Cărbunele este una dintre cele mai importante materii prime industriale. În primul rând servește drept combustibil. Este o sursă de energie termică și derivată de energie mecanică sau electrică. Astăzi, combustibilii sunt rafinați chimic prin gazeificare, carbonizare și hidrogenare. Gazificarea se face în generatoare de toate tipurile și în instalații de gaze. Carbonatarea cu gaz secundar se face fie la temperaturi ridicate (carbonizare), fie la temperaturi medii și scăzute (recuperarea gudronelor neîncălzite).

cărbunelui

Deși în prezent sunt implementate procese mai bune pentru obținerea energiei electrice în centralele nucleare, care funcționează mai ieftin decât centralele termice și hidroelectrice, cărbunele va rămâne cea mai accesibilă sursă de energie pentru foarte mult timp.

Din punct de vedere al producției metalurgice, cărbunele este încă o materie primă de neînlocuit pentru producerea de furnal și cocs de turnătorie, care este esențială pentru producția de fontă și fontă.

Proprietăți de cocsificare ale cărbunelui

Din punct de vedere tehnologic, un grup extrem de important de proprietăți ale unor tipuri de cărbune tare este format din așa-numitele proprietăți de cocsificare. Se manifestă ca modificări ale masei de cărbune la temperaturi de 350 - 500 ° C, atunci când este încălzit fără accesul la aer, cărbunele se înmoaie mai întâi și apoi se formează un reziduu solid de cocs sinterizat.

În funcție de natura modificărilor din masa de cărbune, împărțim proprietățile de cocsificare în următoarele grupuri:

a) Schimbarea stării masei de cărbune se caracterizează prin sinterizarea și plasticitatea cărbunelui.

b) Modificarea volumului masei de cărbune se caracterizează prin dilatare, umflare, expansiune și contracție.

c) Schimbările de greutate sunt date de procesul de degazare.

Sinterizare și plasticitate

Sinterizarea este capacitatea cărbunelui de a forma cocs ferm sinterizat în timpul cocsificării. Prin urmare, este o condiție de bază pentru adecvarea cărbunelui la cocsificare. Sinterizarea este rezultatul multor procese fizice și chimice complexe, care au loc în intervalul de temperatură cuprins între 350 - 500ºC, adică de la începutul înmuierii cărbunelui până la formarea semi-cocsului.

Condiția sinterizării este plasticitatea cărbunelui. Unele componente ale cărbunelui se înmoaie sau se topesc atunci când sunt încălzite fără acces la aer, umezind componentele care nu se înmoaie. Astfel, cărbunele, care este fin măcinat pentru cocsificare, se transformă într-o stare plastică semi-solidă și formează o topire mai mult sau mai puțin omogenă. .

Pe măsură ce temperatura de topire crește și mai mult, se formează semi-cocs sinterizat, din care degazarea suplimentară produce cocs. Cu cât intervalul de temperatură este mai mare între începutul și sfârșitul plasticității, adică cu cât este mai larg intervalul de plastic, cu atât este mai mare rata de sinterizare a cărbunelui, deoarece masa de cărbune are mai mult timp să se re-topească. Cărbunele cu cărbune mediu cu un conținut de 24-28% substanțe volatile are cea mai largă zonă palestiniană.

Cărbunele sinterizat poate fi doar unul care intră într-o stare plastică. Cu toate acestea, nu tot cărbunele care prezintă plasticitate trebuie sinterizat. De exemplu, cărbunele cu un conținut ridicat de substanțe volatile, ale cărui componente fuzibile sunt foarte subțiri în intervalul îngust de temperatură în starea plastică, nu formează o topitură omogenă cu componentele care nu se înmoaie și apoi se formează reziduuri de cocs necoapte.

Pentru evaluarea cărbunelui pe baza rezultatelor determinării sinterizării și a plasticității, este important să știm că cărbunele care a fost depozitat mult timp sau altfel supus unei oxigenări mai intense, resp. cărbunele care a fost încălzit la 200 ° C timp de câteva ore își pierde din plasticitate și sinterizare.

Influența preparării lotului asupra calității cocsului

Producția de cocs astăzi se poate baza pe proprietățile cunoscute anterior de formare a cocsului de tipuri individuale de cărbune, luând în considerare dimensiunea optimă a bobului și umiditatea pentru amestecarea în lot.

Sarcina constă din tipuri de cărbune interacționate, ajustate în funcție de compoziția mărimii bobului, astfel încât contactul reciproc al boabelor individuale de cărbune de diferite tipuri să fie cât mai mare posibil și, în același timp, mărimea totală a bobului sarcinii asigură volumul maxim densitate.

Pe lângă proprietățile decisive de cocsificare, desigur, granularitatea și densitatea lotului, date de tehnologia lotului, au un efect semnificativ asupra evoluției procesului de carbonizare și a calității finale a cocsului.

Granularitatea lotului

În practica operațională, mărimea bobului unei încărcături de cărbune este de obicei dată de o cantitate mai mică de 3 mm. Încărcarea în vrac este pregătită cu o claritate de măcinare de 75 - 85% sub 3 mm, încărcarea compactată peste 90%. Pentru o orientare mai precisă, este necesar să se completeze aceste informații cu o fracție fracțională sub 0,2 mm, care nu trebuie să depășească 15% și o fracție de cereale peste 5 mm, care este max. 4 - 8%. Cu cât cărbunele conține mai puține, cu atât este mai fin măcinat și cu cât sunt mai puține boabe mici, cu atât este mai blând.

