Вступ
У зв'язку з існуючим зниженням в останні роки витрати коксу і підвищення механічних і хімічних навантажень на кокс, що є наслідком значного підвищення ефективності застосовуваних додаткових видів палив - виникла необхідність поліпшення міцнісних якостей коксу, що може бути досягнуто за рахунок сучасної підготовки коксу до плавки та оптимізації його фракційного складу.
Мета і завдання дослідження, актуальність теми.
Мета роботи - дослідити підготовку металургійного коксу до доменної плавки і оцінити зміну витрати скіпового коксу.
В якості палива в сучасній доменній плавці застосовують кокс, мазут, природний і коксовий гази і кам'яновугільну пил. Основним видом палива є кокс. Коксом називається пориста спечена речовина, яке залишається після видалення з кам'яного вугілля летких речовин при нагріванні його до 950 - 1200 ° С без доступу повітря. Це єдиний матеріал, який зберігає форму шматка в доменній печі на всьому шляху руху від колошника до горна. Завдяки цій обставині забезпечується проходження газового потоку через шар рідких, напіврідких і твердих матеріалів в доменній печі. У нижній частині печі розпечений кокс утворює своєрідну дренажну решітку, через яку в горн стікають рідкі продукти плавки. Висота стовпа шихти в сучасній доменної печі досягає 30 м, тому кокс, особливо в нижній частині печі, сприймає великі навантаження. Звідси випливає основна вимога, що пред'являється до коксу: висока механічна міцність як у холодному, так і в нагрітому стані. Завантажуваний у доменну піч кокс не повинен містити ні дрібних шматків, які погіршують газопроникність шихти, ні надмірно великих шматків, які, як правило, вражені тріщинами і легко руйнуються в печі з утворенням дрібних фракцій.
Кокс повинен бути пористим для забезпечення гарної горючості в горні печі і володіти високою теплотою згоряння для отримання потрібної кількості тепла і необхідної температури. Теплота згоряння коксу залежить від вмісту в ньому вуглецю, яке визначається вмістом золи, шкідливих домішок і летючих речовин в коксі. Чим вище вміст золи, шкідливих домішок і летючих речовин в коксі, тим менше в ньому вуглецю і менше теплота його згоряння. Крім того, зі збільшенням вмісту золи і сірки в коксі зростають кількість шлаку, витрата тепла на його розплавлення і знижується механічна міцність коксу, а із збільшенням вмісту сірки і фосфору в коксі погіршується якість чавуну. Підвищений вміст летючих речовин в коксі свідчить про незавершеність процесу коксування, що призводить до зниження механічної міцності коксу. Тому кокс повинен містити по можливості менше золи, сірки, фосфору і помірна кількість летючих речовин. У коксі завжди міститься волога, що надходить в кокс при її гасінні на коксохімічному заводі або з атмосфери. У зв'язку з тим, що кокс в доменній печі завантажують за масою, вміст вологи в коксі має витримуватися постійним для збереження заданого теплового режиму печі.
Дослідження і практика роботи доменних печей показують, що тільки за рахунок зміни схеми сортування коксу, без будь-яких інших прийомів, можна досягти суттєвого поліпшення техніко-економічних показників доменного процесу.
Таким чином, коксове сортування є такою ж повноправною частиною технологічного процесу виробництва коксу, як і підготовка вугільної шихти і власне сам процес коксування. В умовах погіршення сировинної бази коксування і підвищення вимог до якості коксу поряд з удосконаленням всієї технологічної схеми коксування необхідно вдосконалювати також механізми і схеми сортування коксу для поліпшення його якості. Відомо, що при проходженні коксу від бункера до распара доменної печі середній діаметр шматків коксу зменшується. Найменш разрушаемой в печі є фракція коксу 40-60 мм. Залежно від технологічних умов допустимо використання коксу фракцією 60-80 мм і меншою мірою 25-40 мм. Однак фракція коксу 25-0 і 80 мм вже в сучасних, а тим більше в перспективних технологічних умовах, небажані.
