- •1. Крупность угольных зерен как фактор регулирования процесса спекания.
- •2. Регулирование процесса спекания углей изменением скорости их нагрева
- •3. Нагрев углей под давлением и уплотнение угольной загрузки
- •4. Поверхностное окисление и гидрирование угольных зерен
- •5. Влияние внутрипоровой газообразной фазы
- •6. Роль органических и минеральных добавок
- •7.Применение нефтяных спекающих добавок в шихтах для коксования.
- •8. Роль мезогенных добавок в образовании структуры кокса.
- •Содержание:
7.Применение нефтяных спекающих добавок в шихтах для коксования.
Неудовлетворительное состояние сырьевой базы коксования,ее необеспеченность в перспективе спекающимися углями обусловили необходимость ускорения разработок и внедрения новых способов подготовки и коксования углей, позволяющих получать кокс требуемого качества из шихт по-ниженной спекаемости . Одним из таких способов является введение в шихту органических добавок нефтяного происхождения.
Целью настоящей работы явились крупнотоннажные испытания — изучение влияния нефтяных добавок на технологические и теплотехнические условия работы производства и получение партий' опытного кокса с оценкой его эффективности для доменного процесса. НПО «Коксохимия» и Днепропетровским коксохимическим заводом были проведены опытно-промышленные коксования; угольной шихты пониженной спекаемости с применением нефтяной спекающей добавки НСД-40; получено около 40 тыс т. кокса, который1 испытали в доменных печах Днепропетровского металлургического завода.
НСД-40 - твердый кусковой материал черного цвета без острогозапаха; добавка не смерзается при хранении в зимних условиях на открытом складе; производитель — Херсонский нефтеперерабатывающий завод.
Качество НСД-40 характеризовалось следующими показателями: влажность Wtr 7—12%; зольность Ad 0,6—0,8%; сернистость Std 2,39—2,74%; выход летучих веществ Vdaf 29—61%; спекающая способность по Рога RI 52—69; температура размягчения по КиШ 139—166°С.
Как видно, добавку характеризуют низкая зольность и повышенная сернистость. Выход летучих веществ и спекающая способность по Рога — показатели, от которых зависят термическая стойкость и спекающие свойства добавки, колеблются в широких пределах.
В опытно-промышленных испытаниях использовали угли, входящие в сырьевую базу завода (табл. 3). Работу выполняли в два этапа (сопоставительный и опытный периоды). Марочные составы шихт и их качество приведены в табл. 4. (Марочный состав шихты сопоставительного периода соответствовал плановой шихте предприятия, опытного — устанавливался полупромьшленными коксованиями в 350-кг печи Харьковского опытного завода.)
Применение
нефтяных спекающих добавок в шихтах
для коксования
Таблица 3.
ЦОФ |
Марка угля |
Технический анализ, % |
Пластометрия, мм. | |||||
Wrt |
Ad |
Sdt |
Vdaf |
x |
Y | |||
Стахановская |
Г |
8,7 |
7,3 |
2,00 |
34,4 |
38 |
12 | |
Дзержинская |
Ж |
8,3 |
7,3 |
1,99 |
29,2 |
15 |
22 | |
Пролетарская |
К |
8,6 |
8,6 |
2,04 |
22,1 |
16 |
15 | |
Узловская |
ОС |
10,4 |
7,7 |
2,04 |
19,5 |
16 |
10 |
Таблица 4.
