Въглищата са една от най-важните индустриални суровини. Той служи предимно като гориво. Той е източник на топлинна и получена механична или електрическа енергия. Днес горивата се рафинират химически чрез газификация, карбонизация и хидрогениране. Газификацията се извършва в генератори от всякакъв тип и в газови централи. Карбонизацията със страничен газ се извършва или при високи температури (карбонизация), или при средни и ниски температури (възстановяване на неотопляеми катрани).

върху

Въпреки че в момента се прилагат по-добри процеси за получаване на електроенергия в атомните електроцентрали, които работят по-евтино от топлоелектрическите централи и водноелектрическите централи, въглищата ще останат най-достъпният енергиен източник за много дълго време напред.

От гледна точка на металургичното производство въглищата все още са незаменима суровина за производството на доменни пещи и леярски кокс, което е от съществено значение за производството на чугун и чугун.

Коксови свойства на въглищата

От технологична гледна точка изключително важна група свойства на някои видове каменни въглища се състои от т.нар коксуващи свойства. Те се проявяват като промени в въглищната маса при температури от 350 - 500 ° C, когато при нагряване без достъп на въздух въглищата първо омекват и след това се образува твърд, синтериран остатък от кокс.

Според характера на промените в масата на въглищата, ние разделяме свойствата на коксуване на следните групи:

а) Промяната в състоянието на въглищната маса се характеризира със синтероване и пластичност на въглищата.

б) Промяната в обема на въглищната маса се характеризира с разширяване, набъбване, разширяване и свиване.

в) Промените в теглото се дават в процеса на дегазиране.

Синтероване и пластичност

Синтероването е способността на въглищата да образуват здраво спечен кокс по време на коксуването. Следователно това е основно условие за годността на въглищата за коксуване. Агломерирането е резултат от много сложни физични и химични процеси, протичащи в температурния диапазон 350 - 500 ° C, т.е. от началото на омекотяването на въглищата до образуването на полукокс.

Условието на синтероване е пластичността на въглищата. Някои компоненти на въглищата омекват или се топят, когато се нагряват без достъп до въздух, като едновременно с това омокрят компонентите, които не омекват.

Тъй като температурата на топене се увеличава допълнително, се образува синтериран полукокс, от който при по-нататъшно дегазиране се получава кокс. Колкото по-голям е температурният диапазон между началото и края на пластичността, т.е. колкото по-широк е пластмасовият диапазон, толкова по-висока е скоростта на синтероване на въглищата, тъй като въглищната маса има повече време за претопяване. Средно въглищните въглища със съдържание от 24 до 28% летливи вещества имат най-широката палестинска зона.

Синтерованите въглища могат да бъдат само тези, които преминават в пластмасово състояние. Въпреки това, не всички въглища, проявяващи пластичност, трябва да бъдат синтеровани. Например въглищата с високо съдържание на летливи вещества, чиито разтопяеми компоненти са много тънки в тесния температурен диапазон в пластмасово състояние, не образуват хомогенна стопилка с неомекващите компоненти и след това се образува непечен остатък от кокс.

За оценката на въглищата въз основа на резултатите от определянето на синтероването и пластичността е важно да се знае, че въглищата, които са били съхранявани дълго време или по друг начин са били подложени на по-интензивно оксидиране, респ. въглищата, които са нагрявани до 200 ° C в продължение на няколко часа, губят своята пластичност и слепване.

Влияние на подготовката на партидата върху качеството на кокса

Днес производството на кокс може да се основава на известните преди това коксообразуващи свойства на отделните видове въглища, като се вземат предвид оптималният размер на зърната и влагата за смесване на партиди.

Зарядът се състои от взаимодействащи видове въглища, коригирани по отношение на гранулометричния състав, така че взаимният контакт на отделни въглища от различни видове да е възможно най-голям и в същото време общият размер на зърната на шихтата осигурява максималния му обем плътност.

В допълнение към решаващите свойства на коксуване, разбира се, размерът на зърната и плътността на партидата, дадени от технологията на партидата, имат значителен ефект върху хода на процеса на карбонизация и крайното качество на кокса.

Групова детайлност

В експлоатационната практика размерът на зърната на въглищната такса обикновено се дава с количество по-малко от 3 mm. Сипката партида се приготвя с шлифовъчна острота от 75 - 85% под 3 mm, уплътнената партида над 90%. За по-прецизна ориентация е необходимо тази информация да се допълни с фракция под фракция под 0,2 mm, която не трябва да надвишава 15% и фракция на зърната над 5 mm, което е макс. 4 - 8%. Колкото по-малко големи зърна съдържат въглищата, толкова по-фини са те и са по-малко най-малките зърна, толкова по-щадящи са те.

