с.
Крупность восстановителя 92% класса 15-25 мм и 8% класса 0-15 мм.
Механическое дробление угля до термообработки.и восстановителя отсутствует.
Пример 3. На Волгоградском
3S прои з в одст в ен н ом объединении Химпром . .проведены опыты по получению восстановителя из углей марки Т Краснобородского разреза Кузбасса крупностью 13-50 мм во вращающемся су- 4О шильном барабане с нагревом угля дымовыми газами.
Скорость нагрева устанавливается выше предельно допустимой для кусков угля 40-50 мм и соответствует рас- 45 считанной по уравнению. уголь предварительному дроблению не подвергается.
Получают кусковой углеродистый материал требуемого гранулометрического gO состава с верхним пределом крупности
25 мм.После отсева класса 0-.5 мм в соответствии с технологическим регламентом получен углеродистый материал,соответствующий требованиям к восстановителям для электротермических фосфорных печей.
Испытания при 100%-ной замене производственного металлургического кокса полученным восстановителем показывают эффективность и возможность dO такой замены.
После классификации с отделением мелочи класса 0-5 мм восстановитель используется в электротермических печах.
Отсеянная мелкая фракция термообработанного угля может быть использована для агломерации фосфористых руд внутри фосфорного завода или отправлена на любые агломерационные предприятия.
Таким образом, предлагаемый способ получения восстановителя позволяет отказаться от стадии дробления и сепарации исходного углеродистого материала. Дробление по предлагаемому способу происходит во время коксования углеродистого материала засчет нагрева с определенной скоростью.
Способ позволяет получать восстановитель заданной крупности как из одной узкой фракции углеродистого материала, так и из материала широкого ситового состава.
Способ позволяет ускорить процесс термообработки и тем самым значительно упростить и удешевить процесс получения восстановителя, Время обработки восстановителя по сравнению с известным способом уменьшается в 510 раэ.
Таким образом, положительный -эффект изобретения складывается за счет уменьшения капитальных затрат, увеличения производительности агрегатов, уменьшения эксплуатационных затрат.
Применение изобретения позволяет получить восстановитель из слабоспекающихся и неспекающихся углей для
1 электротермических и других производств с меньшими затратами. Стоимость его на 10-15 р/т ниже стоимости промышленного кокса, производимого в настоящее время, и на 2,5/3 р/т ниже стоимости восстановителя, получаемого иэ слабоспекающихся и неспекающихся углей известными методами.
Формула изобретения
Способ получения восстановителя, преимущественно из кусковых слабоспекающихся и неспекающихся углей, включающий нагрев углеродистого материала, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью упрощения и удешевления получения восстановителя, исходный углеродистый материал нагревают со скоростью, .обеспечивающей дробление кусков материала и определяемой в зависимости.от крупности исходного материала и заданной крупности восстановителя по формуле. 08-1 ЦК и где С вЂ” скорость нагрева, град/час;
R - радиус куска исходного материала, м;
n - степень разрушения (количество образующихся кусков из исходного);
874745
45 Br 4ЖР
ТРФбфРЮФфэт C
Составитель P. Горяинова
Редактор Н. Данкулич Техред Ж.Кастелевич Корректор М. шараши
Тираж 551 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 9257/42
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
К - коэффициент термостойкости, зависящей от .температуры и вида угля и определяемый по графику, м /град.час.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Нечаева Г.И. и др. Отчет по
НИР Выявление ресурсов разработка способов получения и путей рационального использования кокса и углей для удовлетворения нужд недоменных производств. Свердловск, фонд ВУХИН, 1976, с. 150 (прототип).
