Бурый уголь, каменный уголь и антрацит

Образование конечного продукта

Все производства металлургического кокса строго соблюдают технологические процессы, которые требуют не допустить попадания воздуха в камеру. Как это происходит? Процесс получения кокса начинается сразу после того как загрузочный вагон поставляет отмеренную дозу шихты в камеру. При этом происходит закрытие ее люков и включение подогревающих устройств.

Что происходит на начальном этапе, когда осуществляется производство кокса? Технология процесса на первой своей стадии предусматривает выделение из готового сырья газов и воды. После этого происходит плавление и оседание шихты. Дальнейшее повышение температуры приводит к вспучиванию данного промежуточного продукта. Это происходит в связи с дальнейшим выделением газов и паров. Далее шихта постепенно отвердевает. Что представляет собой последняя стадия процесса, в результате которой получается кокс? Производство этого продукта осуществляется при растрескивании и усадке спека. В итоге происходит образование так называемого коксового пирога. Все фракции, имеющие парогазовую форму, отводятся по стоякам в газосборник.

Процесс нагрева шихты в камерах идет от ее нагреваемых стенок к центру. В связи с малой теплопроводностью сырья в различных местах стадии коксования находятся на разных этапах.

Весь процесс образования кокса длится от 14 до 17 часов. Его продолжительность зависит от температуры сгорания шихты, ее состава и размеров камеры.

После завершения технологического процесса производства кокса выключаются нагревательные устройства и перекрываются стояки. К дверям коксовой камеры подходит выталкиватель, с помощью которого полученный продукт выгружается в тушильный вагон. Таким образом и происходит освобождение печи. После этого выталкиватель навешивает герметичные двери и отправляется по рельсам к следующей камере. Туда же следует и загрузочный вагон. Он открывает люки и загружается новой дозой переработанной шихты.

Области использования

Применение различных марок чугуна зависит от металлургического компаунда и его эксплуатационных характеристик.

Белый вид используется в производстве нагревательных элементов и бытовой сантехники (ванн, раковин), а также является сырьем для получения ковких разновидностей твердых растворов.

Серый — входит в состав различных элементов двигателей для машиностроительной отрасли.

Ковкий – при изготовлении тормозных колодок и деталей для промышленного измельчительного оборудования. Кроме того, он имеет широкое применение в текстильной промышленности при отливке запасных частей сложной формы для оборудования. Применяется КЧ при изготовлении кухонной посуды, элементов интерьера, уличных фонарей, перил для лестниц.

Высокопрочный сорт применяется при производстве труб, фитингов для водоснабжения, канализации, нефтедобывающего производства. Кроме того, из него делают секционные радиаторы, эксплуатируемые в системах центрального отопления жилых домов и административных зданий.

Из ферромагнитного типа изготавливают электрощиты и другие составляющие электротехнического оборудования, а немагнитный его тип наоборот используется в качестве электроизолирующего материала.

В огромном количестве чугун используется как сырье на сталелитейных предприятиях.

Технология производства

Структура коксохимического производства состоит из трех стадий:

Подготовка угля.
Коксование.
Улавливание и переработка побочных химических продуктов.

Подготовка угля

Подготовка угля к коксованию происходит в углеподготовительных цехах. На склады завода поступает уголь разных марок. Его подвергают следующим видам обработки:

Дробление — процесс разрушения кусков угля под воздействием внешних сил до требуемой крупности. В результате получаются гранулы нужного размера. Обычно это куски от 3 миллиметров и меньше.
Сортировка сырья по крупности — осуществляется с помощью специальных приспособлений (грохотов и классификаторов).
Обесшламливание — удаление наиболее мелких частиц (шлама) для повышения качества концентрата.
Обогащение — совокупность методов и процессов, в результате которых сокращается количество примесей в исходном материале. Основным способом обогащения угля является гравитационный метод. Состоит в разделении частиц под действием собственного веса и сопротивления среды. Для каменного угля, содержащего большое количество мелких примесей, используют метод флотации. Он основан на различии в смачиваемости минералов. Частицы угля прилипают к поверхности раздела фаз, а частицы примесей — нет.
Изготовление шихты — в зависимости от поставленных технологических задач смешиваются разные марки углей. Полученная смесь подвергается сушке для повышения количества загружаемого материала в коксовые печи.