Influența mărimii granulelor asupra densității în vrac a lotului se manifestă în operația în vrac și este prezentată împreună cu influența umezelii în Fig. Nr. 1.

Densitatea lotului

Densitatea lotului se exprimă prin greutatea cărbunelui uscat în kg conținut în 1 m3 în spațiul camerei. Din fig. Nr. 1, exprimând dependența densității lotului de umiditate și mărimea granulelor, se poate observa că densitatea volumică minimă este la un conținut de apă de 8 până la 10%. Cu cât cărbunele măcinat este mai fin, cu atât este mai mică densitatea în vrac. Prin măcinarea ușoară, densitatea în vrac crește deoarece boabele de cărbune umple mai bine spațiul. Preîncălzirea încărcăturii, utilizarea uleiurilor sau a altor lichide cu tensiune superficială scăzută ca agenți de umectare au, de asemenea, un efect benefic asupra creșterii densității în vrac a sarcinii. Cu cât tensiunea superficială a lichidului de umectare este mai mică, cu atât se poate obține o densitate mai mare.

Coca-cola pentru furnal

Coca-Cola pentru furnal reprezintă până la 75% din cocsul calc produs și este cel mai important produs al fabricilor chimice de cocs. Este produs în principal în baterii cu încărcare slabă sau compactată din amestecuri de cărbune cu o cotă de 15-25% sau mai mult de cărbune de cocs de calitate, la temperaturi de încălzire de 1300 - 1350ºC.

Rolul cocsului într-un furnal este de a furniza energie termică pentru a obține temperatura necesară reducerii directe și indirecte a minereului și de a carbură fierul redus. Pe lângă funcția combustibilului, cocsul din furnal are și funcția de agent reducător, deoarece dioxidul de carbon produs prin arderea cocsului reacționează cu cocsul strălucitor pentru a forma monoxid de carbon conform ecuației

Și acest lucru reduce oxizii de fier din minereuri când trece prin cuptor. Prin urmare, cocsul pentru furnal trebuie să aibă o oarecare reactivitate.

Problema calității cocsului de furnal este larg mediatizată în legătură cu eforturile furnalelor de intensificare a proceselor de producție a furnalului asociat cu reducerea consumului specific de cocs pe tonă de fontă și creșterea productivității, îmbunătățind în același timp calitatea fontei produse . Dezvoltarea cerințelor pentru calitatea cocsului de furnal a fost complexă și până în prezent, în unele detalii nu a fost posibil să se unească și să se specifice cu precizie cerințele pentru cele mai importante proprietăți ale cocsului, de preferință în ceea ce privește rezistența și distribuția mărimii particulelor .

Din indicatorii calității cărbunelui, conținutul limită al componentelor de balast este destul de uniform justificat, i. apă, cenușă, sulf sau fosfor, care se bazează și pe efecte dovedite experimental asupra indicatorilor TE ai furnalelor.

Efectul conținutului de cenușă, care se manifestă printr-o creștere a cantității de zgură și un echilibru termic deteriorat, a fost cuantificat de mai mulți autori, la fel ca și efectul sulfului. O creștere a conținutului de cenușă cu 1% determină o scădere a productivității cuptorului cu 2%, pentru sulf o scădere cu 0,1% crește productivitatea cu 1,5% și reduce consumul specific de cocs cu 1,5%.

Pentru proprietățile mecanice și granulometria cocsului, cerințele pentru mărimea optimă a boabelor sunt concentrate în prezent, iar definiția sa numerică nu este uniformă. Cu toate acestea, în principiu, este necesar să se obțină dimensiunea optimă a granulelor de cocs pentru fiecare cuptor individual, în raport cu mărimea granulelor aglomeratului, peletelor și minereului sortat, luând în considerare, de asemenea, reducibilitatea minereului.

Aspectul de bază în evaluarea distribuției optime a dimensiunii particulelor de cocs este acela de a realiza condițiile cele mai favorabile pentru un flux intens de gaz în tot furnalul, cu o atenție deosebită la distribuția uniformă a fluxurilor de gaz în direcția radială. Principala condiție prealabilă pentru realizarea acestei stări este menținerea unor decalaje suficient de mari între piesele individuale ale lotului, respectând în același timp legile cineticii chimice. Cu alte cuvinte, din punctul de vedere al fluxului de gaz, o dimensiune mare a piesei ar fi avantajoasă, din punctul de vedere al cerințelor pentru rate de reacție ridicate, dimpotrivă, un lot mic este cel mai avantajos.

Cerințele pentru rezistența și rezistența la abraziune a cocsului sunt în continuă creștere, în special în legătură cu creșterea volumului util al furnalelor.

Concluzie

Deoarece aprovizionarea cu cărbune de cocserie pentru producerea de cocs este limitată sau lipsește în multe țări, este necesar să se utilizeze cocs cu valori mai mici în furnalele cu volum mare. Cu atât mai mult, cu toate acestea, este necesară stabilitatea maximă a tuturor parametrilor de calitate ai cocsului. Parametrii de calitate reduși permanent ai cocsului sunt mai puțin dăunători decât în ​​medie mai favorabili, dar fluctuați.