Брикетирование углей с отходами коксохимического производства

М.М. Швец, И.И. Швец

Донецкий национальный технический университет

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів / Збірка доповідей VIІ Міжнародної наукової конференції аспірантів і студентів. Т.1 — Донецьк, ДонНТУ, ДонНУ — 2009, — С. 81–82.

Задача охраны окружающей среды от вредного влияния выбросов промышленного производства с каждым годом приобретает все большее значение. В связи с этим все чаще возникает необходимость создания так называемого безотходного производства, свободного от выбросов вредных веществ в атмосферу и водоемы. Создание подобного производства возможно как путем рационального использования существующих отходов, так и путем совершенствования технологии с целью сокращения их количества и коренного изменения технологии, предполагающего полное предотвращение образования отходов. Рациональная утилизация отходов связана, прежде всего, с наиболее полным использованием их ценных свойств или содержащихся в них веществ. Поскольку отходы содержат значительные количества продуктов коксохимического производства, то одним из основных направлений их использования может быть возврат их в технологический процесс – путем добавления в шихту при коксовании. Для нашего исследования интерес представляли жидкие отходы коксохимического производства: каменноугольные фусы, кислая смолка сульфатного отделения, полимеры. Общее содержание в фусах твердой фазы (веществ, не растворимых в толуоле) составляет 40-50% на безводную массу, остальное представляет собой каменноугольную смолу. Кислая смолка, образуется в сатураторах сульфатного отделения, после отстоя маточного раствора до содержания его в смолке 2,7% имеет кислотность 1,3% и почти не растворяется в воде. Полимеры, получают при регенерации поглотительного масла в бензольных отделениях, они являются высоко ароматизированным продуктом, содержащим небольшие количества инденкумароновых смол и высших фенолов. Опыт работы промышленных установок и наши лабораторные исследования показывают, что можно избавиться от отходов коксохимического производства путем передачи их в шихту и получить за счет этого добавочное количество кокса, смолы и газов. Однако некоторые отходы, например кубовые остатки цехов ректификации сырого бензола, уже в настоящее время можно использовать более квалифицировано и получить существенную прибыль от их переработки. При ликвидации отходов коксохимического производства путем передачи их в угольную шихту, идущую на коксование они должны быть подготовлены определенным образом и удовлетворять следующим общим требованиям: а) состав смеси и ее свойства должны быть равномерными и, кроме того, достаточно постоянными и устойчивыми; б) вязкость смеси должна обеспечивать возможность равномерной подачи в угольную шихту; в) коксование отходов не должно влиять на сохранность коксовых печей; г) в отходах должно быть минимальное содержание легкоиспаряющихся при обычной температуре веществ (бензола, тиофена, пиридина, сероуглерода и других) или газов (H₂S, SO₂HCN и других), ухудшающих санитарно-гигиенические условия работы; д) смесь должна иметь рН=7-8, то есть быть нейтральной; е) зольность смеси не должна заметно влиять на зольность получаемого кокса; ж) серусодержащие компоненты должны при коксовании разлагаться с преимущественным выделением серы в газ. Для проведения исследований были отобраны пробы угля марок К, Г, СС, заводской шихты на Макеевском коксохимическом заводе. Характеристика марок угля приведена в табл. 1. Также были отобраны пробы отходов производства: фусы, кислая смолка сульфатного отделения, полимеры бензольного отделения, отходы нафталинового отстойника. Отходы коксохимического производства использовались в качестве связующего материала при приготовлении брикетов, как индивидуальной марки угля, так и в смеси. Размер фракций угля составлял 0–3 мм. Количество связующего, которое добавлялось к углю составляло 10–15%. Это количество является наиболее целесообразным для брикетирования и было получено опытным путем многими исследователями и нашло подтверждения также в наших опытах. При меньшем количестве брикеты получаются очень непрочными и рассыпаются еще на стадии выдавливании из пресса. Повышенные содержания связующего (более 15%) приводят к залипанию матрицы для прессования и брикеты получаются пересыщенные связующим и также непрочными.

Таблица 1 — Характеристика угля

Прочностные характеристики брикетов полученных из шихты со смесью связующих приведены в табл. 2. При этом шихты подвергалась брикетированию, как в холодном состоянии, так и прогревалась по полного размягчения связующего. Более тщательная подготовка смеси, то есть ее прогрев и смешение позволяет получить брикеты достаточной прочности для технологического использования.

Таблица 2 — Характеристика брикетов полученных из шихты с комбинированным связующим

Полученные брикеты планируется добавлять в шихту при коксовании в промышленных коксовых печах. Брикетирование позволяет без ухудшения качества кокса вводить угли неспекающихся марок, более низкого качества, ввиду увеличения плотности загрузки. Использование отходов в конечном итоге дает прирост кокса и их использование окупается с расходами на их утилизацию.