Материал: Процесс коксование угля

Обогащение углей методом флотации

Флотация углей является наиболее эффективным методом обогащения угольных шламов. Этим способом обогащается около 11% угля. Пенная флотация заключается в том, что в аэрированной, насыщенной воздушными пузырьками пульпе при непрерывном подъеме их вверх происходит избирательное прилипание к ним относительно чистых угольных частиц и вынос их на поверхность, где образуется флотационная пена, снимаемая специальным устройством. Частицы породы, смоченные водой, к воздушным пузырькам не прилипают. Они остаются в пульпе и опускаются вниз. Пенная флотация применяется для обогащения шлама с размером частиц менее 0,5 -0,75 мм.

Для обеспечения высокой эффективности процесса флотации углей в пульпу добавляют реагенты, которые имеют определенное назначение.

Реагенты - собиратели уменьшают естественную смачиваемость угля и улучшают его флотационные свойства. Собиратели способствуют быстрому и прочному прилипанию флотируемых частиц к пузырькам воздуха. Реагенты - собиратели, находящиеся в пульпе в капельном или молекулярном состоянии, концентрируются на границе твердое тело - вода. Они являются, как правило, маслообразными, плохо растворимыми в воде.

Высокой флотационной активностью обладает керосин. В практике углеобогащения применяются осветительный, отсульфированный и тракторный керосин. Реагенты - вспениватели увеличивают прочность пузырьков воздуха, уменьшают их размеры и способствуют устойчивости пены.

Рисунок 3 Флотационная машина:

1 - Импеллер; 2 - Статор; 3 - Подача воздуха; 4 - Подача пульпы; 5 - Пенный слой; 6 - Пеносборник; 7 - Желоб

Печи коксования. Устройство коксовой печи

Коксовая печь - реактор периодического действия, поэтому температура угольной шихты в ней изменяется во времени. Непосредственно после загрузки шихты в холодную шихту поступает в единицу времени большее количество теплоты и уголь у стенок камеры начинает коксоваться, в то время как вследствие низкой теплопроводности шихты средние слои остаются холодными. По мере прогрева шихты ее температура возрастает при одновременном повышении температуры по сечению камеры.

Коксуют уголь в аппаратах периодического действия - коксовых печах (Рисунок 1):

Рисунок 1- Коксовая печь (коксовая батарея): а - разрез по обогревательному простенку; б - поперечный разрез камеры: 1 - камеры; 2 - загрузочные люки; 3 - стояки для отвода газа; 4 - коксовыталкиватель; 5 - регенераторы; 6 - обогревательный простенок

Коксовая печь состоит из:

• - камеры коксования;
• - обогревательных простенков для сжигания и циркуляции отопительного газа;
• - регенераторов для утилизации теплоты отходящих дымовых газов.

Камера коксовой печи является реактором косвенного нагрева, где теплота передаётся к коксуемому углю от теплоносителя (горючего газа) через стенку (Рисунок 2):

Рисунок 2 - Камера коксования (продольный разрез): 1 - рабочее пространство камеры; 2 - дверцы; 3 - свод; 4 - отверстия для отвода коксового газа; 5 - люки для загрузки шихты; 6 - регенераторы; 7 - каналы, соединяющие регенераторы с обогревательными простенками

Камера имеет прямоугольное сечение и образована двумя обогревательными простенками, подом и сводом, облицованным динасовыми огнеупорами.

С торцов камера закрывается дверями, которые снимаются по окончании коксования для выдачи готового кокса из камеры с помощью коксовыталкивателя.

В своде камеры находятся:

• § три отверстия для загрузки угля, закрываемые крышками;
• § два отверстия для отвода летучих продуктов коксования - прямого коксового газа, который через газоотвод поступают в газосборник, откуда направляются в цех улавливания.

В современных печах:

• § высота камеры составляет 5 - 6 м,
• § длина - 14 -15 м,
• § ширина - 0,4 - 0,45 м, чтобы обеспечить быстрый прогрев угля, так как теплопроводность шихты низкая.
• 1) В кирпичных простенках между соседними камерами устроены вертикальные отопительные каналы или вертикалы (обычно по 27 штук в каждом простенке) в которых сжигается газообразное топливо.
• 2) После обогрева камер горячие газы удаляются из печи через регенераторы - камеры, заполненные кирпичной насадкой, и нагревают их.

Аккумулированная в нагревателях теплота используется для предварительного подогрева воздуха и отопительного газа с целью достижения необходимой температуры ~ 1400 - 1500 єС в вертикалах и уменьшения расхода топлива.

Регенераторы работают попарно по принципу противотока.

Через один пропускают нагреваемый воздух, а через другой в противоположном направлении - отходящие топочные газы.

Газообразным топливом для обогрева коксовых печей служит обратный коксовый газ, доменный газ, или их смесь.

Коксовые печи компонуют в батареи, а батареи - в блоки. Одна коксовая батарея включает 61 - 79 параллельно работающих камер.

