Опыты ящичного коксования шихт с высоким содержанием газовых углей Кузбасса при добавке тонкоизмельченного кокса Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 77 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1953 г.

ОПЫТЫ ЯЩИЧНОГО КОКСОВАНИЯ шихт с высоким СОДЕРЖАНИЕМ ГАЗОВЫХ УГЛЕЙ КУЗБАССА ПРИ ДОБАВКЕ 'ГОНКОИЗМЕЛЬЧЕННОГО КОКСА

И. В. ГЕБЛЕР

В одной из работ автора [1], проведенной в лаборатории технологии пирогенных процессов Томского политехнического института имени С. М. Кирова, было показано и теоретически обосновано, что при добавке товкоизмельченного кокса резко повышается коксующая способность газовых углей, вследствие чего может быть значительно увеличена доля их участия в шихтах без снижения качества кокса.

Для проверки этого было проведено опытное коксование в ящиках [2|.

Применены ящики из 5-миллиметрового железа, с внутренними размерами 340X340X640 мм, вмещающие 50 кг шихты. Присадочный кокс (высушенный) имел Ас = 18,09% ; Vе —-1,46%. Помол—под*сито 500 отв/см2.

Объемный вес шихт при свободном насьгааеии в ящик составлял для шихт с коксом (5%) от 800 до 820 кг1мь и в среднем может быть принят в 810 кг!м3; шихты без кокса ложились с объемным весом в среднем 770 кг/ж3. Таким образом, увеличение объемного веса шихт при добавке 5% тонкоизмельченного кокса действительно имеет место и выражается цифрой порядка 5%.

О необходимой продолжительности периода коксования делалось суждение на основании следующих опытов:

1. Была скоксована на старых печах (температура вертикалов 1120— 1140°) шихта с 94°/о газового угля, ш. Пионерка, и 6°/0 кокса (табл. 1, шихта № 1). При очень высоком количестве летучих—36,65% полученный кокс за нормальный период коксования (24 часа), установленный для шихт с количеством летучих порядка 25%, содержал летучих 1,46%, т. е. был вполне спелым. Так как период коксования с увеличением летучих в шихте возрастает, то, следовательно, при добавке кокса процесс коксования идет более быстрым темпом и заканчивается в более короткий срок.

2. В один и тот же ящик были помещены по 25 кг шихты № 2 и 3 (табл. 1); ящик поставлен вблизи лапорта (старая установка) и извлечен из печи через 20 часов.

Обе шихты оказались не прококсованвыми, с остатком летучих для второй 14,10%, а для третьей 19,40%, причем тот и другой сырой полукокс сохранил спекаемость. Однако прококсованность шихты с коксом оказалась гораздо больше, так как потеря летучих для нее составила 30,00— 14,10=15,90%, или 53,0% того количества летучих, которое имелось в шихте; для третьей же шихты потеря составила 24,99—19,40 = 5,59%, или только 22,3% того, что было первоначально. Поскольку обе шихты, находясь в одном ящике, были в одинаковых условиях коксования и потеряли за одинаковый период времени различное количество летучих, постольку здесь имеем также доказательство того, что шихта с коксом коксуется быстрее, и, следовательно, для таких шихт период

коксования будет короче. Об этом есть указание в литературе [3]. Установить же действительную его продолжительность можно лишь опытом коксования при загрузке целой печи.

Таблица 1

№ Шихты Период 1 коксова- Кокс ния >, V °,'о час | Примечание

состав в о/0 % Ас о/о Vе °/о

1 Го (Пион.) 94 Кокс 6 5,00 5.70 36,65 24,0 1,46 Присадочный кокс под сито 500 отв!см-

2 Г2 (Пион.) 65 Кокс 5 КО (Анж.) 30 5,10 6.40 30,00 20,0 14,10

3 Произвол. П. (Пион.) 30 Ж 40 КО (Анж.) 80 4,74 7,38 24,99 20,0 19,40

Более или менее точный расчет шихт, назначаемых для опытного коксования, производить было затруднительно по причине отсутствия для шихтуемых углей показателей спекаемости; приходилось делать это приблизительно по средним характеристикам углей различных марок.

В период проведения опытов в силосах имелись следующие угли:

Газовые: (П) ш. им. Кирова, Ленинское месторождение;

ш. им. Ярославского, Ленинское месторождение; ш. „А", Ленинское месторождение.

Газовые (Г2) ш. Пионерка, Белово-Бабанаковское месторождение.

Коксовые (К) ш. им, Ворошилова, Прокопьевское месторождение;

ш. им. Калинина, Прокопьевское месторождение.

Коксовые отощенные (КО)

ш. Физкультурник, Анжеро-Судженское месторождение.

