состав для получения брикетированного топлива

Формула изобретения

Состав для получения брикетированного топлива, включающий углеродистый наполнитель и связующее, отличающийся тем, что в качестве углеродистого наполнителя используют смесь измельченного антрацита и угля марки ГЖ, а в качестве связующего каменноугольную смолу и/или накопленные отходы коксохимического производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Антрацит	45-80
Уголь марки ГЖ	15-50
Каменноугольная смола и/или
накопленные отходы коксохимического производства	3-7

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составу для получения брикетированного топлива.

Известны способы получения брикетированного топлива с применением традиционных компонентов доменной шихты - агломерат, окатыши, руда, кокс. При этом способе не достигается максимально эффективное производство чугуна в доменных печах с наименьшей его себестоимостью (в связи с высокой стоимостью кокса), поэтому в настоящее время часто используются способы добавления в шихту (в качестве заменителя кокса) различных компонентов - уголь, антрацит, электродный бой и т.д. [1]

Существенными недостатками данного способа являются:

- значительное снижение производства чугуна вследствие накопления в нижней части горна сажистого углерода.

- увеличение простоев доменных печей вследствие учащения прогара воздушных фурм;

- невозможность использования данных заменителей длительное время вследствие необходимости ввода в шихту компонентов для промывки горна доменной печи.

Известен также состав топливного брикета [2] на основе термообработанной смеси измельченного углеродного топлива и связующего

- лигносульфоната или мелассы и остатка нефтепереработки, отличающийся тем, что в качестве остатка нефтепереработки он содержит нефтяную спекающуюся добавку с температурой размягчения 140-170 или более 250°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нефтяная спекающаяся добавка	1-10
Лигносульфонат или меласса	1-10
Углеродное топливо, выбранное из угля, кокса,
отходов углеродных электродов или их смесей	до 100

Существенными недостатками данного состава для получения брикетированного топлива являются:

- пониженная механическая прочность брикета в результате низкой температурной устойчивости нефтяной спекающейся добавки;

- агрессивное воздействие на верхние горизонты строения доменной печи паров натрия, калия и аммония, выделяемых из лигносульфоната.

Известен также состав для получения брикетированного топлива [3], включающий угольную мелочь и связующую смесь углеводородной нефтяной фракции, выкипающей в интервале 260-360°С, и каменноугольного пека, отличающийся тем, что он дополнительно содержит раствор алюмината натрия, жидкую и твердую фазы продукта гидротермальной обработки перлитовой породы щелочью при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеводородная нефтяная фракция,
выкипающая в интервале 260-360°С	2-4
Каменноугольный пек	0,5-1,5
Раствор алюмината натрия	0,5-1,5
Жидкая фаза продукта гидротермальной
обработки перлитовой породы щелочью	2-4
Твердая фаза продукта гидротермальной
обработки перлитовой породы щелочью	0,5-1,5
Угольная мелочь -прототип	остальное

Существенными недостатками данного состава для получения брикетированного топлива являются:

- увеличение себестоимости брикета вследствие введения в брикет дорогостоящего каменноугольного пека;

- уменьшение длительности эксплуатации доменной печи вследствие разъедания щелочными материалами футеровки доменной печи при введении в состав брикета жидкой и твердой фаз продукта гидротермальной обработки перлитовой породы щелочью.

Известен способ выплавки чугуна с применением в качестве углеродсоставляющей части шихты кокса.

Существенным недостатком данного способа являются:

- увеличенная себестоимость чугуна вследствие высокого расхода кокса;

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- снижение расхода кокса;

- эффективная утилизация отходов производства.

Для этого предлагается состав для получения брикетированного топлива, включающий углеродистый наполнитель и связующее, отличающийся тем, что в качестве углеродистого наполнителя используют смесь измельченного антрацита и угля марки ГЖ, а в качестве связующего каменноугольную смолу и/или накопленные отходы коксохимического производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Антрацит	45-80
Уголь ГЖ	15-50
Каменноугольная смола и/или
накопленные отходы коксохимического производства	3-7

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.

Антрацит, представляющий собой главную углеродсоставляющую часть брикета введен в состав брикета в целях сокращения расхода кокса, и снижения себестоимости чугуна. При концентрации менее 45% возникает необходимость увеличения процентного содержания в составе брикета угля марки ГЖ, что приводит к снижению производительности доменной печи и вследствие увеличения образования сажистого углерода, приводящего к ухудшению жидкоподвижности шлака, ухудшение дренажной способности горна, а при концентрации более 80% заметно снижается эффективность использования брикета вследствие низкого содержания восстановительных газов в брикете, содержащихся в угле марки ГЖ.