Коксование

Процесс коксования осуществляется в высокопроизводительных печах, нагретых до температуры 900-1100° C. Загруженную шихту нагревают в течение 14-16 часов.

Существует 3 типа технологии производства кокса:

С использованием тепла отходящих газов для производства электрической энергии или отопления (печи рекуперативного типа).
Без улавливания побочных летучих продуктов (печи ульевого типа).
С улавливанием побочных продуктов коксования.

Схема работы коксовой печи рекуперативного типа:

Описание работы рекуперативной коксовой печи:

Газ для горения подается через специальные отверстия и частично сжигает образующиеся в камере коксования летучие вещества.
Дополнительный воздух проходит через подовые каналы, расположенные в нижней части печи.
Благодаря конструкции каналов, а также контролю воздушных потоков, процесс коксования сверху и снизу происходит равномерно.
Токсичные побочные продукты сжигаются внутри камеры.
Горячие газы по специальному туннелю отводятся к бойлерной установке. Здесь производится пар высокого давления, который в дальнейшем используется для отопления или производства электроэнергии.
Отработанный газ охлаждается, очищается от серы с помощью известковой молока. При этом получается гипс, который можно использовать в строительных целях.
Полученный кокс выталкивается в вагоны, где охлаждается с помощью воды или азота. В дальнейшем кокс сортируют и отправляют на металлургическое производство.

Печи ульевого типа работают по похожему типу, что и рекуперативные. Только все летучие продукты, полученные в результате нагревания исходного сырья, используются для обеспечения теплом самого процесса коксования. Это устаревший тип печей, который в настоящее время редко используется.

В печах с улавливанием побочных продуктов выделяемый шихтой газ до сжигания пропускается через систему специальных агрегатов. Из него выделяются необходимые химические вещества, а очищенный газ отправляется по дальнейшему назначению.

Улавливание и переработка побочных химических продуктов

На коксохимических заводах существует комплекс цехов улавливания. Туда от коксовых печей поступает газ, который выделяется в результате коксования. Он подвергается охлаждению и очистке с помощью разных технологий.

Как правило, горячий газ охлаждают с помощью распыления воды, нагретой до температуры 70-80° C. При этом из летучих веществ происходит выделение большей части смол.

Парогазовую смесь отводят в холодильники с температурой до 25-30° C. Из конденсатов выделяют каменноугольную смолу и надсмольную воду.

В дальнейшем коксовый газ очищают с помощью серной кислоты, поглотительных масел и других веществ. При этом выделяются пиридиновые основания, бензол и другие химические соединения.

Полностью очищенный газ направляют в газопровод для последующего использования.

Полученные в результате очистки газа вещества отправляются в цеха по переработке.

Замедленное коксование

Данный процесс называют еще и полунепрерывным. Этот способ получения нефтяного кокса наиболее распространен в мировой практике. Он подразумевает такой технологический процесс, при котором предварительно нагретое до 350-380 градусов сырье непрерывно подается на особые тарелки, находящиеся в ректификационных колоннах. Подобные установки работают при атмосферном давлении. Сырье для производства нефтяного кокса стекает по тарелкам и контактирует с парами, поднимающимися из реакционных аппаратов. Результатом такого массо- и теплообмена становится конденсат. Именно он и образует вместе с исходным продуктом вторичное сырье, подлежащее дальнейшему нагреванию до 490-510 градусов в трубчатых печах.

Далее смесь поступает в коксовые камеры. Это вертикально расположенные полые цилиндры, высота которых достигает 22-30 метров, а диаметр – 3-7 м.

Реакционная масса поступает в коксовые камеры непрерывно. Причем этот процесс длится на протяжении от 24 до 36 часов. За это время масса, благодаря удерживаемой ею теплоте, постепенно коксуется. Когда камера заполняется конечным продуктом на 70-90 процентов, его удаляют с помощью обычной струи воды, находящейся под высоким давлением.

