[go: up one dir, main page]

RU2565672C1 - Пылеугольное топливо для доменной плавки - Google Patents

Пылеугольное топливо для доменной плавки Download PDF

Info

Publication number
RU2565672C1
RU2565672C1 RU2014150746/04A RU2014150746A RU2565672C1 RU 2565672 C1 RU2565672 C1 RU 2565672C1 RU 2014150746/04 A RU2014150746/04 A RU 2014150746/04A RU 2014150746 A RU2014150746 A RU 2014150746A RU 2565672 C1 RU2565672 C1 RU 2565672C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
low
coke
blast
brown
Prior art date
Application number
RU2014150746/04A
Other languages
English (en)
Inventor
Марк Борисович Школлер
Степан Александрович Казимиров
Михаил Викторович Темлянцев
Евгений Валентинович Протопопов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет"
Priority to RU2014150746/04A priority Critical patent/RU2565672C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2565672C1 publication Critical patent/RU2565672C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

Изобретение описывает пылеугольное топливо для доменной плавки из углеродсодержащего материала, при этом углеродсодержащий материал включает 50-55 мас.% низкозольного и низкосернистого тонкоразмолотого угля с низким выходом летучих веществ, 40-45 мас.% мелкодисперсного полукокса, полученного при температуре 600-650°C из низкозольных и низкосернистых бурых углей, и 5-10 мас.% пылевидных отходов процесса сухого тушения металлургического кокса. Использование материалов с низким выходом летучих веществ, позволяет улучшить экологические показатели процесса выплавки чугуна в доменных печах. Повышенное интенсивное тепловыделение при окислении, обусловленное высокой химической активностью буроугольного полукокса, позволяет обеспечить достижение необходимой величины коэффициента замены кокса при меньшем расходе ПУТ, а также более рационально утилизировать высокоуглеродистые отходы процесса сухого тушения металлургического кокса. 2 ил., 2 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к процессу доменного производства с целью увеличения количества заменяемого кокса, и может быть использовано в теплоэнергетике.
В настоящее время общей тенденцией в доменном производстве является неуклонное сокращение доли металлургического кокса в энергетическом и материальном балансе доменной плавки по причине его высокой стоимости. Сокращение достигается путем замены части металлургического кокса другими видами технологического топлива, такими как: природный газ, мазут, каменноугольная смола или пылеугольное топливо (ПУТ). Последнее по разным источникам может заменить до 30-50% массы кокса, расходуемого на выплавку чугуна
Высокоскоростная и высокотемпературная газификация ПУТ в зоне горна доменной печи дает возможность частично заменить две функции из трех, выполняемых более дорогостоящим коксом: производство тепла и восстановительных газов.
Выбор исходных компонентов для ПУТ определяется свойствами, которыми должно обладать пылеугольное топливо, а именно:
- теплотворная способность ПУТ должна быть приближена к теплотворной способности кокса;
- ПУТ должен быстро сгорать в фурменной зоне, чтобы не образовывать замусоренность столба шихтовых материалов, ухудшающую газопроницаемость и фильтрацию жидких продуктов. Это требование определяет тонину помола (<90 мкм) сырьевых материалов при производстве ПУТ;
- зола, образующаяся при сгорании ПУТ, должна быть легкоплавкой;
- также необходимо, чтобы ПУТ обладал низкой абразивностью, слипаемостью, коксуемостью.
Для производства ПУТ чаще всего используют смесь из 2-3 типов углей и твердых остатков их термической переработки (коксования или полукоксования), причем, как правило, один из компонентов смеси - это уголь с высоким содержанием летучих веществ, обеспечивающий быстрое воспламенение смеси. Однако деструкция углей с высоким выходом летучих веществ требует значительных затрат тепла и это существенно снижает коэффициент замены кокса.
Известно пылеугольное топливо, состоящее из высокосернистого практически беззольного нефтяного полукокса с добавкой десульфуратора (патент РФ №2490316 «Пылеугольное топливо для доменной плавки»). Недостатками такого ПУТ является высокое содержание серы в нефтяном полукоксе (4,2%), что само по себе приведет к увеличению расхода кокса, а добавка десульфуратора уменьшит содержание в шихте участие железорудного агломерата и соответственно производительность агрегата по чугуну. Кроме того, общеизвестно, что твердые продукты термической переработки нефти, даже полученные в режиме полукоксования, обладают крайне низкой реакционной способностью, что ставит под сомнение возможность его полной газификации в зоне горна.
