42. Металлургическое топливо. Кокс.
Кокс – это твердый, спекшийся, прочный, кусковой продукт, образующийся при нагревании (коксовании) коксующегося каменного угля до температуры 1000-1100°С без доступа воздуха.
Нагревание угля без доступа воздуха (сухая перегонка) сопровождается разложением его органического вещества.
При достижении температуры 380-420°С угли, выделяя газообразные и жидкие продукты разложения, образуют вязкую, пластическую, тестообразную массу, которая при температуре 450-500°С затвердевает, превращаясь в монолит полукокса.
В ходе дальнейшего нагревания до температуры 900-1000°С из полукокса продолжают выделятся продукты разложения угольного вещества, происходит его усадка, в результате которой его монолитная масса растрескивается с образованием конечного кускового продукта – кокса.
С целью повышения качества металлургического кокса, угли, предназначенные для его производства, подвергаются, как правило, обогащению гравитационным методом и флотацией. При этом снижается содержание в них не только золы, но часто и серы. Угли после такого обогащения подвергаются обезвоживанию на центрифугах или виброгрохотах до содержания влаги 7-8 %.
Это необходимо в связи с тем, что избыток влаги оказывает отрицательное влияние на процесс коксования:
-
во-первых, снижается насыпная масса шихты и, соответственно, производительность коксовых печей,
-
во-вторых, увеличивается расход тепла и удлиняется продолжительность коксования, обусловленные необходимостью испарения влаги, что также обусловливает снижение производительности печей.
Угли, поступающие на коксование, обязательно должны быть измельчены до крупности частиц не выше 3 мм. При этом нежелательно и переизмельчение угля, так как это связано не только с перерасходом электроэнергии на дробление, но и снижает насыпную массу шихты и усиливает пылевыделение.
Для производства кокса на заводы, как правило, поступает несколько различных сортов углей, из которых в процессе складирования и усреднения в штабелях формируют так называемые шихтогруппы.
Затем усредненные компоненты загружают в бункеры, из которых их точно дозируют при составлении шихты для коксования. Составленная шихта смешивается и направляется в угольную башню, из которой она с помощью загрузочного вагона поступает в коксовые печи.
Качество кокса как доменного топлива характеризуется
-
химическим составом,
-
рядом физико-химических,
-
физико-механических свойств.
Зависит качество кокса от химического состава и технологических свойств исходных углей, условий подготовки их к коксованию, режимов коксования и последующей обработки полученного кокса.
Кокс состоит из органических и минеральных веществ, не участвующих в реакциях горения (золы).
Главной частью кокса является его органическая масса, которая содержит 97-98 % углерода, 0,5-0,8 % водорода, 0,5-1,0 % серы, небольшие количества (около 1 %) кислорода и азота.
Летучие вещества кокса представляют собой элементы и соединения органической массы, не успевшие удалиться при коксовании.
Содержание летучих определяется, в первую очередь, режимом коксования. С увеличением температуры процесса и продолжительности коксования содержание летучих снижается. Обычно оно составляет 0,8-1,5 %.
Повышение содержания летучих в коксе свидетельствует о нарушении нормального температурно-временного режима коксования и об ухудшении качества кокса.
Летучие вещества выделяются из кокса в области умеренных температур доменной печи и не оказывают влияния на ее работу, за исключением водорода, который участвует в восстановительных процессах.
Состав летучих кокса одного из коксохимических заводов, %: 13,2 CO2; 24,1 CO; 0,9 CH4; 39,5 H2; 22,3 N2.
Содержание серы является одной из важнейших характеристик качества кокса как топлива доменной плавки. Коксом вносится в доменную печь от 65 % (на заводах Урала и Востока) до 95 % (для заводов Юга СНГ) серы от ее общего количества, поступающего с шихтой.
Содержание серы в коксе зависит, прежде всего, от содержания ее в углях. В углях различных бассейнов содержание серы неодинаково: донецкие коксующиеся угли содержат серы до 4 %, кузнецкие – около 0,7 %, карагандинские и печерские – около 1 %. В каменных углях сера находится в виде пирита (FeS2), сульфатов (CaSO4, FeSO4) и сложных органических соединений с углеродом. Остающиеся в коксе соединения серы представлены сульфидами (FeS, CaS) и сложными органическими соединениями.
Фосфор в коксе содержится в незначительных количествах: 0,02 % в коксе из донецких углей, до 0,05 % в коксе из кузнецких и карагандинских углей. Наличие фосфора в коксе при таком его содержании практически не отражается на показателях доменной плавки. Оно может иметь значение лишь при выплавке особо чистых по фосфору чугунов, имея в виду, что в доменной печи фосфор полностью восстанавливается и переходит в чугун.
Физико-химические свойства кокса оказывают значительное влияние на развитие процессов восстановления оксидов и горения углерода у фурм. Наиболее важным из физико-химических свойств кокса как доменного топлива являются теплота сгорания, горючесть и реакционная способность.
Физико-химические свойства кокса определяются кристаллической структурой углерода, плотностью, наличием примесей в решетке углерода и другими физическими параметрами. Различают существование в коксе углерода в двух структурных формах; графита и аморфного углерода. Форма существования углерода в коксе оказывает заметное влияние на тепловой эффект реакций его горения.