Далее кокс помещают в дробилку, в которой измельчается на кусочки, размер которых не превышает 150 мм. После этого продукт с помощью элеватора подается на грохот, сортирующий его на фракции разных размеров. Камера, в которой был получен кокс, подлежит прогреву водяным паром и теми парами, которые подаются из работающих аппаратов. Далее емкость вновь заполняется сырьем.

После прохождения технологического процесса возникают летучие продукты. Это парожидкостная смесь, которая непрерывно выводится из действующих камер и последовательно разделяется на газы вначале в ректификационной колонне, а затем — в водоотделителе и газовом блоке, а также в отпарной колонне.

Перспективы развития отрасли

Коксохимическое производство сталкивается с целым рядом проблем:

Экология. Современные заводы должны соответствовать требованиям экологической безопасности. Установка систем очистительных сооружений и стремление к безотходному производству вносит дополнительные издержки.
Сильная зависимость от металлургии и смежных отраслей. Как только наблюдается снижение спроса на кокс и продукты коксования, намечается резкий спад коксохимического производства.
Конкуренция с другими видами энергоносителей. По соотношению цены и качества продукты коксохимического производства не всегда могут конкурировать с другими видами природного топлива. Например, до недавнего времени бензольные углеводороды производились преимущественно на коксохимических заводах. После распространения технологии получения бензола из нефти доля производства этого соединения путем коксования упала до 40 %.
Зависимость от исходного сырья. Не все угли пригодны для коксования. Для стабильной работы коксохимических предприятий необходим постоянный приток качественного коксующегося угля, что осложняется в результате пандемии и других глобальных проблем.

Несмотря на целый ряд сложностей, коксохимическая отрасль продолжает развиваться. Во многом это обусловлено постоянным спросом на сталь и чугун, для производства которых требуется кокс.

Применение

Нефтяной и электродный пековый применяются при производстве сварочных электродов, изготовлении алюминия, огнеупорных материалов и др. В тяжелой промышленности, и в частности машиностроении применяют литейный кокс, отличающийся малым выделением летучего вещества и отсутствием электропроводимости. С его помощью производят стальные сплавы. Кокс мелкой фракции незаменим для изготовления ферросплавов.

Доменный кокс используют при производстве чугуна, с его помощью восстанавливают железную руду и разрыхляют шихтовые материалы.

Химическая промышленность активно применяет кокс при изготовлении таких элементов, как фосфор, кремний, сернистый натрий и другие. Пищевая промышленность обращается к использованию кокса для выработки сахарного песка.

Кокс востребован во многих отраслях промышленности, каждая из которых специализируется на применении продукта определенного «сорта», обладающего особенными техническими и химическими характеристиками. Однако определенная универсальность при классификации кокса все же присутствует. На любом производстве предпочитают работать с сырьем высокой прочности, малой зольности, минимальным содержанием серы и мелких фракций.

Добыча коксующихся углей на Украине

Коксующийся уголь в Украине в основном используют металлургические предприятия. Таким образом, металлургия составляет около 90% от общего спроса на этот вид топлива. Горнодобывающая промышленность страны поставляет на внутренний рынок только 60% коксующегося угля. Остальные 40% потребляемого угля импортируются. Россия является основным поставщиком коксующегося угля в Украину.

В последние годы в стране наблюдается рост спроса на иностранное сырье. Это связано с уменьшением объемов отечественного производства. Кроме того, спрос на отечественное сырье снижается из-за снижения его качества, поскольку металлургические предприятия не могут использовать уголь с высоким содержанием серы.

В Украине коксующийся уголь добывают в следующих бассейнах: Донецкий, Львовско-Волынский, Днепровский. Наибольшие запасы угля сосредоточены в Донецкой, Луганской и Днепропетровской областях. В настоящее время из-за политической нестабильности добыча коксующегося угля на востоке Украины приостановлена.

