Аннотация
Купич В.А., Бутузова Л.Ф. Анализ изменения сырьевой базы коксования на коксохимических заводах Донбасса. В данной работе предложены возможные пути оптимизации состава шихт на основе отечественного сырья с минимальным включением импортных углей.
Общая постановка проблемы
В последние годы в Донбассе наблюдается острый дефицит коксующихся углей и рост цен на их импорт из России, Польши, США, Австралии и других стран. В то же время хорошо спекающиеся высокосернистые угли Донбасса применяются только в качестве топлива для тепловых электростанций, несмотря на огромный химико-технологический потенциал.
Цель настоящей работы: изучить практику составления шихт на коксохимических заводах Донбасса в настоящее время. Основываясь на результатах лабораторных опытов и промышленного коксования, предложить возможные пути оптимизации состава шихт на основе отечественного сырья с минимальным включением импортных углей.
Методика эксперимента
Ведущей тенденцией ХХI века в области первичных энергоносителей является дальнейшее укрепление позиций угля, как органического источника энергии, с одной стороны, и естественного органического сырья для химической и коксохимической промышленности – с другой. На действующих шахтах Донбасса запасы угля оцениваются в 8,7 млрд. т. (6,5 млрд. т. промышленные)[1].
Однако, качественные характеристики угля – зольность, влажность, сернистость, гранулометрический состав и др., постоянно ухудшаются из-за уменьшения доли остродефицитных коксующихся, малозольных, малосернистых углей и увеличения добычи малометаморфизованных и бурых углей [2]. Так, отечественное сырье характеризуется повышенной влажностью ≈ 10,5%, зольностью ≈ 18,3 – 25,5% и высокой сернистостью ≈ 0,5 – 9,3%. Выход летучих веществ также завышен и составляет 31–32%[1].
Большую проблему в ДНР представляет использование углей с повышенным содержанием серы, т. к. их количество в общем балансе составляет примерно 70%. Однако, кокс, получаемый из таких углей, считается неконкурентоспособным на европейском и мировом рынках [3]. Соответственно, возникает проблема рационального использования коксующихся углей с повышенным содержанием серы.
Если рассмотреть структуру геологических запасов углей в Донецком бассейне [4], то при существующей технологии слоевого коксования для этих целей можно использовать только около 39 % углей, залегающих в недрах. Структура их (по маркам) примерно следующая, %: Г – 57, ГЖ – 9,5, Ж – 13,5, К – 8, ОС – 9,5, Т – 2,5. Как видим, удельное значение наиболее ценных для коксования углей марок К, Ж и ОС в запасах этого бассейна невелико и составляет около ?.
В таблице 1 показано изменение марочного состава угольных шихт на заводах Донбасса по годам. Как видно из таблицы, просматривается четкая тенденция к сокращению участия в шихте хорошоспекающихся марок отечественных углей.
Усиление роли импортных углей свидетельствует о нерациональном подходе в эксплуатации отечественного угольного комплекса (табл. 2).
По данным УХИНа, для получения прочного кокса из донецких углей содержание в шихте спекающихся углей марок Ж, К и ОС должно быть не менее 68 %, а газовых – не более 32 %. В этих исследованиях не рассматривали возможность участия в коксовой шихте сернистых углей.
В настоящей работе в качестве объектов исследования использовали изометаморфные пары углей Донецкого бассейна разных генетических типов по восстановленности (тип а и в), отличающихся по содержанию серы. Образцы восстановленных и слабовосстановленных углей отбирали от сближенных угольных пластов в одной и той же шахте.
В ходе работы было проведено лабораторное коксование шихт и приведены результаты исследования нетрадиционных шихт, составленных из газовых и жирных углей разных генетических типов по восстановленности. Марка Ж представляет базовые незаменимые компоненты шихты, а марка Г – компоненты с пониженной спекаемостью. Соотношение углей разных марок в составляемых шихтах (Ж : Г = 70 : 30) подобрано по аналогии с классическими
шихтами, используемыми в промышленности. Для оценки влияния сернистости углей на процесс термической деструкции определяли выход продуктов термофильтрационного центрифугирования и характеристики лабораторного коксования вышеуказанных смесей.
В результате исследований показано, что замена в модельной шихте слабовостановленного жирного угля на восстановленный уголь существенным образом влияет на ход процессов спекания и коксообразования, а именно: происходит увеличение выхода кокса на ~ 1% по сравнению с модельной шихтой; увеличивается толщина пластического слоя с 18,5 мм до 20 мм; улучшаются прочностные показатели кокса, но и возрастает содержание в нем серы.
Выводы
Анализ современных тенденций составления шихт на коксохимических заводах Донбасса показывает, что доля дефицитных хорошо спекающихся топлив снижается и возникает необходимость увеличения доли слабоспекающихся, в том числе газовых углей и углей с повышенным содержанием серы. Проведенные исследования показали, что использование сернистых жирных углей резко увеличивает спекаемость шихт и прочностные характеристики кокса.
Список использованной литературы
1.Огаренко Ю. Проблеми вугільної промисловості України та викиди парникових газів від видобутку й споживання вугілля. – Київ: Національний екологічний центр України.
2. Дроздник И.Д. К вопросу обеспечения металлургического комплекса коксующимися углями необходимого качества//Сб. Збагачення корисних копалин. – 2005. – вип. 23 (64). – С. 8–12.
3. Долгий В.Я., Кривченко А.А., Шамало М.Д., Долгая В.А. Содержание общей серы в угольных пластах на шахтах Украины // Уголь Украины. – 2000. – №1. –С. 44–46.
4. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. / Под ред. И.И. Аммосова и др. – М.: Госуд. научно-технич. изд.-во литературы по геологии и охране недр, 1963. – Т.1. – 1210 с.