Исследование выхода химических продуктов коксования и

УДК 54.062
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫХОДА ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ
КОКСОВАНИЯ И ПРOЧНОСТИ ПОЛУЧЕННОГО НЕЛЕТУЧЕГО
ОСТАТКА ИЗ КОНЦЕНТРАТОВ УГЛЕЙ КУЗНЕЦКОГО БАССЕЙНА
И ШИХТ НА ИХ ОСНОВЕ
Е.В. Васильева – аспирант; А.В. Неведров – к.т.н., доцент; С.П. Субботин
– к.э.н.; А.В. Папин – к.т.н., доцент; Е.А. Кошелев – к.т.н., доцент
Кузбасский государственный технический университет
имени Т.Ф. Горбачева»
г. Кемерово
В настоящее время значительная часть компонентов угольной шихты
представлена концентратами обогатительных фабрик. Концентраты, как правило, являются смесью углей нескольких марок и не могут быть отнесены к
определенной шахтогруппе с применением ГОСТ 25543. Также в связи со
сложившейся ситуацией на угольном рынке зачастую отсутствует возможность обеспечения коксохимических предприятий всеми заявленными марками угля. Поэтому необходим подбор оптимального соотношения угольных
концентратов с получением максимально возможного качества кокса для доменного производства.
При составлении угольных шихт необходимо в полной мере использовать спекающий, коксующий и отощающий потенциалы имеющихся в наличии компонентов. Это легко выполнить, когда компоненты однородны по марочному составу. Практически же приходится работать с различными марками и типами углей, число которых в смесях достигает девяти-пятнадцати, поэтому проблема оценки сложных по марочному составу и типам углей концентратов углеобогатительных фабрик заслуживает особого внимания [1].
В этих условиях кроме классических методов анализа качества углей
по основным показателям технического анализа, спекаемости и петрографического анализа необходимо также оценивать состав и выход химических
продуктов коксования, так как они являются источником ценных химических
веществ.
Изучение закономерностей выхода химических продуктов коксования
из различных углей и угольных шихт для прогнозирования выхода химических продуктов в процессе коксования является очень важной практической
задачей, так как химическая природа углей и условия протекания процесса
коксования являются основными факторами, влияющими на выход и качество данных продуктов [2].
Состав и выход химических продуктов коксования в значительной степени зависят от режима работы коксовых печей и, в частности, от температуры процесса коксования, давления в коксовой камере, величины подсводового
пространства и разовой загрузки шихты.
Природа углей оказывает большое влияние на состав и выход химических продуктов коксования. С повышением выхода летучих веществ увеличивается выход коксового газа и заметно возрастает его теплота сгорания, что
объясняется повышенным содержанием в нем метана и тяжелых углеводородов, однако выход кокса при этом снижается. Увеличение доли газовых углей в
современных шихтах приводит к возрастанию выхода коксового газа и содержания в нем оксидов углерода (СО, СО2), увеличению выхода смолы и сырого
бензола.
Изменение выхода смолы и бензольных углеводородов также зависит
от выхода летучих веществ и марочной принадлежности углей. С увеличением выхода летучих веществ выход смолы и бензольных углеводородов увеличивается, но со значительными колебаниями для одной и той же марки углей.
Выход пирогенетической влаги зависит от содержания кислорода в углях, которое снижается с увеличением степени их метаморфизма. Выход аммиака не зависит от выхода летучих веществ углей, а непосредственно связан с
превращениями азота углей в результате их термической деструкции. Выход
сернистых соединений также зависит от содержания и видов серы в угле. Основным сернистым соединением коксового газа является сероводород, в меньших количествах содержатся также меркаптаны, сероуглерод, тиофены и т. д.
При этом прямой зависимости между природой углей, характеризующейся содержанием летучих веществ, степенью метаморфизма и другими характеристиками ископаемых углей, и выходом химических продуктов коксования не наблюдается. Выявленные закономерности объясняются тем, что
помимо марки углей, на выход продуктов коксования влияют его происхождение и условия образования, что соответствует литературным данным [3].