Виды кокса

Сегодня необходимые для образования кокса температуры без труда нагнетаются в специализированных печах. Это дает возможность изготавливать кокс как из угля, так и из нефтепродуктов. В зависимости от состава и качества базового сырья, а также от техники переработки, можно получить несколько разновидностей продукта:

Нефтяной. Имеет низкую зольность до 0, 8 %. Нефтяную разновидность получают посредством пиролиза и крекинга жидких отходов нефтеперерабатывающей промышленности.
Электродный пековый. По техническим характеристикам достаточно близок нефтяному коксу. Зольность данной разновидности не превышает 0,3 %. Электродный пековый кокс — это результат коксования каменноугольного пека в условиях высокого температурного режима.
Каменноугольный. Одна из самых распространенных разновидностей. В зависимости от качества (химического состава) исходного сырья и принципа коксования каменного угля выделяют доменный, литейный, бытовой и другие узкоспециальные виды кокса.

В целом каменноугольный вид можно охарактеризовать, как твердое, пористое вещество серого цвета, получаемое в процессе сухой перегонки каменного угля. Однако в зависимости от разновидности и назначения, характеристики будут меняться.

По качеству получаемого сырья доменный кокс считается лучшим вариантом из всех разновидностей каменноугольного. Содержание серы в этом продукте составляет 2 %. Доменный или кузнечный кокс правильной консистенции имеет куски размером 25-80 мм. Допускается присутствие примеси из гранул меньшей фракции, но их количественное соотношение не должно превышать 3% от общей массы вещества.

Литейный кокс отличается от доменного преобладанием более крупных кусков: от 60 мм. А также меньшим содержанием серы: до 1 %.

Бытовой кокс наименее прочный из всех разновидностей, что не мешает ему пользоваться постоянным спросом. Больше чем бытовой, востребован мелкий кокс или орешек. В промышленных масштабах используют кокс с фракцией 10-25 мм.

Процесс коксования

Кокс относится к процессу преобразования угля в кокс. Он состоит из нескольких этапов. На первом этапе уголь готовится к коксу. Добытый уголь дробится и формируется в специальные смеси — шихту. На следующем этапе производится коксование. Происходит в специальных камерах коксового завода при газовом обогреве. Приготовленную шихту помещают на 15 часов в печь, где за все это время повышают температуру до 1000 ° С. В результате этого процесса получается «кокаиновый жмых».

Коксовая технология сильно изменилась в течение двадцатого века, что позволило разработать новые угольные месторождения.

По оценкам, около 10% мировой добычи каменного угля идет на коксование. Этот факт подтверждает высокий промышленный спрос на коксующийся уголь.

Марки твердого топлива

Самым лучшим топливом для бытового использования является антрацит (маркируется буквой «А»). Он отличается долгим сроком сгорания, не образует большого количества сажи, показатели зольности низкие. Однако нужно уметь применять такой уголь, поскольку он с трудом разгорается, к тому же стоит приличных денег.

Чаще всего для растопки бытовых котлов закупается длиннопламенный уголь. Он достаточно долго горит, легко разжигается, пламя имеет большую длину, дает большое количество тепла. Узнать топливо можно по маркировке «Д». Также допускается отопление частных домов и при помощи угля марки «СС» и «Т», однако их характеристики оставляют желать лучшего.

Помимо марки уголь отличается и размером фракции. Так, для плитного величина кусков составляет от 100 мм, для крупного варьируется от 50 до 100 мм, орех продается по 25-50 мм, мелкий – 13-25 мм, семечко – 6-13 мм, штыб – до 6мм. У рядового угля нет стандартных размеров.

Весь уголь маркируется по первой букве называния. Однако в назывании может быть и несколько букв, что обозначает дополнительных характеристики топлива. Например, ДПК – плитный уголь с фракцией 50-100 мм, ДС – длиннопламенная семечка. Что касается рядового угля, то он не имеет утвержденного состава. Он может содержать 70% крупных элементов, а 30% – штыба либо наоборот.