Figure 00000001
Также известно, что абразивная способность коксов и полукоксов намного выше абразивности угля.
Наиболее близким к заявляемому ПУТ является патент РФ №2349634 на пылеугольное топливо для доменных печей, содержащее тонкоизмельченные газовые угли, к которому дополнительно присаживается тонкоизмельченный кокс, полученный из термически обработанных инертным носителем газовых малосернистых углей, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Figure 00000002
Недостатком данного ПУТ является что, что при большом содержании газовых углей потребуется большое количество тепла на их термическую деструкцию, а при большом участии коксовой пыли, полученной из газовых углей, будет проявляться высокая абразивность, но не будет обеспечиваться необходимая скорость и полнота ее газификации вследствие недостаточного уровня химической активности (см. табл. 1).
Технические результаты, достигаемые при использовании заявляемого изобретения, обеспечивают:
- повышение экономичности доменного производства;
- улучшение экологичности доменного производства;
- расширение сырьевой базы материалов, используемых в качестве пылеугольного топлива, связанных с доменным производством;
- утилизацию пылевидных отходов установок сухого тушения кокса (пыль УСТК).
Предлагается следующий состав смеси сырьевых материалов для производства ПУТ, % масс.: угли с низким выходом летучих веществ - 50-55; полукокс из бурых углей Канско-Ачинского бассейна - 40-45; пыль УСТК - 5-10.
Технические результаты достигаются за счет того, что в пылеугольное топливо для доменной плавки, содержащем 50-55% масс. тонкоизмельченного энергетического кузнецкого угля с низким (10-18% масс.) выходом летучих веществ, добавляются 40-45% масс. мелкодисперсного полукокса (БПК), полученного по технологии «Термококс», при температуре 600-650°C из дешевых низкозольных бурых углей Канско-Ачинского бассейна углей и 5-10% масс. пылевидных отходов процесса сухого тушения кокса (коксовая пыль УСТК).
Малосернистые (содержание серы 0,3-0,4%) энергетические угли с низким выходом летучих веществ (марки Т, СС) составляют более 30% масс ресурсов углей Кузнецкого угольного бассейна. После 2000 г. в Кузбассе введены в эксплуатацию для получения низкозольного продукта из этих углей 4 обогатительные фабрики общей мощностью 13 млн. т/год.
Угли с невысоким выходом летучих веществ имеют низкую реакционную способность и для интенсификации процесса их газификации в ПУТ предлагается добавлять мелкодисперсный полукокс, полученный при температуре 600-650°C из дешевых низкозольных бурых углей Канско-Ачинского бассейна углей. Этот продукт имеет содержание углерода 89-91% масс., исключительно высокую реакционную способность (14,2-12,4 мл/г·с, развитую внутреннюю поверхность 175-205 м2/г (Школлер М.Б. «Полукоксование каменных и бурых углей». Новокузнецк, 2001 г, с. 122, табл. 4.1).
Пример 1: Для установления эффективности использования БПК в качестве инициатора окисления угольной пыли в доменной печи оценили его химическую активность при взаимодействии с кислородом на установке дифференциально-термического анализа Паулик-Эрдеи-Паулик.
Начало горения БПК отмечалось при температуре около 200°C. Максимальная скорость реакции имеет место при 400°C. Максимум скорости реакции кислорода с углем Т приходится на температуру 520°C при значении, которое почти в 4 раза ниже, чем у полукокса. Интересно протекает процесс окисления смеси, состоящей из 50% БПК и 50% Т (рис. 1 - влияние температуры на скорость реакции окисления кислородом БПК и угля Т).
Имеются 2 максимума реакции. Первый из них наблюдается: при 350°C, что соответствует развитию процесса инициирования; второй - при 450°C, что на 70°C ниже, чем у Т и на 100°C выше, чем у БПК. Скорость реакции во втором максимуме - наиболее высокая из всех исследованных образцов и представляется как результат сложения скоростей окисления БПК и Т. Скорость реакции окисления в данном случае значительно выше, чем при использовании в качестве инициатора угля, поскольку процессы удаления влаги из угля и его деструкции были реализованы при полукоксовании. Следовательно, применение БПК в качестве инициатора зажигания более эффективно с точки зрения экономии кокса, так как он имеет более низкий выход летучих веществ, к тому же состоящих в основном из СО и Н2, являющихся восстановителями (табл. 2) (Школлер М.Б. «Полукоксование каменных и бурых углей». Новокузнецк, 2001 г., с. 122, т. 4.1).
