§ 6. Топливо доменной плавки | Металлолом

Основным топливом доменной плавки является каменноугольный кокс, который представляет собой твердую, пористую спекшуюся массу, оставшуюся после удаления из каменного угля летучих ве­ществ в результате прокаливания его при высокой температуре без доступа воздуха. Доменный кокс должен быть чистым по сере и фосфору, содержать минимальное количество золы и обладать вы­сокой прочностью и сопротивление^ истиранию.

Производство кокса

Шихтой для производства кокса служат различные сорта ка­менного угля: коксовые, жирные, тощие, газовые. Основу шихты составляет коксующийся уголь. В настоящее время в мире испы – тывается острый недостаток коксующихся углей. Стараются подо­брать шихту для получения кокса таким образом, чтобы иметь в ией минимальное количество этого дефицитного угля. До последнего времени металлургические заводы СССР снабжались коксующими­ся углями Донбасса, Кузбасса, Караганды, Печоры. Богатейшие за­лежки коксующихся углей открыты в нашей стране в Якутии — ме­сторождения Нюренгри, куда проложена одна из линий БАМа. Перед коксованием уголь измельчают и обогащают. Из него стре­мятся удалить минеральную породу — это позволяет понизить со­держание золы в коксе. Шихту увлажняют и направляют в коксовые печи.

При нагревании без доступа воздуха мелкие угольные частички переходят в пластическое состояние и размягчаются. Пластическая масса обволакивает твердые зерна некоксующегося угля. При темпе­ратуре. >450 0C в сплошной склеивающейся массе начинается про­цесс разложения угля иа составные части. Выделяются углеводо­родные соединения, аммиак, другие органические соединения.

Выделяющиеся газообразные вещества вспучивают размягчен­ную массу угля, образуют в ней многочисленные поры. По Mepg – протекания процесса сухой перегонки масса все более обогащается углеродом, теряет пластичность и при 600—650 0C переходит в со­стояние полукокса. При 1000°С образуется кокс. Кокс получают в камерных печах, объединенных в коксовые батареи, производитель­ностью до 1 млн. т кокса в год. Батарея может иметь до 80 камер коксования. Стенки камер футеруют огнеупорным динасовым кир­пичом. Объем камеры составляет до 42 м3, что позволяет получать в ней sa один прием до 20 т кокса. Камера имеет форму спичечного коробка с размерами: ширина 0,5, высота 5 и длина 15 м. В потолке

/

Камеры устроены люки для загрузки шихты. Спереди и сзади камера закрыта диерцами, которые открываются специальными устройствами.

Коксовые печи отапливаются доменным и коксовым газом, сжи­гаемым в простенках между камерами — вертикалах (рис. I). Тепло,, выделяемое при сгорании газа, отдается кирпичной кладке стен и идет иа нагрев угольной массы. Для обеспечения процесса коксб-

Рис. 1. Разрез коксовой батареи:

1 — подача воздуха; 2 — подача газа; 3 — вертикальные отопительные каналы; 4 — камеры коксования; 5 — борова для продуктов горения; 6 — отвод газообразных продуктов коксования; 7 — регенераторы

Вания температура внутри камеры должна быть не ниже. LlOOeG, а в вертикалах 1400 °С. Ёысокий нагрев достигается благодаря при­менению подогретого воздуха. Нагрев воздуха производится* в ре­генераторах, расположенных под коксовыми печами и представля­ющих собой’ устройства, в которых аккумулируется тепло отходя­щих газов. Продукты сжигания газа из вертикала поступают в камеру регенератора, футерованную огнеупорным кирпичом наподо­бие пчелиных сот. Через решетчатую насадку в регенераторе прохо­дят раскаленные печные газы. Насадка разогревается до высокой температуры, а продукты сгорания охлаждаются. По достижении определенной температуры кладки закрывают поступление горячего дыма и в регенератор направляют холодный воздух.

19

Воздух, проходя через регенератор, нагревается, а огнеупорная кладка охлаждается. Дым в это время направляют в другой реге-

2*.

Нератор. Затем производят смеиу направления потоков газа и воз­духа. Принцип регенерации тепла для подогрева воздуха и возвра­щения тепла назад в металлургический агрегат широко используется в металлургии.