Сказать со 100%-ой точностью, какое топливо следует приобретать в каждом отдельном случае, нельзя, поскольку выбор зависит напрямую от типа котла и предъявляемых производителем требований к эксплуатации изделия. Если же в документации указывается определенный тип угля, например, антрацит, то заменять его не другой не рекомендуется, так как это может привести к большим финансовым затратам наряду со снижением теплоэффективности.

Тем, кто в первую очередь ориентируется на стоимость топлива, нужно смотреть не только на ценник и характеристики. Часто поставщики берут дополнительно деньги за доставку, а также могут указывать разные цены в зависимости от приобретаемого объема.

название	год	авторы	номер документа
ПЫЛЕУГОЛЬНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ	2010	Филатов Юрий Васильевич Ильяшов Михаил Александрович Емченко Андрей Валентинович Гордиенко Александр Ильич Збыковский Евгений Иванович Крикунов Борис Петрович Замуруев Валерий Михайлович	RU2445346C1
ПЫЛЕУГОЛЬНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ	2014	Школлер Марк Борисович Казимиров Степан Александрович Темлянцев Михаил Викторович Протопопов Евгений Валентинович	RU2565672C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗДЫМНОГО КУСКОВОГО УГЛЕРОДИСТОГО ТОПЛИВА	2007	Гордиенко Александр Ильич Ильяшов Михаил Александрович Збыковский Евгений Иванович Саранчук Виктор Иванович Емченко Андрей Валентинович Томко Василий Александрович	RU2367681C2
ПЫЛЕУГОЛЬНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ	2012	Кобелев Владимир Андреевич Чернавин Александр Юрьевич Чернавин Даниил Александрович Нечкин Георгий Александрович Стуков Михаил Иванович Загайнов Владимир Семенович Косогоров Сергей Александрович Зорин Максим Викторович Посохов Юрий Михайлович Валявин Геннадий Георгиевич Запорин Виктор Павлович Сухов Сергей Витальевич Бидило Игорь Викторович Мамаев Михаил Владимирович	RU2490316C1
Способ доменной плавки	1977	Ярошевский Станислав Львоич Попов Николай Никитович Андронов Валерий Николаевич Гриненко Иван Максимович Камардин Алексей Михеевич Терещенко Владимир Петрович Банников Юрий Григорьевич Варава Владимир Иванович Никулин Юрий Федорович Христич Станислав Иванович Ануфриев Олег Константинович Дидевич Анатолий Васильевич	SU734285A1
СПОСОБ ВАГРАНОЧНОЙ ПЛАВКИ ЧУГУНА И ОКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА АНТРАЦИТЕ	2006	Пашков Владимир Васильевич Селянин Иван Филиппович Клопов Виктор Иванович Бедарев Сергей Александрович	RU2335718C2
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА И АГРЕГАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ	1998		RU2151197C1
Способ ввода угольной пыли в доменную печь	1980	Жембус Михаил Дмитриевич Гаврилов Евгений Ефимович Кравченко Людмила Григорьевна Кобеза Иван Иванович Ульянов Анатолий Григорьевич Вавилова Наталья Николаевна Волошин Виктор Иосифович Быткин Виталий Николаевич	SU910767A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ НЕСПЕКАЮЩЕГОСЯ УГЛЯ	2013	Загайнов Владимир Семенович Шашмурин Павел Иванович	RU2537151C1
Способ выплавки чугуна в доменной печи	2020	Грачев Владимир Александрович Ишков Александр Гаврилович	RU2734215C1

Металлургический уголь

Металлургический уголь отличается от термического угля. уголь, используемый для энергии и отопления, по содержанию углерода и его слеживаемости. Спекание относится к способности угля превращаться в кокс, чистую форму углерода, которую можно использовать в кислородных печах. Битуминозный уголь, обычно относящийся к металлургическим сортам, тверже и чернее. Он содержит больше углерода и меньше влаги и золы, чем угли с низким содержанием углерода.

