Материал: Процесс коксование угля

Способы повышения ресурса угля для коксования

Метод избирательного дробления угольных шихт состоит в сочетании дробления с отсевом угля мелких классов. При этом более твердые, слабоспекающиеся и минерализированные компоненты измельчаются тоньше, а хорошо спекающиеся, переходящие полностью в пластическое состояние компоненты,-- крупнее. Это способствует ослаблению внутренних напряжении в теле кокса и повышает его прочность.

Предварительная термическая подготовка углей позволяет удалить влагу и нагревать уголь до загрузки в коксовые печи. При этом существенно (на 30--40%) сокращается период коксования и соответственно повышается производительность коксовых печей. К тому -же оказывается возможным получение кокса из шихт, содержащих до 70% слабоспекающихся углей. Это объясняется тем, что повышение скорости нагрева приводит к увеличению продолжительности существования жидкой фазы пластической массы газовых углей, т.е. скорость образования жидкой фазы оказывается больше, чем скорость се превращения в полукокс. Это расширяет температурный интервал пластичности газовых углей (рис. 13.2) и существенно улучшает спекаемость шихт, содержащих газовые угли.

Коксование уплотненных и частично брикетированных шихт способствует улучшению контакта между частицами угля, что создает более благоприятные условия для образования прочного кокса. Кроме того, за счет увеличения насыпной массы угольной шихты возрастает производительность коксовых печей.

При коксовании частично брикетированных шихт возможно дополнительное улучшение спекаемости благодаря тому, что брикетируют смесь угля со связующим, которое выполняет функции добавки, способствующей спеканию угля. Применение уплотненных и частично брикетированных шихт позволяет значительно увеличить долю слабоспекающихся углей в шихте. В Японии в настоящее время около 80% кокса производят при использовании частичного брикетирования.

Получение формованного кокса в отличие от методов, основанных на применении традиционных коксовых печей и угольных шихт, содержащих также хорошо спекающиеся угли, связано с принципиально новыми техническими решениями и с использованием только слабоспекающихся углей в качестве исходного сырья. В отличие от обычного кокса, куски которого имеют неправильную форму и от которого неизбежно отсеивают определенные количества слишком мелкого и слишком крупного кокса, формованный кокс имеет строго определенные размеры кусков, что значительно увеличивает его газопроницаемость. Как правило, механическая прочность формованного кокса значительно выше, чем прочность обычного кокса.

Формованный кокс получают по ступенчатой схеме. На первой ступени предварительно подготовленное сырье превращается в заготовки заданной формы и размеров. Это достигается либо путем брикетирования на прессах смеси углей со значительным содержанием слабоспекающихся или неспекающихся компонентов со связующим, либо путем придания определенной формы мелкораздробленному слабоспекающемуся углю, нагретому до температуры пластического состояния. В этом случае функции связующего выполняет жидкая фаза пластической массы.

Схема процессов коксования

Углеподготовка

• 1) усреднение состава:
  • а) уголь сперва подвергают классификации методом грохочения (сортировке на отдельные фракции по размерам)
  • б) затем измельчению на валковых дробилках;
• 2) обогащение угля - удаление из него пустой породы, содержащей минеральные примеси.

Для обогащения угля используются методы отсадки и флотации.

• а) Метод отсадки или мокрого обогащения, основанный на различии плотностей угля 1,2-1.3 г/cм2 и породы 2,0-2,6 г/cм2, осуществляют в отсадочной машине. Уголь поступает в корыто с ситом, заполненное водой, которая вследствие движения поршня непрерывно пульсирует. То она переливается через край, унося с собой более лёгкий уголь, то, опускаясь, прижимает к ситу более тяжёлую породу, которая удаляется с водой в особые отверстия.
• б) Методом флотации обогащается мелкий уголь.
• 3) обезвоживание угля на центрифугах и сушка на барабанных сушилках;
• 4) приготовление угольной шихты путём смешения в определённом соотношении различных марок угля и окончательное дробление шихты на молотковых дробилках до частиц размером меньше 3 мм.

Способы обогащения углей

На коксохимические заводы поступают рядовые угли из различных шахт, зольность и содержание серы которых колеблется в широких пределах. Для получения углей с заданной зольностью и содержанием серы применяют обогащение.

Обогащение угля - это совокупность процессов, в результате которых в конечном продукте уменьшается содержание минеральных примесей и происходит более равномерное их распределение. При этом получаются порода, сростки породы с углем (промпродукт) и обогащенный продукт концентрат.

Операции обработки угля на углеобогатительной фабрике могут быть разделены на три стадии:

• 1) подготовка углей перед обогащением: раскрытие зерен угля путем измельчения в целесообразных пределах (дробление) и разделение угля на классы по крупности (классификация);
• 2) собственно обогащение;
• 3) операции после обогащения: обезвоживание и сушка концентрата, шламоулавливание, осветление сточных вод, вторичное дозирование продуктов обогащения.

Механическое разделение по крупности смеси частиц угля осуществляется на решетах и ситах, называется грохочением. Продукты, полученные при грохочении, имеют определенные размеры и называются классами.

Обогащение углей методом отсадки

Отсадкой называется процесс разделения смеси зерен по плотностям в турбулентном водном потоке, колеблющемся в вертикальном направлении с заданными амплитудой и частотой.

В результате действия переменных по направлению струй воды происходит разделение обогащаемого материала на тяжелый продукт, концентрирующийся в нижних слоях постели, и легкий продукт, поднимающийся в верхние слои постели. Обогащению отсадкой подвергается уголь крупностью от 0,5 до 80 мм. На долю отсадки приходится около 50 % обогащаемого угля.

Рисунок 2 Схема двухступенчатой отсадочной машины.

Обогащение углей в тяжелых средах

Обогащение углей в тяжелых средах основано на разделении его компонентов по плотности. Если среда по плотности занимает промежуточное положение между легкими и тяжелыми частицами угля, то произойдет его разделение на составляющие компоненты. Более плотные частицы потонут, а более легкие всплывут на поверхность среды.

Тяжелыми средами могут быть органические жидкости, растворы солей и суспензии. В промышленности распространены минеральные суспензии. Суспензией называется взвесь в воде тонкоизмельченных (<0,1 мм) минеральных частиц. В качестве утяжелителей применяются пирит, магнетит, барит и другие тяжелые минералы. Суспензии должны быть устойчивы, т. е. сохранять постоянное содержание утяжелителя в различных по высоте слоях.