Як це працює виробництво коксу для виплавкичавуну в доменних печах
Ефективне функціонування доменної печі потребує високої якості шихтових матеріалів, високотехнологічних процесів та операцій. Кокс - найголовніший компонент доменної плавки, є паливом в доменній печі і впливає на процес протікання плавки і якість металу, що виплавляється. Кокс високої якості повинен бути досить міцним, щоб забезпечувати плавне опускання стовпа шихти доменної печі, сприяючи максимально низькій кількості викидів, бути джерелом найвищої теплової енергії, створювати стабільний склад металу та забезпечувати оптимальну газопроникність шихти. Використання високоякісного коксу призводить до скорочення його питомої витрати, підвищення продуктивності та зниження вартості готового металу.
Виробництво коксу
а) Виробництво коксу з отриманням побічних продуктів б) Виробництво коксу з рециркуляцією газу та використанням його як енергоносій.
Виробництво коксу з отриманням побічних продуктів
Кокс за цією технологією отримують у коксових батареях, вловлюючи побічні продукти. Процес виробництва коксу складається з наступних кроків: перед спіканням відсортоване вугілля спеціальних коксівних марок збагачують, змішують і контролюють гранулометричний склад. Змішане вугілля завантажується в коксові камери, що мають вигляд щілин, кожна з яких поділяє загальний нагрівальний канал із сусідньою коксовою камерою. Вугілля спікається у відновлювальній атмосфері. Уловлений газ від коксових батарей накопичують і відправляють заводу-споживачеві побічних продуктів коксування, де уловлені з коксового газу хімічні продукти використовують як сировину для суміжних галузей. Тому цей процес отримав назву процесу виробництва коксу з отриманням побічних продуктів.
Процес спікання вугілля до утворення коксу відбувається шляхом передачі тепла від гарячих цегляних стін до шихти, що коксується. У межах температур 375-475 про З, вугілля розкладається, формуючи пластичні шари біля кожної стіни коксової камери. При температурах 475-600 про З відбувається значне утворення смоли та ароматичних сумішей вуглеводнів, що завершує пластичну фазу, утворюється напівкокс. При 600-1100 про починається фаза стабілізації коксу. Вона характеризується стисканням коксівної маси, формуванням структури коксу та заключними водневими реакціями. Під час пластичної фази коксівна шихта рухається від кожної стіни у напрямку до центру коксової камери, створюючи порожнечі для вільного просування газу з підвищеним тиском, який рухається до стіни, що нагрівається. Коли пластичні шари коксівної шихти, що утворюються по обидва боки, зустрічаються в центрі коксової камери, процес коксування завершений у всій масі. Розпечена маса коксу виштовхується з коксової камери, гаситься сухим або мокрим способом перед відвантаженням до доменних печей.
Властивості коксу
Кокс високої якості характеризується певним набором фізико-хімічних властивостей, які можуть бути змінені лише у вузьких межах. Властивості коксу можуть бути поділені на дві групи:
а) Фізичні властивості б) Хімічні властивості.
Фізичні властивості коксу
Контроль фізичних властивостей коксу та їхньої стабільності необхідний як до потрапляння в доменну піч, так і у складі завантаження. Термічна стійкість коксу, його міцність та стійкість коксу після реакції з CO 2 (CSR) – одні з найголовніших контрольованих параметрів. Міцність визначає здатність коксу витримати руйнування при кімнатній температурі та відображає поведінку коксу за межами доменної печі та у верхній їїчастини. CSR вимірює потенціал коксу для руйнування в дрібніші фракції під впливом високотемпературного середовища CO/CO 2 , тобто в об'ємі, що дорівнює двом-третім обсягу доменної печі. Кокс великих і середніх фракцій завдяки сталості гранулометричного зберігає стійку коксову насадку, що сприяє хорошій газопроникності в стовпі шихти, покращує продуктивність доменної печі.
Чинники, що впливають на якість коксу
Кокс високої якості виробляють переважно зі спеціальних марок коксівного вугілля. Коксуючими є вугілля, яке в відновлювальній атмосфері коксової камери проходить пластичну стадію і, стабілізуючись, набуває структури коксу. Однією з важливих характеристик, контрольованих у процесі відбору вугілля, що коксується, є те, що маса шихти в процесі коксування не повинна створювати тиску на стінки камери і повинен бути забезпечений вільний вихід коксового пирога після завершення процесу, щоб розпечений кокс безперешкодно був виштовхнутий у приймальний вагон. На ефективну роботу камер коксування, а, отже, і на якість коксу впливають такі характеристики: марка коксівного вугілля, гранулометричний склад шихти, хімічні та міцнісні властивості вугілля, розміри частинок, об'єм вологості, насипна щільність. Контроль цих параметрів здійснюють, піддаючи вугілля різним випробуванням, у тому числі температурному нагріванню, випробуванням міцності в холодному і нагрітому стані. Якість коксу найбільш стабільна, якщо всі ці фактори контролюються. Коксохімічні використовують різні способи збагачення вугілля, підвищення їх міцності, щоб збільшити якість коксу, продуктивність коксових камер і, отже, термін служби коксових батарей.