Задачей рационального использования низкокачественных сернистых углей Донбасса является получение оптимального выхода жидких, газообразных или твердых продуктов пиролиза в зависимости от задачи производства.

В данной работе изучено влияние типа углей по восстановленности в составе шихты на выход и характеристики продуктов низкотемпературного и высокотемпературного коксования; поиск наиболее рационального состава угольных шихт.

Проведено сравнительное исследование двух методов переработки. Первый – процесс термодеструкции шихты в условиях термофильтрационного центрифугирования, при котором происходит отделение жидких нелетучих продуктов по мере их образования от твердого вещества. Под действием центробежных сил пластическая масса угля фильтруется через металлическую сетку. Текучие жидкие нелетучие вещества (ЖНП) проходят через слой угля, сетку и далее попадают в приемник. Паро- и газообразные продукты пиролиза удаляются под давлением из загрузочного патрона в окружающую среду. Второй метод – процесс стандартного полукоксования, который проводили на лабораторной установке, позволяющей выделить, собрать и определить выход газообразных веществ, жидких нелетучих, а также твердых продуктов, которые образуются при нагревании угля до 500 – 550?С при соблюдении определенного температурного режима без доступа воздуха (ГОСТ 3168-66). Эксперимент проводили в алюминиевой реторте, в которую загрузили 20 г навески, присоединили к ней колбу Вюрца для сбора смолы и воды, газометр для приема газа, соблюдая при этом герметичность оборудования. После окончания процесса полукоксования выход смолы определяли ксилольным методом в приборе Дина и Старка, выход полукокса – весовым методом, объем газа, который образовался, – по количеству воды, вытекающей из газометра. Состав газа определяли в аппарате ВТИ.

Исследованию подвергали каменные угли Донецкого бассейна марки Ж (жирные) и Г (газовые), отличающиеся типом по восстановленности (а – слабовосстановленные, в – восстановленные). Восстановленные угли характеризуются более высоким содержанием серы, большим выходом летучих веществ по сравнению со слабовосстановленными.

При составлении шихт компоненты варьировали в разных соотношениях. Из рисунка 1 видно, что при термофильтрации шихты Га/Жв=30/70% выход жидких продуктов, отвечающих за спекание, выше, чем при использовании шихты 50/50%. Выход газа при этом практически одинаков, что видно из рисунка 2, однако количество образовавшегося твердого остатка при таком процентном соотношении меньше (рисунок 3).

При полукоксовании выход жидких нелетучих продуктов, а также выход парогазовой фазы при использовании шихт 30/70% и 50/50% практически одинаков; однако выход полукокса больше при соотношении 50/50%.

Следует отметить, что при полукоксовании выход смолы и газа значительно меньше, чем при термофильтрации, количество образовавшегося же твердого остатка за счет этого увеличилось на 20% .

При термофильтрации летучие продукты отводятся из системы, не успевая провзаимодействовать между собой. В условиях полукоксования происходит взаимодействие продуктов, из-за чего образуется большее количество твердого остатка и меньшее количество жидких и газообразных продуктов.

Рисунок 1 – Выход жидких продуктов термофильтрации и полукоксования, % daf

Рисунок 2 – Выход парогазовой фазы термофильтрации и полукоксования, % daf

Рисунок 3 – Выход твердого остатка термофильтрации и полукоксования, % daf