Файл: Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу.doc

Проведение испытаний при разных температурах позволяет установить зависимость величины R от этого фактора. На рис. 8.9 приведены результаты определения реакционной способности разных видов топлива в зависимости от температуры. Видно, что наиболее высокая реакционная способность у древесного угля, наиболее низкая - у графита. Реакционная способность коксов увеличивается со снижением крупности кокса, повышением пористости, снижением температуры коксования.

Влияние реакционной способности кокса на доменный процесс изучено недостаточно, поэтому следует считать, что требования металлургов к коксу в смысле реакционной способности пока не определены.

Под горючестью понимают способность углерода кокса гореть, т.е. вступать в реакцию с кислородом.

С+О СО₂



1 – древесный уголь; 2 – подмосковный кокс;

3 – макеевский кокс; 4 – графит

Рисунок 8.9 – Реакционная способность разных видов топлива в зависимости от температуры по Н.П.Чижевскому

Теплота сгорания кокса составляет 28000- 29000 кДж/кг.

Качество кокса определяется, прежде всего, качеством коксуемого угля. Разные металлургические районы мира характеризуются коксом определенного качества. В таблице 8.12 приведены основные характеристики коксов разных металлургических районов стран СНГ и некоторых капиталистических стран.

Донецкий кокс, применяемый на заводах Украины, характеризуется высоким содержанием серы, которое в некоторых случаях доходит до 2 %, довольно прочен и имеет пониженное содержание золы. Высокое содержание серы требует дополнительных расходов на десульфурацию чугуна.

Кузнецкой кокс, применяемый на заводах Сибири, содержит меньшее количество серы (около 0,42 %), хотя имеет повышенную зольность (около 11 %) и низкую прочность (барабанная проба составляет 320 кг, в то время как для донецкого кокса – 340 кг). Кузнецкий кокс содержит фосфора в два раза больше, чем донецкий (0,04 вместо 0,02 %).

---

Таблица 8.12 – Качество и химический состав кокса

Угли	Район, завод	Снелет, %	Технический анализ, %				Содержание фосфора,%	Общая пористость, %	Барабанная проба, кг
			Зола	Влага	Летучие вещества	Сера
Донецкие	Украина	87,3	9,6	3,2	0,9-1,1	1,7	0,02	49-52	340
Кузнецкие	Западная Сибирь	87,5	11,1	3,0	1,0	0,42	0,04	37	319
Кузнецкие и карагандинские	Урал	86,5	11,9	3,5	1,0	0,58	0,04	40	314
Карагандинские	Карагандинский метал-лургический завод	85,0	13,1	3,3	1,2	0,68	0,03	40	327
Печерские, кузнецкие	Череповецкий метал-лургический завод	87,8	10,6	2,0	1,0	0,55	0,02	38-52	340
Коннельсвильские, США	Питтсбург	88,8	9,8	4,9	1,0-1,2	0,95	0,02	47-56	–
Рурские, ФРГ	Рур	88,0	10,0	4,0	1,0-1,2	0,9-1,2	0,02	48	–
Деремские, Англия	Кливленд	88,0	10,0	3,0	0,9-1,2	1,0	0,01	52	–

---

Магнитогорский кокс, получаемый из смеси кузнецких и карагандинских углей, по составу подобен кузнецкому, однако повышенное содержание золы и серы в карагандинском угле повышает содержание их в коксе. Содержание серы составляет около 0,6 %, а золы  12 %, при такой же прочности, как и кузнецкого.

Карагандинский металлургический завод работает на коксе только из карагандинских углей. Кокс характеризуется повышенным содержанием золы (до 13 %) и несколько более высоким, чем в кузнецком коксе, содержанием серы (0,7 %). Прочность кокса удовлетворительная.

Череповецкий металлургический завод получает кокс из 85 % печорских и 15 % кузнецких углей. Кокс имеет сравнительно низкое содержание золы (около 10,5 % и серы (0,55 %). Прочность его высокая, барабанная проба составляет 340 кг.

Интересно сравнить качество коксов, получаемых в странах СНГ и в некоторых основных металлургических районах капиталистических стран. Главный угольно-металлургический район США с центром в г. Питтсбурге использует кокс, который содержит 10 % золы и около 1 % серы – почти в два раза меньше, чем донецкий, и характеризуется высокой прочностью.

Металлургические заводы ФРГ работают на высококачественном коксе из рурских углей. Кокс содержит 10 % золы и до 1,2 % серы. Механическая прочность его также высока. Металлургические заводы Англии потребляют кокс из углей Дэрэмского бассейна. По качеству этот кокс такой же, как и из рурских углей, он содержит 10 % золы и 1,0-1,2 % серы.

