Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Збірка доповідей VIII Міжнародної наукової конференції аспірантів і студентів. Т. 2 - Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2009. - 225 с.
Современное состояние сырьевой базы коксования характеризуется ограниченностью хорошо спекающихся углей. Поэтому вопрос расширения сырьевой базы коксования за счет привлечения слабоспекающихся углей является чрезвычайно актуальным. Перспективным направлением совершенствования технологии подготовки углей в этих условиях является коксование уплотненных шихт; это позволит существенно повысить их спекаемость и соответственно качество кокса. Наиболее реальным представляется способ уплотнения угольной загрузки путем ее частичного брикетирования со связующим. В качестве связующего применяют каменноугольный пек и битумы. Однако эти продукты используют и в других весьма важных отраслях промышленности.
Ежегодно на коксохимических предприятиях образуется значительное количество смолянистых отходов, не находящих в большей части должного применения. Весьма возможно, что их можно было бы использовать в качестве связующего при частичном брикетировании шихты. При этом была бы решена проблема по утилизации отходов, которые в настоящее время на большинстве коксохимических предприятий вывозят в отвал. Хотя это более простой и относительно дешевый способ уничтожения отходов, однако, в связи с повышениями требований к охране окружающей среды, он не может применяться в будущем. Также прекращение вывоза отходов коксохимического производства в отвал приведет к улучшению санитарно-гигиенических условий местности, сокращению расходов на перевозку отходов и содержание свалки.
Уплотнение шихт путем их частичного брикетирования является одним из методов подготовки углей к коксованию, призванным обеспечить максимальную экономию дефицитных коксующихся углей при одновременном улучшении качества кокса и повышении технико-экономической эффективности процесса коксования.
Брикетирование приводит к изменению физических характеристик угольных шихт, а следовательно, условий тепло- и массообмена. При этом значительно сокращаются расстояния между реагирующими частицам, что увеличивает скорости поликонденсации остаточных продуктов деструкции органической массы углей.
Частичное брикетирование можно осуществлять в двух направлениях: брикетирование части шихты;
брикетирование только слабоспекающихся углей.
В качестве связующих добавок будем рассматривать каменноугольные фусы, кислую смолку, полимеры, отходы с содержанием нафталина.
Методика эксперимента заключалась в следующем. Отходы коксохимического производства или их смеси брались в количестве 10-15%, их подогревали на водяной бане до температуры размягчения, затем туда же добавляли часть угольной шихты или отдельные марки угля и тщательно смешивали до полного удаления комков, образовавшихся в результате соприкосновения угольных частиц со связующим. После этого, однородной смеси давали немного остыть и приступали к брикетированию. Брикетирование производили в специальной цилиндрической пресс-форме на ручном прессе при разных давлениях (500 и 1000 атм).
Готовые брикеты добавляли к шихте в количестве 30 %. Коксование проводили в лабораторных условиях на аппарате Сапожникова. Конечная температура коксования составляла 700 0С.
Все полученные коксы, (некоторые представлены на рисунке 1) являются равномерными по своей структуре, ни в одном не было наблюдалось присутствия неспекшихся брикетов. При увеличении количества связующего вещества, увеличивается плотность брикетов (табл. 1), а с ней увеличивается насыпная плотность загрузки.
Таблица 1 - Результаты лабораторных коксований
| Брикеты | % связующего к брикетам | % брикетов к шихте | Средняя плотность брикетов | Дпвление, атм | Выход кокса,% | Х, мм |
| Шихта+кислая смолка+полимеры | 10 | 30,85 | 1,165 | 500 | 79,70 | 18 |
| Шихта+кислая смолка+полимеры | 15 | 30,60 | 1,213 | 1000 | 79,33 | 14 |
| Шихта+фусы | 15 | 29,91 | 1,189 | 500 | 74,19 | 35,5 |
| Шихта+нафталин | 15 | 35,02 | 1,145 | 500 | 74,03 | 30 |
| Шихта+фусы | 10 | 29,39 | 1,176 | 500 | 79,09 | 34 |
| Шихта+полимеры | 10 | 29,78 | 1,202 | 500 | 72,97 | 29,5 |
| Шихта+полимеры | 15 | 32,34 | 1,214 | 500 | 73,13 | 24,5 |
По полученным косам можно сделать вывод, что использование полимеров в качестве связующего вещества при брикетировании приводит к получению не достаточно прочных брикетов и мелкого кокса, также при коксовании наблюдалось сильное газовыделение, и резко изменялось давление, это видно из полученных пластометрических кривых. Использование фусов привело к получению мелкого кокса, но при этом имеем хорошую усадку коксового пирога.
Наибольший выход кокса получили при использовании в качестве связующего смеси полимеров и кислой смолки в соотношении 1:1, при этом усадка коксового пирога небольшая, наименьший выход кокса – при использовании полимеров.