Горючесть кокса определяется скоростью взаимодействия его вещества с кислородом. Согласно современным представлениям о влиянии величины окислительных зон перед фурмами доменной печи на совершенство ее хода, снижение горючести кокса, увеличивая размер окисленных зон, облегчает опускание шихты в печи. Поэтому предпочтение отдается коксу с пониженной горючестью.
Характеристикой горючести топлива является также температура воспламенения. Металлургический кокс загорается при температурах 650-700˚С, в то время как древесный уголь – при 250˚С. Горючесть зависит от завершенности пирогенетических превращений углерода, поэтому различные виды топлива располагаются в следующий ряд по снижению горючести: древесный уголь, полукокс, кокс, графит.
Физико-механические свойства кокса определяются его прочностью, гранулометрическим составом, пористостью и удельной массой.
Под прочностью кокса понимается его способность противостоять разнообразным разрушающим нагрузкам (ударным, истирающим), которым он подвергается при транспортировке, перегрузках, подаче в печь и в ходе плавки.
Это свойство считается важнейшим показателем качества кокса. Прочный кокс не образует мелочи, позволяет сохранить высокую газопроницаемость шихты и высокую производительность доменной печи.
Прочность кокса определяют искусственным разрушением проб под воздействием ударных и истирающих нагрузок. Мерой прочности является изменение ситового (гранулометрического) состава кокса в процессе испытания.
Yandex.RTB R-A-252273-3
- 1,2)Ресурсы. Основные принципы классификации ресурсов. Понятие природных ресурсов.
- 3,4,5.) Природные ресурсы.
- 1)Доступные (реальные) – это объёмы п.Р., выявленные современными методами разведки или обследования, технически доступные и экономически рентабельные для освоения.
- 6)Минеральные р-сы. Классификация м.Р.
- 7)Ресурсы металлов
- 8).Магматич.Рудн.М/рожд-я
- 9)Седиментацион.Рудн.М/рожд-я
- 10)Гидротермальн.М/рожд-я.
- 11)Рудные м/рожд-я на океанич.Дне.
- 12)Оценка ресурсов металлов.
- 13,14,15,16) Ресурсы нерудных материалов
- 17,18,19.Топл-энергет.Р-сы.Нефть,пр.Газ,уголь.
- 20,21,22,23,26)Классификация р-сов и запасов. Категории запасов полезных ископаемых. Прогнозные р-сы твёрдых полезных ископаемых
- 24.Классификация рес. И запасов. Кондиции на минеральное сырье.
- 25. Классификация ресурсов и запасов. Основные параметры кондиций для рудных и угольных месторождений.
- 27. . Классификация ресурсов и запасов. Группировка месторождений по запасам и содержанию полезных ископаемых.
- 28. . Классификация ресурсов и запасов. Сопоставление российской и зарубежной классификаций.
- 29,30) Ресурсы и запасы железных руд. Мировые р-сы и запасы. Р-сы и запасы России.
- 31,32) Ресурсы и запасы марганцевых руд. . Мировые р-сы и запасы. Р-сы и запасы России.
- 33,34) Ресурсы и запасы хромитовых руд. . Мировые р-сы и запасы. Р-сы и запасы России.
- 35,36) Ресурсы и запасы угля. Мировые р-сы и запасы. Р-сы и запасы России.
- 37,38) Ресурсы и запасы природного газа. Мировые р-сы и запасы. Р-сы и запасы России.
- 39.Флюсы металлургического производства. Назначение флюсов, требования, предъявляемые к известнякам.
- 41. Металлургическое топливо. Уголь.
- 42. Металлургическое топливо. Кокс.
- 43. Металлургическое топливо. Природный газ.
- 44. Металлургическое топливо. Мазут.
- 45. Предварительная подготовка шихтовых материалов к металлургическому переделу. Цель и методы подготовки сырья.
- 46. Пр. Под.Шихт мат. Процессы дробления и измельчения.
- 47. Пр под шихт мат . Оборудования для дробления и измельчения.
- 48. Пр под мат. Процессы грохочения и классификация.
- 49. Пр под мат. Оборудование для грохочения. И их классификация.
- 50. Предварительная подготовка шихтовых материалов к металлургическому переделу. Обезвоживание концентратов.
- 51. Предварительная подготовка шихтовых материалов к металлургическому переделу. Магнетизирующий отжиг.
- 52. Пр под шихт мат. Усреднение.
- 53. Обогащение руд. Промывка.
- 54. Обогащение руд. Гравитационные методы обогащения.
- 55. Обогащение руд. Магнитная сепарация.
- 56. Обогащение руд. Флотационное обогащение.
- 57. Техногенные ресурсы(тр). Классификация техногенных ресурсов.
- 58. Тр. Металлолом.
- 60. Тр. Использование железного металлолома.
- 62. Тр. Медицинские отходы.
- 63. Тр. Отходы пластических материалов.
- 64. Техногенные ресурсы. Вскрышные породы.
- 65. Тр. Золошлаковые отходы тэс.
- 66. Техногенные ресурсы. Движение техногенных ресурсов.
- 67. Техногенные месторождения. Формирование техногенных месторождений.
- 68. Особенности техногенных месторождений.
- 69. Классификация техногенных месторождений.
- 70. Состав и использование техногенных месторождений.