Показатели |
Период испытаний | |
сопоставительный |
Опытный | |
Марочный состав шихты,% |
|
|
Г |
32 |
42 |
Ж |
36 |
16 |
К |
14 |
14 |
ОС |
18 |
18 |
НСД-40 |
- |
10 |
Технический анализ, % |
| |
Wrt |
9,3 |
8,9 |
Ad |
7,5 |
6,8 |
Sdt |
2,0 |
2,0 |
Vdaf |
31,6 |
33,7 |
Пластометрия, мм. |
| |
X |
32,0 |
28,0 |
Y |
15,0 |
16,0 |
Гранулометрический состав(%) по классам, мм. |
| |
>6 |
12,3 |
12,1 |
6-3 |
13,9 |
13,1 |
<3 |
73,8 |
74,8 |
Насыпная плотность, кг/м3 (массовые доли) |
699 |
691 |
«Опытная» шихта отличалась от «сопоставительной» повышенным содержанием (на 10%) газовых углей, пониженным-жирных (на 20%), участием НСД-40 (10%). Количество углей марок К и ОС было постоянным. Изменение марочного состава опытной шихты и введение нового компонента НСД-40 повлекли за собой и изменение ее качества: влажность снизилась на 0,4%, зольность на 0,7%, выход летучих возрос на 2,%, толщина пластического слоя – на 1мм. Сернистость той и другой шихт была примерно одинакова.
Применение добавки НСД-40 вызвало повышение степени измельчения шихты на 1%, ввиду того, что добавка представляет собой хрупкий кусковой материал.
В ходе испытания было выяснено, что происходит резкое увеличение усадки для кокса из шихты, содержащей НСД-40, в первые 3-3,5 ч. после загрузки. Вероятно, нефтяная спекающая добавка размягчилась при более низкой температуре, чем угольные компоненты шихты, обсмаливая их, делая более подвижными, а это способствует самоуплотнению шихты. Усадка коксового пирога опытного периода на 152 мм превысила усадку сопоставительного периода, что объясняется как применением спекающей добавки, так и повышенным содержанием в шихте доли газовых углей. Увеличение же усадки привело к заметному повышению температуры подсводового пространства, что не могло не сказаться на изменении качества химических продуктов коксования.
Так же, в ходе испытания, было выяснена неоднородность свойств НСД-40 (выход летучих веществ, характеризующий термическую устойчивость добавки, колебался в значительных пределах), а так же возможность неравномерного ее распределения в печной камере.
Характернристика кокса приведена в табл. 5.
Таблица 5.
Показатели |
Период испытаний | |
сопоставительный |
Опытный | |
Тех.анализ,% |
| |
Wrt |
4,8 |
4,5 |
Ad |
10,0 |
9,2 |
Sdt |
1,76 |
1,78 |
Гранулометрический состав металлургического кокса(%) по классам, мм. |
| |
>80 |
5,0 |
5,6 |
80-60 |
26,0 |
26,6 |
60-40 |
51,5 |
49,0 |
40-25 |
14,7 |
15,9 |
<25 |
2,9 |
2,9 |
Прочность кокса, % |
| |
M25 |
89,0 |
89,1 |
M10 |
5,9 |
6,0 |
Выход кокса, % |
78,4 |
76,9 |
Выход кокса по сортам,. % (массовые доли) |
| |
Металлургический (>25 мм) |
92,2 |
92,7 |
Орешек(25-10мм) |
2,9 |
2,9 |
Мелочь(<10 мм) |
4,9 |
4,4 |
Как видно, по качеству кокс опытного периода характеризовался понижнной зольностью и повышенным содержанием класса >80 мм. Механическая прочность коксов обоих периодов поддерживалась на одинаковом уровне и достигала эталонных значений, что являлось необходимым условием для оценки влияния введения добавки на последующий доменный процесс.
Анализ характера изменения показателей тонокй структуры вещества опытного кокса ( табл.6), а именно: повышенные значения действительной плотности и твердость, пониженные – удельного электросопротивления даёт основания для заключения, что при коксовании угольных шихт с добавкой НСД-40 структурно-химические превращения веществ органической массы протекают более глубоко, чем при коксовании без добавок. Так же добавка повлияла на реакционную способность кокса – она снизилась, несмотря на повышенное содержание в шихте опытного периода доли газовых углей.
Таблица 6.
Показатели |
Период испытаний | |
Сопоставительный |
Опытный | |
Плотность, кг/м3 |
| |
Действительная |
1897 |
1905 |
Кажущаяся |
1000 |
1004 |
Пористость, % |
53 |
47 |
Реакционная способность, см3/(г•с) |
0,30 |
0,25 |
Удельное электросопротивление, 10-6 Ом•м |
1133 |
958 |
Твердость, мг |
115 |
173 |