Библиотека - Карпович Ю.В., Бородин А.Г., Крутько И.Г. Влияние добавки смолистых отходов на выход летучих веществ и коксового королька из шихты

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Збірка доповідей V Міжнародної наукової конференції аспірантів і студентів. Т.1 – Донецьк: ДонНТУ, 2006. – 229 с. (с.103-104)

ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ СМОЛИСТЫХ ОТХОДОВ НА ВЫХОД ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ И КОКСОВОГО КОРОЛЬКА ИЗ ШИХТЫ

Ю.В.Карпович, А.Г.Бородин, И.Г.Крутько

Донецкий национальный технический университет

В процессе коксохимического производства образуются смолистые отходы. Их количество зависит от состава сырья, ассортимента производимой продукции, соблюдения норм технологического регламента, технического состояния оборудования и составляет примерно 0,25-0,35% от общего объема переработанной угольной шихты.

На коксохимическом предприятии производительностью около 2 миллионов угольной шихты в год образуется 5000-7000 тонн смолистых отходов в год, в целом по отрасли ежегодно – 65000-90000 тонн. Эти отходы содержат токсичные канцерогенные вещества, относящиеся к 1 и 2 классу опасности.

В настоящее время смолистые отходы используют, в основном, в качестве вяжущих материалов для дорожного строительства.

Высокая токсичность такой продукции привела к тому, что наметилась устойчивая тенденция к сокращению, а впоследствии к полному прекращению использования этих материалов. В связи с этим в недалеком будущем коксохимические предприятия столкнутся с острой проблемой утилизации смолистых отходов.

Из существующих технологических приемов утилизации смолистых отходов коксохимии перспективным представляется производство на их основе органической присадки для угольной шихты.

Известно, что включение в состав угольных шихт для коксования смолистых добавок, кроме экологического эффекта (утилизация отходов, снижение выбросов в атмосферу), способствует улучшению технологических параметров процесса коксования (увеличение выхода и улучшение качества каменноугольной смолы, улучшение качества кокса, увеличение производительности коксовых батарей).

Высокотемпературный пиролиз угольной шихты с органической присадкой, осуществляемый в коксовых печах, позволяет использовать энергохимический потенциал отходов. При этом в полной мере решаются задачи ресурсо- и энергосбережения. Коксохимическая технология обеспечивает отсутствие газопылевых выбросов в атмосферу, улавливание и конденсацию жидких продуктов пиролиза; токсичные вещества, имеющиеся в отходах, связываются в твердом остатке пиролиза – коксе.

Выполненные исследования позволили разработать метод получения органической присадки – смоляной эмульсии из смолистых отходов и изучить влияние этой добавки на выход летучих веществ и коксового королька из угольной шихты.

В качестве смолистых отходов для приготовления эмульсии использовали кислую смолку сульфатного отделения, полимеры бензольного отделения, смолу и масла фенольных отстойников одного из коксохимических заводов. Для проведения испытаний готовили смоляную эмульсию следующего состава (% массовые): кислая смолка – 14, полимеры – 29, смола и масла – 57.

Смоляную эмульсию вводили в угольную шихту в количестве 1-10% от массы шихты.

Выход летучих веществ является показателем структурных особенностей составных частей ископаемого угля, поскольку характеризует количество термически нестабильных атомных группировок, которые отщепляются при данной температуре. Определение выхода летучих веществ (V,%) необходимо для оценки практической ценности разных видов угля.

При определении выхода летучих веществ необходимо строго придерживаться всех условий методики, отображенной в ГОСТ 6382-80.

Под летучими веществами твердых горючих ископаемых (ТГИ) понимают сложную смесь всех газов и парообразных продуктов, которые образуются и выделяются при нагревании ТГИ без доступа воздуха до определенной температуры. Стандартом предусмотрен нагрев навески угля (1 г) в фарфоровом тигле с притертой крышкой в течение 7 минут в заранее разогретой до 850±25˚С муфельной печи. Выход летучих веществ аналитической пробы (V,%) определяется по разности между массой начальной навески угля и массой твердого нелетучего остатка.

После удаления летучих веществ в тигле остается коксовый королек.

Исследование влияния добавки смолистых отходов на выход летучих веществ и коксового королька показало следующее. Выход летучих веществ растет от 32,1% в исходной шихте (без органической добавки) до 36,7% в шихте с увеличением количества добавки с 0% до 10%. Чем больше органической добавки в угольной шихте, тем больше химических продуктов коксования будет выделяться в виде газов и паров, снижая, тем самым, выход кокса. В лабораторных условиях выход коксового королька уменьшился с 67,8% (без добавки) до 63,3% (добавки 10%)(табл.)

Таблица – Распределение органической массы добавки между газовой и твердой фазой

	Переход в летучие вещества, %	Переход добавки в коксик, %	Выход коксика, %
1	37,8	62,2	67,8
2	46,9	53,1	67,6
3	54,8	45,2	67,2
4	58,8	42.2	66,8
5	65,1	34,9	66,2
6	67,2	32,8	65,8
7	69,7	30,3	65,2
8	70,9	29,1	64,8
9	74,1	25,9	64,1
10	77,9	22,1	63,3

Установлено, что в результате термохимических превращений в тигельке без доступа воздуха переход компонентов добавки смолистых отходов в летучие продукты интенсифицируется с повышением количества добавки в угольной шихте. Это выражается в увеличении доли компонентов органической добавки, переходящей в летучие вещества с 37,8% (добавки 1%) до 77,9% (добавки 10%). Соответственно переход добавки в коксовый королек снижается с 62,2% до 22,1%.

Иными словами, количество добавки в шихте влияет на перераспределение органической массы смолистых отходов между газовой и твердой фазой.

Таким образом, анализ полученных данных показал, что введением добавки смолистых веществ в угольную шихту можно направить процесс либо по пути увеличения количества летучих химических продуктов, либо увеличения выхода твердого остатка – кокса.