Файл: Тютюнников Ю.Б. Получение кокса из слабоспекающихся углей.pdf

Херешофа. Полукоксование спекающихся углей проводят преимущественно во взвешенном состоянии.

Полученный полукокс смешивают с 9—10% коксую­ щегося угля (фактический процент его определяют в за­ висимости от качества) и около 10% пека. Затем смесь брикетируют и прокаливают в вертикальной шахтной печи, которая окружена системой обогревательных кана­ лов. Полученный в процессе газ с теплотворной способ­ ностью 1246 ккал/нм3 сжигается, и продукты сгорания проходят по каналам и через шахту печи. Таким обра­ зом, коксование осуществляется как прямым, так и кос­ венным обогревом. Нижняя секция камеры коксования используется в качестве камеры тушения, где брикеты охлаждаются холодным газом, поступающим из химиче­ ского цеха. Данные о выходе продуктов коксования при­ ведены в табл. 12.

Для прохождения угля и брикетов через аппарат предварительного нагрева и шахтную печь требуется со­ ответственно 1 ч для каждой ступени, поэтому произво­ дительность такой установки высока, а капитальные вло­ жения достаточно малы. Ориентировочно считают, что такая установка будет стоить на 25% меньше по сравне­

27

нию с современной коксовой установкой такой же произ­ водительности.

На основании процесса «Корбакол» * был разработан метод Дидье получения металлургического кокса из неспекающихся углей [98]. По этому методу измельченный уголь подвергается полукоксованию при температуре 440—650° С в реторте с внешним обогревом. Полученный полукокс с выходом летучих 11 —17% смешивают с пе­ ком низкотемпературной смолы и 8—4 1% спекающегося угля. Смесь брикетируют на вальцовых прессах. Брике­ ты коксуют в камерных печах при температуре 900— 1000° С.

В этом процессе себестоимость коксовых брикетов оказалась высокой. Считают, что она может быть сниже­ на путем применения в первой ступени термообработки углей в псевдоожиженном слое и непосредственного на­ грева брикетов горячими газами в третьей ступени про­ цесса.

В процессах NFC и «Баумко» скорость нагрева бри­ кетов в конечных стадиях в основном определяется теп­ лопередачей к брикетам. При нагреве их в этих стадиях в потоке твердого теплоносителя (песка) время нагрева сокращается до 30—45 мин [100]. Механическая проч­ ность брикетов при этом не снижается.

Схема экспериментальной установки для нагрева брикетов горячим песком приведена на рис. 9.

Работы по получению металлургического топлива из бурых углей были проведены в Австралии [2, 98]. Креп­ кий кусковой кокс из бурого угля получен следующим образом. Уголь предварительно измельчали до размера

* Этот процесс разработан в США. Он основан на предвари­ тельной термической обработке слабоспекающихся углей с последую­ щим брикетированием их. Промышленного применения процесс не имеет.

28

частиц менее 1 мм, затем сушили до влажности, не пре­ вышающей 15%, и прессовали при давлении 3080 кГ/см2. Полученные брикеты медленно сушили и постепенно на­ гревали до температуры не ни­

них были получены брикеты. Для получения буроуголь­ ного кокса газовые угли предварительно нагревали до температуры 800° С, при этом они полностью теряли спекаемость. Затем угли прессовали при давлении около 300 кГ/см2 в смеси со смолой и пеком, полученными при предварительной термообработке, и снова нагревали до

29

500°. Насыпная плотность буроугольного кокса, полу­ ченного по этой методике, составляла 590 кг/м3.

Аналогичный процесс получения металлургического топлива из коксового порошка бурого угля был осуще­ ствлен в Венгерской Народной Республике [92]. Бурый уголь коксовали в вертикальной печи. Кокс после дроб­ ления смешивали с гудроном (до 0,6%) и смолой (8— 9%). Была установлена возможность добавления к сме­ си 5—6% спекающегося каменного угля, который может заменить 1—2% смолы. Полученную смесь брикетирова­ ли и коксовали в вертикальной печи в течение 8—10 ч. После тушения кокс рассеивали. Кокс меньше 20 мм дробили до размера частиц 0—3 мм, а затем добавляли к брикетируемой массе.

Большое значение при брикетировании бурых углей и продуктов их термической переработки имеет правиль­ ный выбор связующего вещества для обеспечения термо­ стойкости брикетов при дальнейшем их иагреве. Брике­ тирование полукокса требует меньшего количества свя­ зующего, чем брикетирование неспекающегося угля; при этом следует иметь в виду, что необходимые связующие получаются в процессе полукоксования.

Многочисленными экспериментальными работами бы­ ло установлено, что добавление к связующим вещест­ вам — пеку или смоле — небольшого количества спекаю­ щихся углей обеспечивает повышенную термостойкость брикетов, полученных на основе угле-пекового (смоля­ ного) связующего. Пек является связующим при брике­ тировании, а спекающийся уголь — при коксовании. При добавлении спекающегося угля в связующее увеличи­ вается прочность брикетов, что позволяет коксовать их с повышенными скоростями нагрева. Хорошие результа­ ты дает применение в качестве связующего окисленной смолы.

