способ прокалки антрацита и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ прокалки антрацита, включающий его нагрев во вращающейся печи дымовыми газами, образующимися при сжигании топлива и выделяющихся летучих веществ, с последующей выдержкой в теплоизолированной камере, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности, снижения эксплуатационных и капитальных затрат и обеспечения глубокой прокалки, антрацит во вращающейся печи нагревают до 1200-1400^oС, помещают в теплоизолированную камеру и подвергают нагреву электрическим током до 1800-2000^oС с выдержкой при максимальном значении температуры в течение 1-3 ч.

2. Устройство для прокалки антрацита, содержащее вращающуюся печь с топливосжигающим и загрузочным устройствами и теплоизолированную камеру с разгрузочным устройством, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено токопроводящими электродами, расположенными по периметру теплоизолированной камеры, датчиком уровня прокаливаемого материала в теплоизолированной камере и регулятором синхронизации скоростей вращения приводов загрузочного и разгрузочного устройств и барабана вращающейся печи, при этом входы регулятора синхронизации соединены с датчиком уровня материала и выходом привода разгрузочного устройства, а его выходы соединены с входами приводов загрузочного устройства и вращающегося барабана печи и с входом привода разгрузочного устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению прокаленного антрацита в производстве угольных электродов, блоков, паст и других изделий, и может быть использовано в металлургической, нефтеперерабатывающей и коксохимической промышленности.

Известен способ прокаливания углеродсодержащих материалов с различным содержанием летучих, при котором две вращающиеся печи, работающие прямоточно, разгружаются в теплоизолированную камеру, снабженную разгрузочным устройством.

Указанный способ и устройство для его реализации по своей технической сущности наиболее близки к предлагаемому изобретению и приняты за прототип.

Известный способ-прототип осуществляется следующим образом.

Исходное сырье разделяют по фракциям и содержанию летучих соединений. В прямоточной печи прокаливают материал с содержанием летучих больше 5% и фракцию 6 мм, содержащую менее 5% летучих. В противоточной печи прокаливают материал с содержанием летучих менее 5% и крупностью + 6 мм. Нагретый в этих печах материал выгружают в теплоизолированную емкость, где выдерживают до завершения процесса прокалки, после чего охлаждают в нижней части емкости и выгружают.

Недостатком известного технического решения является то, что его работа возможна лишь при наличии двух углеродистых материалов с содержанием летучих как больше, так и меньше 5%

При производстве же угольной продукции предусмотрено использование антрацитов с содержанием летучих, не превышающим 3,5%

Кроме того, в известном решении, как и в любой вращающейся печи, невозможен нагрев свыше 1400-1450^оС и, следовательно, глубокая прокалка антрацита.

Кроме того, время выдержки материала в зоне высоких температур не регулируется, оно постоянно и определяется геометрическими размерами теплоизолированной части емкости. В связи с этим невозможно обеспечить оптимальное время прокалки, что также снижает прочность качество материала. Следует также отметить, что реализация прототипа требует больших капитальных затрат, так как необходимо строительство двух вращающихся печей.

Целью изобретения является увеличение производительности, снижение эксплуатационных и капитальных затрат и обеспечение глубокой прокалки антрацита.

Это достигается тем, что прокаливание осуществляется в два приема.

Антрацит прокаливают во вращающейся печи при температуре 1200-1400^оС теплом газов, образующихся при сжигании топлива и выделяющихся летучих веществ, перегружают в теплоизолированную емкость и подвергают глубокой прокалке нагревом электрическим током до температуры 1800-2000^оС с выдержкой в зоне высоких температур.

На первом этапе прокаливания во вращающейся печи удельное сопротивление антрацита (УЭС) снижается до 860-1000 Ом мм²/м за счет повышения плотности структуры, связанного с увеличением истинной плотности [3]

На втором этапе прокалки регулируют время выдержки антрацита от 1 до 3 ч, чем обеспечиваются глубокая прокалка и по- лучение термоантрацита с УЭС 750-770 Ом мм²/м.

Такой термоантрацит пригоден для использования на последующих технологических переделах с целью получения высококачественных угольных изделий.

На чертеже приведено устройство для осуществления способа прокалки антрацита.

Устройство состоит из вращающегося барабана печи 1, загрузочного устройства 2, топливосжигающего устройства 3, теплоизолированной камеры 4, разгрузочного устройства 5, водоохлаждаемого холодильника 6, токопроводящих электродов 7 и 8, расположенных по периметру теплоизолированной камеры 4, источника 9 высокого напряжения, датчика 10 уровня материала в теплоизолированной печи, регулятора 11 синхронизации, приводов 12, 13, 14 питателя загрузки, вращающегося барабана и разгрузочного устройства 14 соответственно.