В силоса из газовых отгружался только уголь ш. Пионерка (Белово), затем ш. Физкультурник (Анжерка) и, кроме того, Жирный Осинников-ский (Ж).

Основная установка при подборе шихт с введением тонкоизмельчен-ного кокса была направлена к снижению дефицитных марок углей „Ж" и „К" и к возможно большему вводу наиболее распространенных углей „Г," и „Г2" в сочетании с „КО" '), что должно расширить ассортимент углей, идущих на коксование, и способствовать более правильному использованию коксующихся углей Кузбасса в соответствии с их промышленными запасами и размерами добычи.

Для коксования на новых печах (батарея № 1—29 печей)2) были запроектированы шихты № 5, 6, 7 и 8, сведения о которых даны в табл, 2, и, кроме того, была скоксована в ящике в одинаковых условиях шихта № 4, соответствующая по составу производственной для того, чтобы иметь сравнимые цифры по испытанию коксов на малом барабане проф. П. Г. Рубина. Последний, находящийся на коксосортировке, имеет размеры : диаметр = 1000 мм, ширина = 500 мм. На внутренней поверхности

!) Угли „Ж" и „КО" по новой технологической группировке соответствуют „ПЖ* и „К2" старой торговой маркировки.

2) Температура вертикалов порядка 1400°.

1-36

барабана имеются полки из железных полос. При испытании кокса барабану давалось 150 оборотов в продолжение 7—8 минут (ручное вращение) в том расчете, чтобы окружная скорость была более или менее близка к барабану Сундгрена. В барабан загружалось 25 кг кокса в кусках больше 25 мм. После обработки в барабане кокс рассевался на сита с отверстиями 70, 40, 25, 15 и 10 мм. Результаты опробования на барабане и содержание летучих в коксах приведены в табл. 2 и 3.

Таблица 2

№ Шихты Период коксования час Кокс Примечание

Состав в % Рассев < 3 мм % Wa % Ас % Vе % Барабан % >•25 мм\<^25 мм Vr %

4 Производ. Г! (Лен.) 25 К (Прок.) 50 К (Анж.) 25 92,0 6,00 8,10 26,00 13,5 80 20 1,29 Присадочный кокс под сито 500 отв/сл^

^ (Лен.) 45 Кокс 5 К (Прок.) 25 КО (Анж.) 25 — 5,00 9,26 26,25 13,5 80 20 0,90 Присадочный кокс под сито 500 отв/см2

6 Г] (Лен.) 45 Кокс. 5 К (Прок.) 25 КО (Анж.) 25 92,0 5,00 8,55 26,40 14,0 80 20 0,60 Присадочный кокс под сито 900 отв/см-

7 Т1 (Лен.) 60 Кокс 5 КО (Анж.) 35 90,8 6,00 8,40 29,00 14,0 82 18 0,70 Присадочный кокс под сито 500 отв/см2

8 Г, (Лен.) 65 КО (Анж.) 35 91,4 6,00j8,00 28,65 J 14,0 72 | 28 jl,06 Без присадки кокса

Как видно, опытные шихты № 5 и 6 по выходу классов > 25 мм оказались одинаковыми с производственной шихтой, но превосходящими ее ио выходу наиболее крупного класса > 70 мм; шихта № 7 дала кокс по выходу класса >>25 мм выше производственной.

Сравнение кокса шихт № 5 и 6 показывает, что измельчение присадочного кокса до прохождения через сито с 900 отв. см2 сравнительно с коксом, измельченным под сито с 500 отв/см2, не дает различия, а поэтому молено принять, что крупность помола присадочного кокса необходима и достаточна под сито с 500 отв '¡см2.

Результаты опытов показывают, что без снижения качества кокса в шихты может быть введено совместно с углями марки „К" газовых углей до 45% при одновременном снижении коксовых вдвое сравнительно с производственной шихтой.

При сравнении с последней такая шихта дает кокс лучшего качества, вследствие большего выхода наиболее крупного класса >70 мм.

Особенный интерес представляют шихты № 7 и 8; в первой из них ■(№7) полностью исключен уголь марки „К", количество же газовых доведено до 60°/0, при этом получился достаточно проплавленный, тяжелый кокс, по крепости выше производственного.

