Источник: Coke and Chemistry number 6, 2007.
Использование побочных продуктов коксования, в частности, органических добавок в угольных шихтах для коксования, представляет большой интерес.
Это не только позволяет безопасно использовать химические отходы коксохимической промышленности, но также увеличивает выход кокса из камеры коксования, без ухудшения его физических, физико-химических и механических свойств, благодаря большей насыпной плотности шихты.
Влияние органических добавок на термохимическое преобразование шихты включает в себя следующие аспекты.
С нагреванием, добавки имеют два главных эффекта:
-они увеличивают насыпную плотность угля, которая влияет на формирование кокса;
-и они вступают непосредственно в химические реакции с органической массой угольного зерна на поверхности контакта.
Добавки изменяют начальную температуру, при которой уголь переходит в пластический слой; это может расширить диапазон температур, при которых может образовываться пластический слой, содействуя тем самым размягчению угля.
В этом случае, главный эффект добавки – спечь вместе размягченные угольные зерна.
Добавка должна как изменять поверхность горячих угольных зерен, так и
создать крепкий прочностной слой не ниже чем у кокса и угольных зерен.
Это очевидно объясняет, почему лучшие использовать в качестве добавки органические соединения, у которых температура разложения близка к температуре разложения угля, с тем, чтобы содействовать дальнейшей пластификации зерен и, следовательно, получению прочных кусков кокса
по механическим и насыпным показателям.
Исследования на Баглейском коксохимическом заводе показали, что отходы производства усиливают химическую абсорбцию с наполнителем и инициирует реакцию поликонденсации в термохимическом превращении органической массы внутри угля.
Также было установлено, что продукты, такие как кислая смолка
и кубовые остатки ректификации являются поверхностно-активными веществами, в то время как кубовые остатки и полимеры бензольного отделения содержат до 50-75% непредельных соединений.
Оба являются инициаторами реакции конденсации и принимают участие в спекании и коксовании.
Кроме того, было установлено, что добавка смолянистых веществ к шихте увеличит выход кокса на 0.4-0.5%, уменьшит содержание серы на 0.15-0.20%, и снизит ее химическую активность.
Углерод, принимая побочные продукты коксохимической промышленности, которые не ухудшают качество получаемого кокса, могут целесообразно добавляться к угольной шихте.
При необходимости используются углерод-содержищие добавки с низким содержанием летучих веществ, которые делают шихту белее тощей, ухудшение спекающихся свойств шихты может быть компенсировано за счет добавления компонентов с хорошими спекающимися свойствами.
При использовании побочных продуктов которые, потенциально могут, снизить качество конечного кокса, должны подаваться в камеру коксования в конце периода коксования, когда тепловое преобразование угольной шихты почти закончилось.
Очевидно, что необходимо, оптимизировать добавки используемые ради рационального производства кокса, принимая во внимание качество и условия подготовки шихты, условия коксования, и свойства (физические и химические) органических добавок.
Основные требования, предъявляемые к органическим добавкам к угольной шихте следующие:
-относительная вязкость, консистенция, удобство транспортирования
и добавление к угольной шихте;
-способность влиять на насыпную плотность угольной шихты и возможность регулирования этого эффекта в зависимости от количества добавки;
-содержание нейтральных компонентов (pH 7) чтобы покрытие наружных стен камер коксования оставалось неповрежденным;
-наличие ароматических соединений, способных интенсифицировать поликонденсационные процессы, которые сопровождаются термическим преобразованием угля в процессе коксования.
В настоящее время наиболее распространенными добавками на коксохимических предприятиях являются побочные продукты коксования (тяжелая каменноугольная смола из механизированных осветлителей, кислая смолка сульфатного отделения, смолы и масла биохимического оборудования, кубовые остатки из различных реакторов и др.).
Поставка добавки организуется с помощью специального оборудования с дозирующей системой. Дозирование необходимо производить с учетом влияния органической добавки на насыпную плотность шихты, которая повышает выход кокса в частности за счет увеличения количества угольной шихты в камере коксования.