Сорт угля и его слеживаемость определяются классом угля – мерой летучих веществ и степени метаморфизма, а также минеральных примесей и способности угля плавиться, набухать и повторно затвердевать при нагревании. К трем основным категориям металлургических углей относятся:

Твердые коксующиеся угли (HCC)
Полумягкие коксующийся уголь (SSCC)
Уголь для вдувания пылевидного угля (PCI)

Твердые коксующиеся угли, такие как антрацит, лучше коксовые свойства по сравнению с полумягкими коксующимися углями, что позволяет им получать более высокую цену. Австралийский уголь HCC считается отраслевым эталоном.

Хотя уголь PCI не часто классифицируется как коксующийся уголь, он по-прежнему используется в качестве источника энергии в сталеплавильном производстве. процесса и может частично заменять кокс в некоторых доменных печах.

Кокс

Кокс — топливо современных доменных печей — получают нагревом измельченных каменных углей до температур 1100— 1200° С без доступа воздуха. Угли перед коксованием измельчают и обогащают. Обогащение угля снижает его зольность в 2—3 раза, например: зольность обогащенных углей донецкого бассейна 6— 8%, необогащенных 12—16%. Угли обогащают в поршневых отсадочных машинах в тяжелых суспензиях и методом флотации. В результате обогащения получают:

концентрат, идущий на коксование;
промежуточный продукт с пониженным содержанием углерода, идущий на энергетические нужды;
хвосты, уходящие в отвал. Выход концентрата 66—73%. Выход кокса зависит от летучих и колеблется от 75 до 82%.

Качество кокса определяют по содержанию летучих, золы, вредных примесей (серы, фосфора) и влаги.

В нормальном коксе содержится от 0,9 до 1,25% летучих. Содержание летучих более 1,5% указывает на недококсованность угля, наличие «недопала». Куски «недопала» обладают малой прочностью, попадая в доменную печь, легко истираются и крошатся.

Зола — весьма нежелательная примесь, так как уменьшает содержание углерода в коксе, требует добавочного флюса для ошлакования, добавочного тепла на плавление и шлакование окислов Содержание золы колеблется от 8 до 12—14%, в редких случаях малозольные коксы содержат 5—6%. В разных сортах кокса содержится от 0,5 до 2,0% S , что имеет решающее значение в определении качества кокса. Содержание серы в коксе определяется ее количеством в углях. Сера может быть трех типов: пиритная, сульфатная и органическая. При обогащении и коксовании в той или иной степени удаляются пиритная и сульфатная сера и остается без изменения органическая.

В коксе содержится 0,01 % P, а в отдельных случаях до 0,05%.

Влаги в коксе содержится от 2 до 6%. Эта примесь не влияет на технологию плавки или качество металла, но создает затруднения в правильном навешивании топлива.

По анализу органической массы устанавливают степень и качество выжига кокса. В выжженном коксе находится 82— 90% С. Теплотворная способность горючей массы около 33075,7— 33494,4 кдж/кг (7900—8000 ккал/кг).

Под физико-химическими свойствами кокса понимают реакционную способность, температуру воспламенения и горючесть.

Реакционная способность определяется способностью углерода кокса к восстановлению углекислоты по реакции CO₂ + С = 2CO. Температура воспламенения кокса 600—750° С. Горючесть — это скорость горения.Физико-механические свойства кокса определяются:

механической прочностью;
термической стойкостью;
ситовым составом;
газопроницаемостью.

Механическая прочность кокса — свойство, в значительной степени определяющее процесс доменной плавки. Чем менее прочен кокс, тем больше он образует мелочи, тем хуже будет работать доменная печь. Усилие для раздавливания кокса составляет 981— 1471,5 н/см2 (100—150 кГ/см2). Обычно прочность кокса определяют сбрасыванием и барабанной пробой. Испытание прочности в барабане более полноценно. Барабан Сундгрена имеет боковую поверхность из железных прутьев диаметром 25 мм, длиной 800 мм, с просветами 25 мм. В барабан загружают 410 кг кокса и вращают 15 мин со скоростью 10 об/мин. Масса остатка в барабане является показателем качества. По современным техническим условиям металлургический кокс должен давать остаток не менее 315 кг. Термическую стойкость оценивают сохранением механической прочности при высоких температурах.Ситовый анализ кокса, выданного из коксовых печей, следующий:

мелочь 0—15 мм, выход от валового кокса 1—3%;
орешек крупностью 15—25 мм, выход 2—5%;
металлургический кокс крупностью более 25 мм. Выход металлургического кокса составляет 91—92%.