Т а б л и ц а 3

Шихты . Барабан

.4% Состав в ь + 70 Í мм i i J- 40 мм + 25 мм + 15 мм + u» мм - 10) мм ¡ Примечание

4 Производ. П (Леи ) 2,5 К (П. ок.) 50 КО (Аюк.) 25 ¡ 0 52 28 8 2 10 Присадочный кокс под сито 500 отв см-

5 Г, (Лен.) 45 Кокс. 5 К (Прок.) 25 КО (Анж.) 25 10 íO 20 6 2 Í2 Прнсадочнын кокс под сито 500 omejcM-

8 Г1 (Лен.) 45 Кокс 5 К (Про«.) 25 КО (Анж.) 25 8 52 2) 6 2 12 Прнсадочный кокс под сито 900 отв/см"-

7 Г, (Лен.) 60 Кокс 5 КО (Анж.) 35 6 58 18 6 2 10 Присадочный кокс под сито 500 отв см-

8 Г, (Лен.) 65 КО (Анж.) 35 4 -i 8 20 12 2 14 Без присадки кокса

Между тем, аналогичная шихта без лрисадки кокса (№ 8} дала кокс неудовлетворительного качества с количеством класса > 25 мм после барабана только 72%, против 88,8% для кокса шихты № 7.

Таким образом, здесь совершенно отчетливо выявляется весьма благоприятное влияние тонко измельченного кокса на коксующие свойства шихт с высоким содержанием газовых углей.

Что касается шихты для старых печей, то здесь в соответствии с производством был испытан газовый уголь Белово-Бабанаковского месторождения щ. Пионерка. Как известно, он отличается от ленинских углей значительно меньшей спекающей способностью; она стоит почти на пределе того, что требуется при том режиме коксования, какой имеется на старых печах.

Поэтому при комбинации с коксовыми отощенными (Анжерские) требуется ожирнение в отношении спекаемости введением жирного угля Осинниковского месторождения. В табл. 4 и 5 приведены результаты коксования на старых печах. Лучшей шихтой, давшей кокс по качеству выше производственной, явилась шихта № 12 с 50% газового угля ш. Пионерка.

На основании выполненной работы могут быть сделаны следующие " выводы.

1. Прибавка тонко измельченного кокса в количестве 5% повышает насыпной вес шихт в среднем на 5%.

2. Шихты с добавкой кокса требуют для завершения процесса коксе-вааия меньшего времени по сравнению с обычными шихтами, вследствие гораздо большей теплопроводности кокса по сравнению с углем.

3. Коксующая способность газовых углей (Ленинского месторождения) при добавке к ним самим кокса в количестве 8—10% значительно повышается, вследствие чего при коксовании в современных печах является

Таблица 4

№ Шихты Период коксования час. Кокс Примечаете

Состав В % рассев1-а % | /о Ас % ус % Барабан % >25 мм |< 25 мм Уг

9 Произвол. Г, (Пион.) 30 Ж (Осир.) 40 КО (Анж.) 30 95 4,74 7,38 24,90 24 78 22 1,58 Прнсахоч- ный кокс ПОД СНТО 500 отв'см»

10 Г2 (Пион.) 65 Кокс 5 КО (Анж.) 30 96,7 5,10 6,40 30,00 25 72 28 3,01

И Г. (Пион.) 65 Кокс 5 Ж (Осин.) 20 КО (Анж.) 10 - 5,00 6,70 32,2 24 72 28 1,33

12 Г2 (Пион.) 50 Кокс 5 Ж (Осин.) 20 КО (Анж.) 15 92,8 4,60 8,65 28,4 25 86 14 0,6

Таблица 5

№ 9 Шихты Баоабан °/0 ! Примечание

Состав в % + 70 мм + 40 + 25 |+ 15 ; + ю - 10 1 мм

Произвол. Г„ (Пион.) 30 Ж (Осин.) 4и КО (Анж.) 30 46 26 6 2 2 18 Присадочный кокс под сито 500 оте\см'-

10 Г2 (Пион.) 65 Кокс о КО (Анж.) 30 28 36 8 2 2 24

11 Го (Пион.) 65 Кокс 5 КО (Анж.) 10 Ж (Осин.) 20 30 32 10 6 4 18

12 Г» (Пион.) £0 Кокс 5 КО (Анж.) 15 Ж (Осин.) 30 36 42 8 2 2 10

возможным вводить в шихты до 60°/0 газовых углей (при 5% кокса) бег снижения качества кокса. При этом может быть значительно снижено в шихтах количество коксовых углей (марка „К").

4. Для некоторых шихт с большим содержанием тесной смеси „Газовый уголь + кокс" (порядка 65%) удовлетворительного качества кокс

получается без участия коксовых углей, а лишь в сочетании указанной смеси с углями групп „КО" в бинарных шихтах.

5. Необходимая и достаточная степень измельчения присадочного кокса соответствует прохождению через сито с 500 отв/см2.

ЛИТЕРАТУРА

1. Геб л ер И. В. К вопросу о коксовании газовых углей Кузнецкого бассейна. Изв. .АН СССР. ОТН № 6, стр. 873, 1948.

2. Глузман Л. Д. и Эдельман И. И. Контроль коксохимического производства, ¿стр. 75, 1946.

3. Роберте Дж. и 11 е н к н е р А. Коксование и полукоксование углей, стр. 136, 1938.