Figure 00000003
БПК обладает высокой адсорбционной способностью. Это его свойство предоставляет возможность значительно упростить технологию приготовления ПУТ из смеси угля и полукокса. При смешении компонентов БПК адсорбирует влагу с поверхности угольных частиц, что позволяет не использовать внешний теплоноситель в процессе помола. В результате этого снижаются энергозатраты и количество газообразных выделений в атмосферу (Пат. 2320700 РФ. МКИ C10B 57/06. Способ приготовления пылеугольного топлива и установка для осуществления способа). При использовании в смеси БПК увеличивается серопоглощающая способность доменной шихты вследствие природного высокого содержания оксидов кальция в золе угля и соответственно полукокса (55-59%).
Данный эффект был показан в опытно-промышленных экспериментах, по вдуванию БПК в горн доменной печи №1 на Западно-Сибирском металлургическом комбинате. По сравнению с исходной технологией содержание серы в чугуне снизилось с 0,023 до 0,021% (Слепцов Ж.Е., Гусаров А.К., Ашпин Б.И., Динельт В.М., Школлер М.Б., Эльберт Э.И. Опыт вдувания в доменную печь полукокса из бурых углей// БНТИ «Черная металлургия», 1975, №2, с. 37-40).
Было показано, что абразивная способность обуглероженных продуктов (кокса и полукокса) может быть нивелирована при их смешении с тонкоизмельченными углями.
Пример 2: Определение абразивной способности выполнялось по ОСТ 41-89-74 на приборе для определения абразивности горных пород ПОАП 2М, в котором испытуемый образец взаимодействует с дробью при вращении со скоростью 1400 об/мин в течение 20 мин. Индекс абразивности рассчитывается по формуле
Figure 00000004
где
Q - потеря массы пробы, мг.
Были получены следующие результаты:
Топливо Кабр
БПК 0,9
Т 0,3
Т:БПКсэс=1:1 0,3
Абразивное действие полукокса, которое в 3 раза выше, чем у угля Т, после смешения с последним практически исчезает. Полукокс как бы размещается внутри угольной матрицы.
Ресурсы пригодных для открытой добычи низкозольных (содержание золы 4-7%) малосернистых (содержание серы 0,3-0,5%) бурых углей в Канско-Ачинском бассейне составляют более 30 млрд.т. Их переработка в полукокс может быть осуществлена по технологии «Термококс», прошедшей длительную опытно-промышленную проверку и готовую к крупномасштабному тиражированию (Исламов С.Р. Энерготехнологическая переработка угля. Красноярск: ООО Поликор. - 224 с.). При получении БПК по данной технологии его зольность составит 8-9%, выход летучих веществ 12-15%.
Высокая химическая активность буроугольного полукокса дает возможность вводить в состав пылеугольного топлива такие трудно воспламеняемые компоненты, как пылевидные отходы процесса сухого тушения кокса, близкие по своим свойствам (содержание золы, серы, выход летучих веществ) к металлургическому коксу. Этот путь утилизации данных отходов является более целесообразным, чем традиционная их подача в шихту агломерационных производств.
Пример 3: Определяли с помощью прибора термогравиметрического и дифференциального калориметрического анализа LABSYS evo TG DTG DSC 1600 динамику тепловыделения при окислении в кислороде смесей углей марки Г с коксовой пылью в соотношении 1:1 (проба 1, близкая к прототипу) и угля марки Т в соотношении 1:1 со смесью коксовой пыли и буроугольного полукокса также (проба 2, заявляемая смессь). Результаты приведены на рис. 2 - Сравнительная DSC-диаграмма тепловыделения.
Из рис. 2 видно, что процесс окисления заявляемой смеси (проба 2) протекает более интенсивно и заканчивается раньше, а общее тепловыделение, определенное по площадям пиков, более чем 1,5 раза превышает тепловыделение при окислении пробы 1. Это происходит вследствие меньших затрат тепла на деструкцию угля с низким выходом летучих веществ.
Кроме того, использование материалов с низким выходом летучих веществ, являющихся, как известно, практически бездымным топливом, позволит улучшить экологические показатели процесса выплавки чугуна в доменных печах. Повышенное интенсивное тепловыделение при окислении, обусловленное высокой химической активностью буроугольного полукокса, позволит обеспечить достижение необходимой величины коэффициента замены кокса при меньшем расходе ПУТ, обусловленное высокой химической активностью буроугольного полукокса.