Стремление получить прочный металлургический кокс из любых углей требует принципиально новых процессов коксования. Периодичность современного процесса коксования заставляет искать более производительные и легко регулируемые непрерывные процессы коксования. Впервые такой процесс был предложен и разработан чл.-кор. Л.М.Сапожниковым. Сущность этого способа заключается в том, что процесс делится на несколько стадий, каждая из которых осуществляется в отдельном устройстве. Такое разделение позволяет режим каждой стадии регулировать независимо. Процесс состоит из пяти стадий: быстрого нагрева шихты до температуры пластического состояния, выдержки и перевода в пластическое состояние, формовки из пластической массы брикетов нужной формы, коксования брикетов и прокаливания их при температуре 750-800 ^оС. Все процессы протекают непрерывно. Широкое промышленное применение такого «формованного» кокса пока является делом будущего, однако уже проведены опытные плавки, показавшие его высокое качество.

---

Одним из направлений повышения качества кокса является стабилизация его гранулометрического состава, которая заключается в предварительной обработке кокса в барабане и последующем отделении мелких фракций. Установлено, что самая крупная фракция кокса ( 80 мм) одновременно является и самой прочной. Ее в первую очередь нужно подвергать механической обработке для реализации трещин и слабых мест и затем отделять мелкие фракции.

Следует рассмотреть вопрос о специальных видах кокса. В настоящее время можно только говорить о применении железококса, идея которого была высказана очень давно. Она заключается в том, что в шихту коксовых печей вводится не только уголь, но и богатая пылеватая железная руда или концентрат. Это позволяет окусковать и восстановить руду в камере коксовой печи. Предполагалось, что при этом должна была повыситься прочность кокса, однако практика этого не подтвердила. Проведенные в последнее время опытные плавки выявили много затруднений на этом пути. Таким образом, обычный каменноугольный кокс пока является основным и единственным видом твердого доменного горючего.

8.11 Другие виды топлива

В качестве газообразных заменителей кокса наиболее широко используются природный, коксовый и доменный газы.

Природный газ содержит 92-98 % СН₄, 0,5-5 % тяжелых углеводородов типа С_mH_n. Кроме этих горючих компонентов имеются углекислый газ, азот и другие газы. Теплота сгорания – 29000- 32000 кДж/кг. Особенностью использования природного газа, который подается через воздушные фурмы, является разложение его в горне с образованием водорода – активного восстановителя. Подача природного газа в доменные печи значительно облегчается тем, что он поступает из месторождения под большим давлением. Передача из месторождения к потребителю осуществляется под давлением до 6 Мн/м², а от газораспределительной станции к промышленному предприятию – под давлением 1,2 Мн/м². Это позволяет подавать газ из линии в печь, не прибегая к строительству специальных газодувок.

Коксовый газ содержит 55-60 % Н₂, 24-28 % СН₄, 6-8 % СО, 3- 7 % N₂, 2-4 % C_mH_n и 2-4 % СО₂. Полезными компонентами в доменной печи являются Н₂, СН₄, C_mH_n и СО, сумма которых составляет 85-96 %. Для подачи коксового газа в печь необходимо предварительное повышение его давления в специальной газодувке до 0,4-0,5 % Мн/м

---

², что требует очистки от смол и желательно от серы. Теплота сгорания – до 16,5 кДж/м³. Химсостав и температура воспламенения газообразного топлива приведены в таблице 8.13.

Таблица 8.13 – Химсостав и температура воспламенения газообразного топлива

Наименование	Н2	СН4	СnH4	СО	СО2	N2	О2	Температура воспламенения
Коксовый	10,7	47,3	3,3	11,5	–	25,6	1,6	600
Природный	–	92,8	3,6	–	0,4	3,2	–	600
доменный	7,0	–	–	23,7	16,6	52,7	–	600

Мазут представляет собой тяжелый остаток прямой перегонки и крекинга нефти. Горючая масса мазута содержит 84-88 % С, 10-11 % Н₂, 0,7-4,0 % S и 0,8 % (О₂ + N₂). Поставляемые промышленности мазуты имеют около 0,3 % золы и 3-9 % влаги. По мере возрастания вязкости мазут делится на марки М-40, М-100, М-200. Температура вспышки мазута 90-140 ^оС. Подается мазут в печь через фурмы насосами. Теплота сгорания 31000-33000 кДж/кг.

Угольно-мазутная суспензия применяется для устранения абразивного действия пыли и облегчения транспортировки ее по трубам. При правильном соотношении мазута и пыли и достаточном нагреве суспензия легко подается с помощью обычных мазутных насосов.

Пылеугольное топливо – это уголь, молотый до крупности, позволяющей подавать его в горн печи пневмотранспортом. Состав угольной пыли определяется исходным углем.

История доменного производства насчитывает около 1000 лет. Из них более 200 лет доменные печи работают на коксе, и все эти годы – это непрерывная, последовательная и успешная борьба за снижение расходов кокса и т.о. повышение эффективности доменной плавки.

Именно этот фактор – снижение расхода кокса – прежде всего определяет уникальную живучесть и высокую конкурентноспособность доменного производства. На протяжении последних 40-50 лет доля производства черных металлов в мире альтернативными (бездоменными) методами «повысилась» от 1,5-2,0 до 2,5-3,0 % и, судя по всему, положение не изменится в ближайшие десятки лет.

---