Газопроницаемость определяется соотношением между крупными и мелкими фракциями и пористостью кусков. Под пористостью понимают отношение объема всех пор куска к общему объему куска, выраженному в процентах. Пористость кокса колеблется от 49 до 53%. Более плотный кокс для доменных печей не пригоден и его применяют в вагранках (литейный кокс).

Кокс из донецких углей отличен от кокса кузнецкого; кокс из английского угля отличается от кокса, полученного из силезского угля и т. д.

Правила хранения угля

Срок хранения угля зависит от марки, месторождения и условий окружающей среды. Больше всего шансов сохранить все свойства топлива при хранении антрацитов и полуантрацитов. При размерах от 70 см и до 100 мм этот уголь хранится без потери качества до 36 месяцев, а при размерах от 100 мм – около года. Если вы заказываете уголь с доставкой, то планируйте объемы, которые вы используете во избежание потери качества.

Лучше всего размещать уголь в крытом помещении (сарай, сухой подвал), куда не проникают лучи солнца. Окисление угля начинается при температуре от 20-25 °C. При 40 °C начинается выветривание, которое можно заметить по уменьшению размера кусков. Также необходимо периодически проверять состояние угля, поскольку, например, бурые и каменные пористые способны самовозгораться. Температура возгорания для бурых составляет – 40-60 °C, жирных – 60-70 °C, тощих и антрацитов – от 70 °C.

Поливать сваленное в кучу топливо не рекомендуется, так как при намокании оно лучше пропускает кислород и быстрее окисляется. В целях недопущения возгорания лучше всего закрыть уголь брезентом.

Свойства кокса

    Кокс высокого качества характеризуется определенным набором физико-химических свойств, которые могут изменяться лишь в узких пределах. Свойства кокса могут быть разделены на две группы:
    а) Физические свойства
    б) Химические свойства.

Физические свойства кокса

Контроль физических свойств кокса и их стабильности необходим как до попадания в доменную печь, так и в составе загрузки. Термическая стойкость кокса, его прочность и стойкость кокса после реакции с CO₂ (CSR) – одни из самых главных контролируемых параметров. Прочность определяет способность кокса выдержать разрушение при комнатной температуре и отражает поведение кокса за пределами доменной печи и в верхней ее части. CSR измеряет потенциал кокса для разрушения в более мелкие фракции под влиянием высокотемпературной среды CO/CO₂, то есть в объеме, равном двум-третьим объема доменной печи. Кокс больших и средних фракций благодаря постоянству гранулометрического сохраняет устойчивую коксовую насадку, способствующую хорошей газопроницаемости в столбе шихты, улучшая производительность доменной печи.

Производство кокса

    Процесс производства кокса предполагает спекание угля при высоких температурах (1100оС) в условиях дефицита. Коммерческое производство кокса может быть двух категорий:
    а) Производство кокса с получением побочных продуктов
    б) Производство кокса с рециркуляцией газа и использованием его в качестве энергоносителя.

Производство кокса с получением побочных продуктов

Кокс по этой технологии получают в коксовых батареях, улавливая побочные продукты. Процесс производства кокса состоит из следующих шагов: перед спеканием отсортированные угли специальных коксующихся марок обогащают, смешивают и подвергают контролю гранулометрического состава. Смешанный уголь загружается в коксовые камеры, имеющие вид щелей, каждая из которых разделяет общий нагревательный канал с соседней коксовой камерой. Уголь спекается в восстановительной атмосфере. Уловленный газ от коксовых батарей накапливают и отправляют заводу-потребителю побочных продуктов коксования, где уловленные из коксового газа химические продукты используют в качестве сырья для смежных отраслей. Поэтому этот процесс получил название процесса производства кокса с получением побочных продуктов.