Claims (1)

  1. Пылеугольное топливо для доменной плавки из углеродсодержащего материала, отличающееся тем, что углеродсодержащий материал содержит низкозольный и низкосернистый тонкоразмолотый уголь с низким выходом летучих веществ, мелкодисперсный буроугольный полукокс, полученный при температуре 600-650°C из низкозольных и низкосернистых бурых углей, и пылевидные отходы процесса сухого тушения металлургического кокса в следующем соотношении, мас.%:
    - уголь с низким выходом летучих веществ 50-55;
    - буроугольный полукокс 40-45;
    - пылевидные отходы процесса сухого тушения металлургического кокса 5-10.
RU2014150746/04A 2014-12-15 2014-12-15 Пылеугольное топливо для доменной плавки RU2565672C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150746/04A RU2565672C1 (ru) 2014-12-15 2014-12-15 Пылеугольное топливо для доменной плавки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150746/04A RU2565672C1 (ru) 2014-12-15 2014-12-15 Пылеугольное топливо для доменной плавки

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2565672C1 true RU2565672C1 (ru) 2015-10-20

Family

ID=54327294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150746/04A RU2565672C1 (ru) 2014-12-15 2014-12-15 Пылеугольное топливо для доменной плавки

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565672C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2320700C1 (ru) * 2007-01-22 2008-03-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" Способ получения пылеугольного топлива и установка для осуществления способа
WO2010050648A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 Suh Hwan Lim Refuse derived fuel using pulverized coal and production method thereof
RU2445346C1 (ru) * 2010-06-14 2012-03-20 Приватное Акционерное Общество "Донецксталь" - Металлургический Завод" Пылеугольное топливо для доменной печи
US20140352583A1 (en) * 2011-10-13 2014-12-04 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Coal-blended fuel, method for combusting the same, and coal fuel for use in coal-blended fuel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2320700C1 (ru) * 2007-01-22 2008-03-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" Способ получения пылеугольного топлива и установка для осуществления способа
WO2010050648A1 (en) * 2008-10-29 2010-05-06 Suh Hwan Lim Refuse derived fuel using pulverized coal and production method thereof
RU2445346C1 (ru) * 2010-06-14 2012-03-20 Приватное Акционерное Общество "Донецксталь" - Металлургический Завод" Пылеугольное топливо для доменной печи
US20140352583A1 (en) * 2011-10-13 2014-12-04 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Coal-blended fuel, method for combusting the same, and coal fuel for use in coal-blended fuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gan et al. Reduction of pollutant emission in iron ore sintering process by applying biomass fuels
RU2013103446A (ru) Способ экстракции металлов из алюминийсодержащей и титансодержащей руды и остаточной породы
Zuo et al. Comparison of kinetic models for isothermal CO2 gasification of coal char-biomass char blended char
Ji et al. Assessment on the application of commercial medium-grade charcoal as a substitute for coke breeze in iron ore sintering
CN104024439A (zh) 用于生铁或基础产物的碳热或电热生产的方法
Gao et al. Combustion performance of pulverized coal and corresponding kinetics study after adding the additives of Fe2O3 and CaO
RU2565672C1 (ru) Пылеугольное топливо для доменной плавки
Carvalho et al. Quality evaluation of metallurgical coke produced with sawdust and different mixtures of coal
Fan et al. Preparation technologies of straw char and its effect on pollutants emission reduction in iron ore sintering
RU2445346C1 (ru) Пылеугольное топливо для доменной печи
JP2005249310A (ja) 塊状バイオマスを利用する廃棄物溶融処理方法
Legemza et al. Utilization of charcoal in the iron-ore sintering process
Guo et al. Clean Preparation of Formed Coke from Semi-coke by the Carbonated Consolidation Process
RU2367681C2 (ru) Способ получения бездымного кускового углеродистого топлива
Boiko et al. The organization of iron ore agglomerate and pellets production with reduced environmental impact
Echterhof et al. Substituting fossil carbon sources in the electric arc and cupola furnace with biochar
JPH0224898B2 (ru)
JP5929491B2 (ja) アブラ椰子核殻の有効活用方法
RU2734215C1 (ru) Способ выплавки чугуна в доменной печи
JP2004263256A (ja) 高炉への原料装入方法
Shkoller Promising raw materials for the production of pulverized-coal fuel
RU2315084C2 (ru) Состав для получения брикетированного топлива
Shmeltser et al. Improvement and Reconstruction of Coking Processes.
Ibraev et al. Investigation of the Possibility of Using Coal Flotation Waste in the Production of Agglomerate
Davies-Smith The fate of residual sulphur from coal injection during ironmaking processes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171216