Образование коксового пирога продолжается 14—16 ч. За это. время угольная масса проходит постепенно все стадии коксования. Процесс идет от наружной стенки камеры к ее центру. Сначала про­гревается уголь, расположенный около стенок камеры, ои быстро спекается и превращается в кокс. Средние слои гоихты превращают­ся ITkokc значительно позднее. Только через 8—9 ч размягчение и коксование угля, начавшиеся у стеиок камеры, достигают середины угольного слоя. Поскольку процесс коксования направлен к центру с двух сторон — от стенок, то примерно по осевой лиияи происходит разрывание коксового пирога по смоляной линии —• шву. Кроме об­разования вертикальной центральной трещины в результате выде­ления газов, коксовый пирог разрывается рядом горизонтальных тре­щин. Он претерпевает значительную усадку, отходит от стеиок.

Для выгрузки кокса камеру отключают от трубопровода, в ко­торый уходят газообразные продукты коксования. Открываются с обеих сторон дверцы. С передней стороны по рельсам подкатывается коксовыталкиватель. Горизонтальная штаига коксовыталкивателя вводит в камеру башмак и, постепенно вдвигая его внутрь, выдав­ливает коксовый пирог из печи в вагон для тушения и сбора кокса. При выталкивании в вагон коксовый пирог разламывается по смоля­ному шву иа две половины и рассыпается на более мелкие куски. Вагой с горячим коксом направляется в башню для тушения, где го­рячий кокс интенсивно охлаждается струями воды.

В настоящее время получает распространение более экономич­ный способ тушения кокса азотом — сухое тушение, которое позво­ляет аккумулировать теплоту кокса и получать кокс более высокого качества. Нагретые газы используют для получения пара и электро­энергии. Другими методами повышения производительности коксовых печей являются брикетирование угольной шихты перед коксованием в куски размером с грецкий орех, а также трамбование шихты, за­груженной в коксовую камеру и предварительный подогрев шихты.

Подогрев шихты осуществляется горячим азотом, ко­торый нагревается при сухом тушении кокса до 1000— IlOO0C. После того, как азот проходит котел-утилиза­тор, его температура снижается до 400 0C и он направля­ется в реторты для нагрева угольной шихты. Холодный азот вновь используется для тушения кокса. Подогрев угольной шихты осуществляется в реакторах кипящего слоя, во взвешенном состоянии. Длительность такого по­догрева 3—5 мин. Далее шихта пневмотранспортом при помощи того же азота направляется в коксовые печи для загрузки. Сама загрузка значительно упрощается и облегчается.

Продукты коксования

Кокс. Куски кокса имеют правильную форму и мак­симальный размер, не превышающий половины ширины камеры коксования. Цвет кокса — светло-серый или сле­гка серебристый. Хороший кокс не пачкает рук, при уда­ре куска о твердую поверхность издается легкий звон. Куски кокса пористые, с трещинами на поверхности. Кокс плотнее и прочнее древесного угля. Для оценки качест­ва кокса принимают во внимание различные его свойст­ва. Содержание золы в коксе должно быть минимальным. Зола является не только балластом, уменьшающим со­держание углерода в коксе, но требует добавочного рас­хода известняка для ошлакования и дополнительного расхода тепла для расплавления шлака. Зола снижает прочность кокса. Среднее содержание золы в коксе 8— 12 %. Обычно кокс содержит 0,5—2,0 % S. Повышенное содержание серы нежелательно: использование сернис­того кокса в доменной плавке требует повышенного рас­хода флюса для снижения количества серы в чугуне до заданного, что уменьшает производительность доменной печи. Так, при повышении содержания серы в коксе на 0,1 % расход кокса в доменной печи возрастает на 10— 15 кг/т чугуна, а производительность печи уменьшается на 2,0 %. Содержание фосфора в коксе обычно не пре­вышает 0,05%, влаги 2—6%, летучих 0,9—1,25% .

Основными физико-химическими свойствами кокса являются: 1) реакционная способность взаимодействия с СОг с образованием СО, которая необходима для восста­новления оксидов железа; 2) горючесть, т. е. скорость сгорания; 3) температура воспламенения (600—700°С). Большое значение имеют физико-механические свойства кокса: механическая прочность, сопротивляемость дроб – .лению и истиранию.

Большое значение имеет гранулометрический состав кокса. Весь полученный в коксовых печах кокс рассеи­вается после тушения на три фракции: мелочь размером 25 мм. По пути в доменный цех происходит дополни­тельное измельчение кокса, поэтому перед загрузкой в подъемник доменной печи кокс снова проходит грохоче­ние с целью отсева фракции

Scroll to Top