Поэтому исследование выхода химических продуктов коксования из углей
Кузнецкого бассейна является очень значимым для составления оптимальных
угольных шихт коксохимических производств.
На сегодняшний день определение состава и выхода химических продуктов коксования производится по ГОСТ 18635-73 «Угли каменные. Метод
определения выхода химических продуктов коксования». Этот метод отличается точностью, воспроизводимостью и хорошо соотносится с технологическими показателями выхода химических продуктов коксования.
С целью решения проблемы получения качественного кокса были проведены исследования качества углей Кузнецкого бассейна, используемых в
качестве сырьевой базы ОАО «Кокс». В процессе исследований был проведен
технический анализ исследуемых углей. Для данных углей также проводился
анализ выхода химических продуктов коксования, результаты которого представлены в табл. 1. На основании полученных результатов и технических требований к шихте составлены экспериментальные угольные шихты с целью
подбора оптимальной шихты по наибольшему выходу основного продукта
коксования кокса и улучшения его качества.
Таблица 1
Выход химических продуктов коксования на сухую массу
«Березовская»
(«Уч. Коксовый»)
«Березовская»
(р-з «Сергеевский)
«Междуреченская»
«Тайбинская»
«Тайбинская»
«Антоновская»
«Антоновская»
«Березовская»
«Березовская»
«Березовская»
УК «Северный
Кузбасс»
ОФ «Коксовая»
К
ОС
К
ОС
ГЖ
ГЖ+Ж
КО+КС
ГЖ+КО
ГЖ+КО
+КС
К
К
Сырой бензол
Газ+
потери
СО2
H2S
Н2Опироген
NH3
Кокс
К
Смола
Химические продукты коксования, %
Марка
Предприятие, ОФ
83,90 3,13 0,61 0,97 0,21 0,40 0,62
10,16
79,56 1,95 0,73 3,08 0,29 0,62 0,64
13,13
82,05
83,43
81,40
70,67
72,11
78,26
73,31
0,47
0,60
0,54
1,29
1,67
0,79
1,21
11,59
9,04
12,49
15,70
15,43
13,29
15,06
73,67 4,17 0,77 3,42 0,26 1,18 1,53
15,00
78,44 2,97 0,66 2,79 0,30 0,77 0,94
13,13
83,25 1,97 0,53 2,01 0,24 0,62 0,50
10,88
2,05
2,62
1,59
5,50
5,26
3,85
5,68
0,73
0,67
0,74
0,69
0,81
0,71
0,76
2,03
2,71
2,55
4,31
3,55
2,22
2,82
0,27
0,18
0,23
0,45
0,49
0,30
0,45
0,81
0,75
0,46
1,39
0,68
0,58
0,71
Полученные результаты исследований позволяют повысить эффективность применения углей ценных марок, формировать оптимальный состав
угольный шихты для коксования с целью повышения выхода кокса и улучшения его качества и, наряду с этим, других ценных продуктов коксования, и
оптимизировать параметры технологического режима коксования шихт из углей Кузнецкого бассейна.
Список литературы:
1. Золотухин, Ю. А. Оценка технологических свойств сложных по марочному
составу и типу углей для коксования / Ю. А. Золотухин, М. И. Стуков, Т. Ф.
Красковская // Кокс и химия. – 1996. – № 1. – С. 2-6.
2. Технология коксохимического производства / А. А. Кауфман, Г. Д. Харлампович. – Екатеринбург: ВУХИН-НКА, 2005. – 288 с.
3. Козина, О. Я. Влияние марочного состава угольной шихты и температурного режима коксования на выход и качество химических продуктов / О. Я. Козина, Т. П. Некрасова // Кокс и химия. – 2008. – № 2. – С. 42-43.