способ формирования шихты для производства металлургического кокса из твердых природных компонентов

Формула изобретения

Способ формирования шихты для производства металлургического кокса из твердых природных компонентов, включающий формирование шихты из углей жирных, газово-жирных, коксовых слабоспекающихся, отощенно-спекающихся и спекающей добавки, отличающийся тем, что в качестве спекающей добавки используют сапромикситовый уголь Барзасского месторождения Кузнецкого угольного бассейна, в котором сначала снижают содержание золы и пиритной серы, затем производят ультратонкий помол до частиц размером 5-50 мкм и равномерно перемешивают с другими компонентами, добавляя угли энергетических марок.

Описание изобретения к патенту

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% [1]. Фактический состав шихты на коксохимических предприятиях 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.

В качестве прототипа принят способ формирования коксовой шихты для получения прочного металлургического кокса, включающий смешение в определенных пропорциях следующих компонентов: жирные (Ж) и газово-жирные (ГЖ) угли (спекающая основа); коксовые (К), коксовые отощенные (КО) и отощенные спекающие (ОС) (коксовая присадка); спекающую добавку и угли отощающей присадки [2]. Наряду с положительным эффектом - увеличение прочности металлургического кокса, этот способ имеет недостаток, а именно в качестве спекающей добавки используются отходы пластмасс, состав которых не является постоянным. В связи с этим качество металлургического кокса ставится в определенную зависимость от качества используемых отходов химического производства. Тогда как в настоящее время возможно быстрыми темпами осваивать месторождения природных полезных ископаемых, использование которых позволит повысить качество производимого металлургического кокса.

Цель изобретения - повышение эффективности коксохимического производства, в частности производства металлургического кокса, за счет увеличения его прочности на основе формирования коксовой шихты из твердых природных компонентов, в частности углей менее ценных марок.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем формирование шихты для получения металлургического кокса из углей жирных, газово-жирных, коксовых слабоспекающихся, отощенно-спекающихся и спекающей добавки, в качестве спекающей добавки используют сапромикситовый уголь Барзасского месторождения Кузнецкого угольного бассейна, в котором сначала снижают содержание золы и пиритной серы, затем производят ультратонкий помол до частиц размером 5-50 мкм и равномерно перемешивают с другими компонентами, добавляя некоторое 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 легко подвижной 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 включением сапромикситовых углей в качестве спекающей добавки и некоторых марок энергетических углей показали, что при определенном содержании сапромикситовых углей в коксовой шихте прочность металлургического кокса возрастает до пяти раз.

Например, исходный сапромикситовый уголь зольностью 26,5-34,5% дробили до фракции < 1 мм и обогащали последовательно промывкой в струе воды (принцип гидросайзера) и разделением в тяжелой среде. Зольность угля снижали, таким образом, до 9,5-10%. Общее содержание серы в исходном образце составляло 0,7-1,1%, в том числе: 65% - органической, 28% - пиритной и 7% - сульфатной. После обогащения общее содержание серы в образцах практически не менялось, однако представлена она почти на 100% органической.

Далее производили ультратонкий размол сапромикситового угля до частиц размером 5-50 мкм и равномерно перемешивали его с промышленной коксовой шихтой с добавлением некоторых марок энергетических углей.

Лабораторное коксование проводили следующим образом. В цилиндрические стаканчики из нержавеющей стали (толщина стенки 1 мм) диаметром 50 мм и высотой 70 мм поместили 75-80 г шихты, слегка уплотнили постукиванием и сверху наложили штемпель массой 850 г для создания избыточного давления 0,04-0,05 кг/см². Стаканчики нагревали в муфельной печи от комнатной температуры до 1000°С со скоростью 1,5-2,0 градуса в минуту. Общее время коксования составило 9,5-10 часов. После чего коксовые брикеты подвергли мокрому тушению водой и испытанию на ручном гидравлическом прессе. В качестве характеристики прочности коксовых брикетов оценивали среднюю прочность на одноосное сжатие 3-4 образцов.

Результаты испытаний с различным количеством вносимых в исходную шихту энергетических марок углей (Г и ОС) крупностью 0-3 мм и добавки сапромикситового угля (СУ) сведены в таблицу.

Прочностные характеристики коксовых брикетов
№ п/п	Шихта	Прочность на сжатие, кг/см 2
1.	Исходная шихта - промышленная шихта Кузнецкого металлургического комбината	3,5-5,5
2.	Шихта +
	2,5% - Г
	2,5% - ОС	5-8
	5,0% - СУ
3.	Шихта +
	2,5% - Г
	2,5% - ОС	9-12
	7,5% - СУ
4.	Шихта +
	5% - Г
	5% - ОС	20-25
	10% - СУ

Полученный результат свидетельствует о том, что данный способ формирования шихты для получения металлургического кокса в случае его применения может повысить эффективность коксохимического производства по следующим факторам:

- 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.

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. Станкевич А.С. и др. Рациональное распределение углей и состава шихт для коксования/ Кокс и химия, 2003, №9, с.16-21 (аналог).

2. Шихта для получения металлургического кокса/ Патент РФ №2224782, опубл. 27.02.2004 (прототип).