Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНОЙ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к способам подготовки угольной шихты для получения металлургического кокса, и может быть использовано на коксохимических предприятиях при подготовке угольной шихты к коксованию.

Качество металлургического кокса характеризуется следующими показателями: механической прочностью (М₂₅/M₁₀), послереакционной прочностью (CSR) и реакционной способностью (CRI). Показатели послереакционной прочности (CSR) и реакционной способности (CRI) кокса в большей степени характеризуют ход доменной плавки, чем показатели дробимости М₂₅ и истираемости М₁₀.

Известен способ получения кокса, предусматривающий введение в угольную шихту 6,1-15,0% нефтекоксовой мелочи при соответствующем уменьшении в ней содержания слабоспекающихся и неспекающихся углей, причем угольную шихту и нефтекоксовую мелочь измельчают совместно [патент РФ 2174528 от 10.10.2001, МПК С10В 57/04].

Способ позволяет получить кокс из шихты, содержащей смесь углей различных технологических групп и нефтекоксовую мелочь, при уменьшении расхода угля без снижения качества получаемого кокса.

Недостаткам известного способа является увеличение массовой доли серы в шихте и, соответственно, в коксе, что отрицательно отражается на эффективности процесса доменной плавки, так как требует увеличения в доменной шихте долевого участия флюсов.

Известен способ подготовки угольной шихты к коксованию, в котором угольную шихту смешивают со смоломасляной смесью от биохимической очистки сточных вод коксохимического производства - в количестве 8-12 кг/т шихты, измельчают угольную шихту с добавкой и подают на коксование [авт.св. SU 1778136 от 30.11.1992, МКИ С10В 57/06].

Способ обеспечивает увеличение плотности угольной шихты и улучшение качества кокса по показателю М₂₅ на 0,6-0,9% и снижение показателя истираемости по М₁₀ на 0,2-0,3%.

Недостаткам известного способа является незначительная величина изменения показателей M₂₅ и М₁₀ и отсутствие данных о характере изменения показателей послереакционной прочности (CSR) и реакционной способности (CRI) кокса.

Известен способ получения каменноугольной смолы и кокса, в котором газосборниковую смолу (сконденсированную в газосборнике) в количестве 4-7% добавляют к шихте с повышенным содержанием слабоспекающихся углей (марки Г) при измельчении и перемешивании в дробилке. Затем обработанную шихту транспортируют по соответствующим трактам через угольную башню и с помощью углезагрузочного вагона загружают в коксовую печь [авт.св. SU 1490135 от 30.06.1989, МКИ С10В 57/04, С10С 1/04].

Способ позволяет обеспечить эффективное перемешивание в дробилке компонентов шихты, достаточно равномерное распределение добавки по поверхности угольных частиц, повышение механической прочности по показателю M₂₅ на 1,8-3,3% и снижение показателя истираемости по М₁₀ на 1,2-2,2%.

Однако указанный способ создает условия для локального переожирнения спекающих компонентов шихты, так как вероятность попадания смолы, как ожирняющего компонента, на отощающие и жирные угли одинакова. Локальное переожирнение создает нарушение микроструктуры кокса, ухудшая его прочностные свойства.

Вторым недостатком данного способа является тот факт, что в процессе высокотемпературного слоевого коксования выход 4-7% газосборниковой смолы невозможен, а следовательно, осмолению будет подвержена не вся шихта, идущая на коксование, а только ее часть.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ подготовки к коксованию угольной шихты, в котором каменноугольную смолу смешивают с частью из компонентов шихты в соотношении уголь:смола 1:(0,7-4,0), нагревают до 250-350°С, охлаждают до температуры окружающей среды, измельчают, вводят в шихту в количестве 3-8% и коксуют [авт.св. SU 1411332 от 23.07.1988, МКИ С10В 57/08].

Шихта, в которую вводят смесь, имеет марочный состав: Г - 50%, Ж - 25%, К - 10% и ОС - 15%.

Способ обеспечивает получение кокса с высокими показателями механической прочности по дробимости М₂₅ до 92,5-93% и по истираемости М₁₀ 5,7-6,0%.

Основными недостатками известного способа являются:

высокое содержание в шихте низкометаморфизованного угля марки Г (50%), способствующего формированию крупнопористого кокса с низким показателем послереакционной прочности (CSR) и высоким значением реакционной способности (CRI);

необходимость термической обработки одного из компонентов шихты (смеси угля с каменноугольной смолой) с последующим его охлаждением и измельчением, что повышает энергозатраты на производство кокса.