Уголь марки ГЖ (газовый жирный), являющийся оптимальной углеродсодержащей добавкой, связи с дополнительным выделением восстановительных газов, введен в состав брикета в целях дополнительного сокращения расхода кокса, и снижения себестоимости чугуна. При концентрации менее 15% дополнительный эффект снижения расхода кокса незначителен, а при концентрации более 50% происходит снижение производительности печи и вследствие увеличения образования сажистого углерода, приводящего к ухудшению жидкоподвижности шлака, ухудшение дренажной способности горна.

Каменноугольная смола и/или накопленные отходы коксохимического производства (представляющие собой смесь фусов, полимеров, кислой смолки и т.д., где фусы это - тяжелые остатки каменноугольной смолы, содержащие 40-50% угольной и коксовой пыли, выносимой газом из коксовых печей; полимеры это - смесь углеводородов, получаемых при регенерации поглотительного масла; кислая смолка это - остатки конденсации легкой смолы из коксового газа и продукты полимеризации непредельных соединений, присутствующих в коксовом газе, под действием серной кислоты в процессе очистки газа от аммиака) используется в качестве связки, причем при использовании менее 3% не удается получить требуемую механическую прочность брикета, а при увеличении более 7% прочность остается на требуемом уровне, а производительность печи снижается в связи с сокращением содержания топливной составляющей в брикете.

Заявляемые брикеты изготавливались из материалов со следующим химическим составом:

Антрацит: С - 93,5-96,3%; зола - 3,0-3,6%; SiO ₂ - 1,18-2,24%, Fe₂O ₃ - 0,18-0,20%; Al₂O ₃ - 0,008-0,01%; CaO - 0,15-0,20%; Na₂ O - 0,05-0,06%; К₂О - 0,05-0,07%.

Уголь ГЖ: С - 83-88%; S - 0,3-0,8%; H - 4-6%; О - 3-7%; N - 2-4%.

Каменноугольная смола: высококонденсированные ароматические углеводороды с техническим наименованием "пек" - не менее 50%; нафталин и его гомологи - 8,0-14,0%; фенантрен - 4,0-5,0%; антрацен - 1,0-1,5%; сумма 1, 2 и 3, 4 бензопирена - около 2,0%; фенол и его гомологи - не более 2,0%; пиридиновые и хинолиновые основания - не менее 1,2%; аценафтен - не более 2,0%; флуорен - 1,0-1,2%; карбазол - 1,2-1,5%; пирен - около 2,0%; вода - не более 4%; неидентифицированные соединения - остальное.

Накопленные отходы коксохимического производства: углеводороды - 35,24-87,81%; Fe₂O₃ - 0,02-0,08%; SiO₂ - 0,01-0,11%; CaO - 0,01-0,11%; MgO-0,01-0,05%.

Вышеуказанные компоненты смешивались, увлажнялись и проходили сушку в естественных условиях.

Брикеты использовались на доменной печи полезным объемом 1719 м³ в качестве заменителя кокса в количестве 3% от его общего количества. Массовое соотношение компонентов и достигнутые результаты при использовании брикетов приведено в таблице.

Массовое соотношение компонентов и достигнутые результаты при использовании брикетов
№ брикета	Массовое соотношение, %			Расход кокса, кг/т чугуна	Снижение расхода кокса, %
	Антрацит	Уголь ГЖ	Каменноугольная смола и/или накопленные отходы коксохимического производства
1	42,0	50,5	7,5	442,4	+2,80
2	45,0	50,0	5,0	416,5	-3,25
3	44,0	49,0	7,0	417,3	-3,05
4	70,0	25,0	5,0	416,3	-3,30
5	60,0	37,5	2,5	437,0	+1,60
6	80,0	15,0	3,0	416,7	-3,20
7	81,0	14,0	5,0	440,1	+2,30
Прототип				430,0	0,00

Заявляемый состав для получения брикетированного топлива позволил:

- снизить расход кокса в среднем на 3,2%;

- эффективно утилизировать накопленные отходы коксохимического производства.

Источники информации

1. Равич Б.М. Брикетирование руд - М.: Недра, 1982 - 183 с.

2. Патент РФ №2181752, кл. С 10 L 5/10, 5/14, 5/20, 5/28.

3. Патент РФ №2024593, кл. 5 С 10 L 5/16.