Влиянието на размера на зърната върху насипната плътност на партидата се проявява в насипната операция и е показано заедно с влиянието на влагата на фиг. 1.

Плътност на партидата

Плътността на партидата се изразява чрез теглото на сухите въглища в kg, съдържащи се в 1 m3 в пространството на камерата. От вече споменатата фиг. № 1, изразяваща зависимостта на плътността на партидата от влагата и размера на зърната, може да се види, че минималната обемна плътност е при водно съдържание от 8 до 10%. Колкото по-фини са смлените въглища, толкова по-ниска е обемната плътност. Чрез внимателно смилане, обемната плътност се увеличава, защото въглищните зърна запълват пространството по-добре. Предварителното нагряване на заряда, използването на масла или други течности с ниско повърхностно напрежение като омокрящи агенти също имат благоприятен ефект върху увеличаването на насипната плътност на заряда. Колкото по-ниско е повърхностното напрежение на омокрящата течност, толкова по-голяма е обемната плътност.

Кокс от доменна пещ

Коксът от доменна пещ представлява до 75% от произведения калц и е най-важният продукт на коксохимичните заводи. Произвежда се главно в батерии с хлабав или уплътнен заряд от въглищни смеси с дял от 15 до 25% или повече от качествени коксови въглища, при температури на нагряване от 1300 - 1350ºC.

Ролята на кокса в доменната пещ е да осигурява топлинна енергия за получаване на температурата, необходима за директно и непряко редуциране на руда и да карбуризира редуцираното желязо. В допълнение към функцията на горивото, коксът в доменната пещ има и функцията на редуциращ агент, тъй като въглеродният диоксид, получен при изгаряне на кокса, реагира със светещия кокс, образувайки въглероден окис съгласно уравнението

И това намалява железните оксиди от рудите при преминаването им през пещта. Следователно доменният кокс трябва да има известна реактивност.

Въпросът за качеството на доменния кокс е широко популяризиран във връзка с усилията на доменните пещи за засилване на производствените процеси в доменните пещи, свързани с намаляване на специфичното потребление на кокс на тон чугун и повишаване на производителността, като същевременно се подобрява качеството на произведеното чугун . Разработването на изисквания за качеството на доменния кокс е сложно и досега в някои подробности не е било възможно да се унифицират и точно уточнят изискванията за най-важните свойства на кокса, за предпочитане по отношение на якостта и разпределението на частиците .

От показателите за качество на въглищата граничните съдържания на баластните компоненти са доста еднакво обосновани, т.е. вода, пепел, сяра или фосфор, които също се подкрепят от експериментално доказани ефекти върху показателите на ТЕ на доменните пещи.

Ефектът от съдържанието на пепел, който се проявява с увеличаване на количеството шлака и влошаване на топлинния баланс, е определен количествено от няколко автори, както и ефектът на сярата. Увеличаването на съдържанието на пепел с 1% води до намаляване на производителността на пещта с 2%, а за сярата намаляването с 0,1% увеличава производителността с 1,5% и намалява специфичния разход на кокс с 1,5%.

По отношение на механичните свойства и гранулометрията на кокса в момента са концентрирани изискванията за оптимален размер на зърната и неговата числена дефиниция не е единна. По принцип обаче оптималният размер на зърната на кокса трябва да бъде изведен за всяка пещ поотделно, по отношение на размера на зърната на агломерата, пелетите и сортираната руда, като същевременно се вземе предвид редуцируемостта на рудата.

Основният аспект при оценката на оптималното разпределение на частиците по размер на кокса е постигането на най-благоприятните условия за интензивен газов поток през цялата доменна пещ, като се обърне специално внимание на равномерното разпределение на газовите потоци в радиалната посока. Основната предпоставка за постигане на това състояние е да се поддържат достатъчно големи празнини между отделните парчета от партидата, като същевременно се спазват законите на химическата кинетика. С други думи, от гледна точка на газовия поток би било изгодно голямо уплътнение, от гледна точка на изискванията за високи скорости на реакция, а напротив, малка партида е най-изгодна.

Изискванията за якост и устойчивост на износване на кокса непрекъснато се увеличават, особено във връзка с увеличаването на полезния обем на доменните пещи.

Заключение

Тъй като доставките на коксови въглища за производство на кокс са ограничени или липсват в много страни, е необходимо да се използва кокс с по-ниски стойности в доменните пещи с голям обем. Още повече обаче се изисква максимална стабилност на всички качествени параметри на кокса. Трайно намалените качествени параметри на кокса са по-малко вредни, отколкото средно по-благоприятни, но колебливи.