Процесс спекания угля до образования кокса происходит путем передачи тепла от горячих кирпичных стен к коксующейся шихте. В пределах температур 375-475оС, уголь разлагается, формируя пластичные слои возле каждой стены коксовой камеры. При температурах 475-600оС происходит значительное образование смолы и ароматических смесей углеводородов, завершающее пластичную фазу, образуется полукокс. При 600-1100оС начинается фаза стабилизации кокса. Она характеризуется сжиманием коксующейся массы, формированием структуры кокса и заключительными водородными реакциями. Во время пластичной фазы коксующаяся шихта двигается от каждой стены по направлению к центру коксовой камеры, создавая пустоты для свободного продвижения газа с повышенным давлением, который движется к нагревающейся стене. Когда образующиеся по обе стороны пластичные слои коксующейся шихты встречаются в центре коксовой камеры, процесс коксования завершен во всей массе. Раскаленная масса кокса выталкивается из коксовой камеры, тушится сухим или мокрым способом перед отгрузкой к доменным печам.

Доменный и смешанный газы

На заводах полного металлургического цикла существенную долю в топливном балансе занимает доменный газ, который называют колошниковым. Средний состав колошникового газа современных доменных печей следующий: 9—13% СО₂; 28—30% СО; 56,5—58,5% N₂; 1,5—2,5% Н₂; 0,2—0,4% СН₄.

Калорийность такого газа — не более 3977 кдж/м3(950 ккал/м3). Чистый доменный газ используют для нагревательных печей прокатного цеха, а также для нагрева доменных воздухонагревателей. Мартеновскую плавку нельзя осуществить, если применять только доменный газ, так как в этом случае из-за его низкой калорийности необходимы неприемлемые для практики огромные расходы газа, а следовательно, и воздуха. Смесь доменного и коксового газов оказалась наиболее выгодным топливом с точки зрения как общей экономики завода, так и теплотехники мартеновской печи. Идея смешения газов заключается в том, что к доменному газу прибавляют коксовый газ в таком количестве, чтобы его углеводороды могли в возможно большей степени восстановить СO₂ и Н₂O доменного газа. Обычно в смешанном газе содержится 40—50% коксового газа, что обеспечивает среднюю калорийность смеси 9629,6— 10040 кдж/м3 (2300—2400 ккал/м3).

Мазут и смола

При сжигании мазута или смолы образуется сильно светящееся пламя, хорошо излучающее тепло в рабочем пространстве мартеновской печи. Мазут — высококалорийное топливо, Qр_нкрекинг — мазута можно принять равной 39776,6 кдж/кг (9500 ккал/кг).

Для снижения вязкости и улучшения движения топлива в трубопроводах мазут хранят в баках, подогреваемых до 65—95° С. При подаче в печь по трубопроводам мазут нагревают паром под давлением 0,7—1 Мн/м2 (7—10 ат). Влага в мазуте понижает его теплотворную способность, образует стойкие эмульсии и накапливается в хранилищах, баках. Количество влаги не должно превышать 2%, а при подогреве паром 7%. Содержание серы в мазуте для отопления мартеновских печей не должно превышать 0,5%, однако в ишимбаевском мазуте ее содержится 2,5—3,0%, в уфимском 1,5— 2,0%, в сахалинском 0,6—0,7%.

Для хорошего сжигания мазут должен быть распылен на мелкие капли. Степень распыления определяется давлением распылителя При испарении мазута выделяются углеводороды, разложение которых дает сажистый углерод, обеспечивающий хорошую светимость пламени. Высокая стоимость мазута заставляет переводить печи, отапливаемые мазутом, на более дешевое топливо, как например природный газ.

Смола применяется для карбюрации пламени. Она является побочным продуктом коксования. При перегонке получают несколько фракций смол; для мартеновских печей используют антраценовую фракцию (300—360° С). Повышенное количество тяжелых углеводородов и наличие сажистого углерода (4—9%) делают факел смолы более светящимся, чем мазутный.