Батарея обслуживается комплексом механизмов:

• § вагоном для загрузки угля;
• § коксовыталкивателем;
• § машиной для съемки дверей коксовых камер;
• § коксотушительным вагоном с электровозом.

Рисунок 3 - Схема выгрузки коксового пирога: 1 - отверстие для загрузки угля; 2 - коксовыталкиватель; 3 - направляющая рама; 4 - тушильный вагон; 5 - стояки; 6 - газосборники; 7 - регенераторы; 8 - подовый канал; 9 - борова; 10 - газопроводы коксового газа; 11 - газопроводы доменного газа; 12 - перекидные каналы; 13 - рампа; 14 - задвижка; 15 - транспортёр для кокса.

1) После выгрузки предыдущей партии кокса в сильно нагретую камеру загружают угольную шихту из специального загрузочного вагона, передвигающегося по рельсовому пути, проложенному по верху батареи.

Продолжительность коксования составляет 12 - 14 часов.

Каждая камера коксовой батареи работает периодически, но вся батарея - в целом - непрерывно: одни камеры загружаются, другие - находятся в рабочем режиме, третьи выдают кокс.

• 2) После окончания коксования специальными механизмами снимают переднюю и заднюю дверцы камеры и с помощью коксовыталкивателя готовый кокс («коксовый пирог») выгружают в вагон.
• 3) Вагон отвозит кокс под тушильную башню, где он орошается водой, охлаждается и растрескивается на мелкие кусочки.

При мокром тушении кокса безвозвратно теряется около 50%тепловой энергии, затраченной на коксование.

И настоящее время всё более широко используется метод сухого тушения кокса с помощью циркулирующего инертного газа азота.

Теплоту нагретого при тушении кокса инертного газа используют для получения водяного пара.

Требования к качеству металлургическому коксу

Контроль качества кокса осуществляется по следующим его характеристикам:

• § Технический анализ.
• § Гранулометрический состав.
• § Прочность.
• § Пористость.
• § Насыпная масса.
• § Температура воспламенения.
• § Реакционная способность.

Технический анализ кокса

Здесь дается информация о содержании серы (S), золы (А), летучих веществ (ЛВ) и влаги (W). Важнейшая характеристика кокса - содержание углерода (нелетучего) - здесь не определяется. Его находят по разности СНЕЛЕТB = 100 - (А + ЛВ + S), а содержание влаги в коксе дается сверх 100 %.

Сера

Сера является вредной примесью чугуна и в подавляющем большинстве случаев кокс является главным ее поставщиком. Содержание серы в коксе определяется её содержанием в углях, поступающих на коксование. Практикой работы доменных печей установленно, что увеличение содержания серы в коксе на 0,1 % сопровождается увеличением удельного расхода кокса в 9 среднем на 0,3 % с одновременным таким же снижением производительности печи.

Зольность кокса

Зола в коксе является крайне нежелательной примесью и ее содержание должно быть минимальным. Зола в коксе влияет на выходшлака и прочность кокса. Известно, что разрушение кусков кокса происходит по его зольным включениям. Поскольку содержание кремнезема в золе кокса чаще всего составляет 50 % и более, то для получения требуемой основности шлака необходим ввод в шихту основных оксидов, что снижает показатели доменной плавки. Считается, что каждый процент увеличения золы в коксе снижает производительность печи от 1,0 до 1,8 % (при содержании золы в коксе, соответственно, от 10 до 13 %) и увеличивает расход кокса от 1,2 до 2,0 %.

Летучие кокса

Содержание летучих в коксе косвенно характеризует его качество. Их содержание зависит от продолжительности периода коксования и конечной температуры коксования. Чем выше указанные параметры коксования, тем меньше в коксе летучих веществ. Нормальным содержанием летучих в коксе считается 0,8 - 1,2 %. Повышенное содержание летучих в коксе свидетельствует о незавершенности процесса коксования и отрицательно сказывается на его качестве. Такой кокс получил название - "недопал". Он характеризуется более темным цветом в сравнении с коксом хорошего качества и пониженной механической прочностью. Уменьшение выхода летучих веществ в коксе ниже 0,5 % свидетельствует об увеличенном периоде коксования, что приводит также к снижению прочности кокса вследствие его "пережога" и увеличения трещиноватости.

Влажность кокса

Влага в коксе не приносит вреда доменному процессу. При загрузке в печь влажного кокса происходит испарение этой влаги за счет тепла отходящих из печи газов - температура колошникового газа снижается. Для нормального технологического режима плавки очень важно использовать кокс с минимальными колебаниями его влажности. Поскольку загрузка кокса в 10 печь осуществляется по массе, то при минимальных колебаниях влажности кокса гарантирует стабильность теплового режима плавки.

Технические составы коксов, производимых на различных коксохимических предприятиях России, приводятся в специальной справочной литературе.