Способ осуществляется следующим образом с помощью устройства, представленного на чертеже.

Материал (антрацит) с помощью загрузочного устройства 2 подается в футерованный барабан печи 1, по мере продвижения его по печи он нагревается теплом горячих газов, получаемых в топливосжигающем устройстве 3, подвергается прокалке при температуре 1200-1400^оС.

Нагретый антрацит перегружается в шахту теплоизолированной камеры 4, где нагревается дополнительно от источника 9 высокого напряжения (однофазного трансформатора) через токопроводящие электроды 7, 8 до температуры 1800-2000^оС и выдерживается в течение 1-3 ч.

Оптимальная выдержка времени материала при его прокалке в теплоизолированной камере 4 обеспечивается приводом разгрузочного устройства 14, которому задается необходимая скорость вращения. С помощью регулятора 11 синхронизации обеспечивается соответствующая скорость работы привода 12 загрузочного устройства, и оптимальное время пребывания материала в барабане вращающейся печи 1 обеспечивается воздействием на привод 13 вращающегося барабана печи. Возникающие при этом колебания уровня материала в теплоизолированной камере 4 измеряются датчиком 10 уровня и компенсируется путем коррекции скорости вращения привода 14 разгрузочного устройства около оптимального значения.

После выдержки антрацита в теплоизолированной камере он разгружается в водоохлаждаемый холодильник 6, где охлаждается до 80-100^оС и подается на дальнейшие технологические операции.

Табл.1 и 2 поясняют предлагаемое изобретение.

Нагрев антрацита во вращающейся печи осуществляют до 1200-1400^оС. Верхняя граница этого диапазона ограничена конструктивными и технологическими возможностями вращающейся печи, где нагрев выше 1400^оС невозможен.

Точное значение температуры определяют, исходя из физико-химических свойств антрацита. Если при нагреве до 1200^оС УЭС антрацита достигнет 1000 Ом м/мм², то температуру больше не повышают. Если при этой температуре УЭС остается выше 1000 Ом м/мм², то повышают температуру до 1400^оС, пока УЭС не снизится до 1000 Ом м/мм².

Для антрацита N 1 температура нагрева до 1400^оС, для антрацита N 2 до 1300^оС, для антрацита N 3 до 1200^оС.

Антрацит такого качества прокаливают, нагревая электрическим током до 1800-2000^оС с выдержкой в зоне высоких температур.

Выбор температуры прокалки и времени выдержки при этой температуре также зависит от физико-химических свойств антрацита и обусловливается необходимостью снижения УЭС готового продукта до 770 Ом м/мм².

Исходя из данных таблицы 2, антрацит N 1 прокаливают при температуре 2000^оС не менее 3 ч, антрацит N 2 в зависимости от достигнутой температуры прокаливают при 2000^оС 1 ч, при 1900^оС 2 ч, при 1800^оС 3 ч, антрацит N 3 при температуре 2000^оС прокаливают менее 3 ч, антрацит N 2 при температуре 1900^оС прокаливают 2 ч, а при температуре 1800^оС 3 ч.

Регулируя температуру и время прокалки в теплоизолированной емкости с учетом затрат на нагрев во вращающейся печи, добиваются минимальных суммарных затрат на получение продукции заданного качества, снижая эксплуатационные затраты.

Таким образом, устройство обеспечивает глубокую прокалку антрацита при температуре 1800-2000^оС с оптимальной выдержкой времени в теплоизолированной камере и барабане вращающейся печи. При этом обеспечивается высокая производительность, равная производительности вращающейся печи и превышающая производительность электрокальцинатора в 10-20 раз. Это связано с тем, что во вращающейся печи достигается удаление летучих соединений и соответствующее снижение УЭС от 100000 Ом мм²/м до 900-1000 Ом мм²/м. Дальнейшая прокалка антрацита в теплоизолированной камере путем пропускания электрического тока требует существенно меньших удельных затрат электроэнергии, чем обеспечивается высокая производительность.

Одновременно при этом снижаются эксплуатационные и капитальные затраты, так как в устройстве используется одна вращающаяся печь, а не две, как в прототипе.

В связи с тем, что токоподводящие электроды расположены по периметру теплоизолированной камеры на достаточно близком расстоянии друг от друга, обеспечиваются равномерный нагрев антрацита в камере и связанные с этим повышение качества и снижение расхода электроэнергии.