30

В настоящее время в ФРГ разработан метод исполь­ зования в качестве связующего специального пека из ка­ менноугольной смолы, называемого «разбавленным» (ме­ тод горнопромышленного общества «Рейнэльба» в Гель­ зенкирхене). В опубликованных материалах не дано яс­ ного описания этого пека, но, судя по названию, он рас­ творим в смоляных маслах. Разбавленный пек имеет более низкую вязкость и лучшие смачивающие свойства, чем обычный. Главное преимущество этого пека состоит в том, что его применение делает излишним сушку угля, подлежащего брикетированию; так, например, хорошо брикетируется с этим пеком уголь с содержанием влаги до 8%. Кроме того, разбавленного пека требуется на 25—35% меньше, чем обычного.

На одной установке в Рурской области изготовляют яйцевидные брикеты из малометаморфизированного уг­ ля. Расход разбавленного пека при этом составляет 3,3—5,4%, в то время как обычного — 7,2—7,5%. Раз­ бавленный пек добавляют в уголь в жидком состоянии при температуре 145—150° С. Брикеты с разбавленным пеком большей частью не подвергают термической обра­ ботке. Они непосредственно поступают на сжигание в топки или в смеси с мелкой железной рудой и углем — в низкошахтные доменные печи.

Для облегчения склеивания отдельных частиц угля при брикетировании иногда угли предварительно обра­ батывают органическими растворителями, например пи­ ридином. Перед брикетированием уголь выдерживают в пиридине несколько часов, за это время он набухает и впитывает в себя 0,1—0,4% пиридина. Брикеты, изготов­ ленные из такого угля при давлении 800 кГ/см2 и темпе­ ратуре 80° С, в несколько раз прочнее, чем брикеты из ненабухшего угля. Аналогичный эффект оказывала и предварительная обработка угля нефтью [95].

31

Наиболее перспективными методами окускования слабоспекающихся углей являются такие, которые осно­

32

Этот метод получения кокса имеет следующие преи­ мущества по сравнению с другими:

1)возможность управления процессом в любой сту­ пени, применения воздействия на уголь различных газов

впервой ступени, введения специальных присадок и т. д.;

2)интенсификация процесса коксования путем вы­ бора оптимального способа теплопередачи для каждой ступени;

3)однородность кусков кокса по форме и величине;

4)возможность прессования плавящегося угля при наполнении ячеек аппарата третьей ступени.

Вработе В. Светославского [106] описан процесс по­ лучения формованного кокса из слабоспекающихся уг­ лей. Суть процесса заключалась в том, что уголь быстро нагревали до температуры размягчения 400° и сразу же прессовали без связующего. Полученные формованные брикеты коксовали в вертикальной камере. Было уста­ новлено, что для защиты брикетов от деформации и склеивания друг с другом следует добавлять в шихту небольшое количество некоксующейся угольной мелочи и выгружать их из камеры через 2—3 ч. За это сравни­ тельно короткое время наружная поверхность брикетов успеет затвердеть до такой степени, что их можно пере­ двигать без опасения деформации и раскалывания.

В1947 г. был описан непрерывный процесс «КоулЛогс» [98] получения угольных стержней из слабоспе­ кающихся малометаморфизированных углей. В построен­ ной установке производительностью 30—40 т/сутки уголь­ ная мелочь поступала в качающуюся горизонтальную реторту шириной 940 и длиной 3952 мм. Специальный шатунно-кривошипный механизм приводил реторту в ко­ лебательное движение в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в результате чего угольная мелочь, насы­ панная в реторту слоем от 12 до 38 мм, продвигалась по

ней. Для нагрева угля использовали электрический ток или газовый теплоноситель. В реторте уголь находился в течение 1—3 мин и нагревался до температуры 400— 500° С, что позволяло привести его в состояние, пригод­ ное для прессования и формования в прочные цилиндры твердого бездымного топлива или в угольные стержни. Центробежным насосом в реторте создавался вакуум от 23 до 130 мм вод. ст. для удаления летучих продуктов коксования. Образующиеся пары охлаждались в не­ скольких горизонтальных трубах с водяными рубашка­ ми. Из 1 т слабоспекающегося угля таким способом по­ лучили 700 кг полукокса, 404 л легких масел и 37,9 мъ газа с теплотворной способностью 8894 ккал/м3.

Нагретый уголь формовали в угольные стержни при давлении 2,8 кГ/см2 шнековым прессом, аналогичным то­ му, который применяется для формовки кирпичей. Вна­ чале на установке получали только низкотемпературный кокс и химические продукты низкотемпературного коксо­ вания, а затем — высокотемпературный кокс. Для этого угольные стержни пропускали через камеру с температу­ рой 700—1000° С. Время пребывания угольных стержней в камере должно быть согласовано со скоростью про­ цесса, протекающего в низкотемпературной печи, и, по ут­ верждению авторов работы, колеблется от 10 до 15 мин *.

По принципу «Коул-Логс» в Англии была построена установка [98]. Ее особенностью является предваритель­ ный нагрев угля на ленточном транспортере, выполнен­ ном из специальной молибденовой проволочной сетки, на которой уголь пропускается под раскаленной поверх­ ностью печи (рис. 11). Для равномерного прогрева все­ го угольного слоя и предотвращения слипания частиц

* Такой быстрый нагрев угольных стержней обязательно при­ водит к их растрескиванию.

34