Задача, на решение которой направлено изобретение - повышение механической и послереакционной прочности (CSR) и снижение реакционной способности (CRI) кокса при экономии дефицитных марок углей.

Это достигается тем, что при подготовке угольной шихты, содержащей смесь газово-жирных (ГЖ), жирных (Ж), коксовых (К), коксовых отощенных (КО) и отощенных спекающихся углей (ОС), перед вводом каменноугольной смолы в шихту ее предварительно смешивают с коксовым слабоспекающимся (КС) и/или коксовым слабоспекающимся низкометаморфизованным (КСН) углем в соотношении 1:(3,3-6), при этом доля коксового слабоспекающегося и/или коксового слабоспекающегося низкометаморфизованного угля в шихте составляет 20-40%, а доля каменно-угольной смолы 3-6%, полученную угольную шихту измельчают до заданного уровня помола и загружают в коксовую печь для производства металлургического кокса.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В коксовом цехе ОАО «НЛМК» проведено опытное коксование угольной шихты с добавлением каменноугольной смолы. В металлических ящиках размером 300×300×400 мм готовят угольные шихты в трех вариантах компонентного состава (см. таблицу) с содержанием товарной каменноугольной смолы в количестве 0, 3 и 6%. Шихта без участия каменноугольной смолы является базовой, а две другие - опытными.

В опытных шихтах с 3 и 6% смолы содержание дешевого отощающего угля марки КС выше, соответственно, на 5,0 и 10,0%, а долевое участие дефицитных углей спекающих (ГЖ+Ж) на 4,8 и 9,6% и коксообразующих (К+КО+ОС) марок на 3,2 и 6,4% ниже.

Каменноугольную смолу смешивают с углем марки КС в соотношении смола:уголь 1:4,3 или 1:3,3. Добавку в количестве 16-26% вводят в шихту и смесь измельчают до уровня помола 74-76% по классу (- 3 мм).

Всю массу перемешивают, загружают в ящики и коксуют в промышленных коксовых печах совместно с производственной шихтой.

После завершения процесса коксования кокс в ящиках вместе с производственным коксом тушат, кокс из ящиков извлекают и испытывают.

Результаты испытания качества кокса представлены в таблице.

Согласно данным таблицы, при смешении 3-6% каменноугольной смолы с углем марки КС в соотношении смола:уголь 1:(3,3-4,3) и последующем вводе смеси в шихту в количестве 16-26% и коксовании шихты с повышенной долей угля марки КС (29,4-34,4%, против 24,4% в базовой шихте) можно увеличить механическую прочность кокса M₂₅ с 85,1 до 85,4-86,2% и послереакционную прочность (CSR) с 48,3 до 52-53,7% и снизить истираемость кокса М₁₀ с 8,8 до 8,0-8,6% и его реакционную способность (CRI) с 35,0% до 32,9-33,1%.

Пример 2.

В коксовом цехе ОАО «НЛМК» проведено опытно-промышленное коксование угольной шихты с добавлением в нее каменноугольной смолы. Для этого в шламовом бункере консольной части угольного склада готовят 80-100 т смеси угля марки КС или КС+КСН и каменноугольной смолы в соотношении смола:уголь 1:6.

С помощью грейфера мостового перегружателя содержимое бункера тщательно перемешивают и передают в предварительно освобожденный дозировочный бункер дозировочного отделения.

В соответствии с заданным компонентным составом в дозировочном отделении готовят базовую или опытную шихту в количестве 400 т, что обеспечивает загрузку 20 печей.

Шихту с присадкой осмоленного слабоспекающегося угля (марки КС или КС+КСН) измельчают и перемешивают в дробилке. Затем шихту транспортируют по соответствующим трактам через угольную башню и с помощью углезагрузочного вагона загружают в коксовую печь.

После завершения процесса коксования кокс выдают, тушат, отбирают необходимое количество пробы, которую испытывают.

Результаты испытания качества кокса представлены в таблице.

Согласно данным таблицы, при смешении 3% каменноугольной смолы с углем марки КС или КС+КСН в соотношении смола:уголь 1:6 и последующем вводе 21% смеси в шихту, измельчении и коксовании шихты с повышенным содержанием (30,3%, против 25,1% в базовой шихте) угля марки КС и/или КС+КСН можно увеличить механическую прочность кокса М₂₅ с 83,0 до 84,0% и послереакционную прочность (CSR) с 48,5 до 52-56,5% и снизить истираемость кокса М₁₀ 9,1 до 8,0-8,3% и его реакционную способность (CRI) с 33,5% до 30,5-32,2%.