Рисунок 1 - Схема підготовки коксу по фракційному складу
Збільшення витрати коксового горішка фракцією 10-40 мм в кількості від 5 до 30% дозволяє поліпшити газопроникність в «сухий» зоні доменної печі на 7-18%, і зниження витрати скіпового коксу на 1,61-4,21%. На металургійних підприємствах України якість коксу за фракційним складом можна істотно поліпшити шляхом його попередньої обробки за рахунок:
• виділення з металургійного коксу фракції більше 80 мм з подальшим її дробленням з метою зниження вмісту фракції більше 80 мм до 5%;
• відсіву з металургійного коксу фракції менше 40 мм;
• виділенням на окремому віброгрохоті з відсіву коксу фракції більше 10 мм, і отримання коксового горішка;
• завантаження коксового горішка в доменну піч в якості кускового палива з залізорудної шихтою;
• передачі дрібниці коксу фракції менше 10 мм на аглофабрику;
Дана підготовка дозволяє зберегти або підвищити продуктивність доменних печей, особливо при їх роботі з застосуванням великої кількості ПВП і витратою коксу до 300 кг / т чавуну і нижче.
Підготовка коксу до доменної плавки дозволить:
• істотно поліпшити однорідність скіпового коксу;
• поліпшити характеристики міцності коксу;
• поліпшити газопроникність стовпа шихти і роботу доменної печі в цілому;
• знизити втрати коксу у вигляді класу 10-0 мм при грохоченні;
• підвищити ступінь використання металургійного коксу в доменній плавці.
Подальше зниження витрати коксу в доменній плавці проблематично без істотного підвищення якості коксу за такими показниками як гаряча міцність.
Заключення
Основними показниками, що визначають комплекс споживчих властивостей доменного коксу, є його речовинний склад, механічні характеристики і реакційна здатність. Актуальним є проведення досліджень з розробки та реалізації в промисловості параметрів підготовки та коксування вугільних шихт з різним складом і властивостями, що забезпечують отримання коксу відповідно до сучасних вимог основного споживача - доменного виробництва. Такий підхід дозволить підвищити техніко-економічну ефективність виробництва, як при випуску коксу, так і при його використанні.
Перелік посилань
- Назюта Л.Ю. Структура энергопотребления доменного производства // Металл и литье Украины – 2009. –№3. – С. 33-39.
- Давидзон А.Р., Ильяшов М.А. Роль угля шахты «Красноармейская – Западная №1 » в производстве кокса для современной технологии выплавки чугуна // Теория и практика производства чугуна. Кривой Рог. 2004 г. - С.215-220
- Мищенко И.М. Черная металлургия и охрана окружающей среды: учебное пособие – Донецк.: ГВУЗ «ДонНТУ», 2012. – 448с.
- Улучшение качества доменного кокса с помощью спецреагентов / В.А. Тамко, И.В. Золотарев, Е.И. Збыковский и др.// Углехимический журнал. – 2009. - № 5-6. – С. 57- 64.
- К вопросу об оптимальном размере кусков скипового кокса / С.Л. Ярошевский, Н.С. Хлапонин, А.М. Кузнецов [и др.] // Металл и литье Украины. - 2009. - № 3. – С. 25-27.
- Ю. В. Филатов, А. Н. Рыженков, А. В. Емченко, к.т.н.; В. Е. Попов,А. И. Дрейко, С. Л. Ярошевский, д.т.н., проф.; И. В. Мишин. Показатели работы доменных печей на МЗ «ДОНЕЦКСТАЛЬ» с применением кокса «Премиум» // Черная металлургия. – 2011. –№1. – С. 30-40.
- Опытная доменная плавка на коксе улучшенного качества ОАО "Запорожкокс" / А.П. Фоменко, В.И. Набока, Н.В. Крутас и др. //Кокс и химия.-2009.-№4.-c.17-23.