Способ подготовки шихты к коксованию
Изобретение относится к коксохимическому производству, а именно к технологии пбдготовки угольных шихт к коксованию, и позволяет повысить механические свойства кокса. Способ подготовки шихты к коксованию включает смешение слабоспекающихся углей, углеродистых добавок и соединений металла В качестве соединений металлов используют пиритный шлам, который наносят на углеродистые добавки в количестве 0,5-2,0% на ион Fe к массе углеродистой добавки. Причем в качестве углеродистых добавок используют коксовую пыль УСТК. 1 з п. ф-лы, 3 табл. сл С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ llPN ГКНТ ССС ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 471 1007/26 (22) 27,06.89 (46) 30.05,92. Бюл. N 20 (71) Кузнецкий филиал Восточного научноисследовательского углехимического института (72) M,Б,Школлер, И,В.Берестова и Н.А.Зоткина (53) 662.74(088,8) :;56) Заявка Японии N 59-172885, кл. С 10 В 57/04, 1984, Патент Ф РГ N. 2914225 кл. С 10 В 57/06 1983. Авторское свидетельство СССР N 1518351, кл, С 10 В 57/06, 1986, Справочник по обогащению руд. Обогатительныее фабрики/Под ред. О. С, Богданова, Ю.Ф,Ненарокомова, 2-е изд, М.: Недра, 1984, с. 81. Изобретение относится к коксохимическому производству, а именно к технологии подготовки угольной шихты к коксованию, и может быть также использовано в процессах получения искусственного жидкого топ.лива. Известно добавление к угольной шихте углеродистой добавки — мелкоизмельченной коксовой пыли, полученной при сухом тушении кокса. Способ получения доменного кокса заключается в том, что в шихту, составленную для процесса коксования с мокрым тушением, добавляют слабоспекающийся уголь в количестве (6% который предварительно смешивается с коксовой пылью в количестае 4% и формуется под давлением, „„5U„„1736994 А1 (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ К КОКСОВАНИЮ (57) Изобретение относится к коксохимическому производству, а именно к технологии подготовки угольных шихт к коксованию, и позволяет повысить механические свойства кокса. Способ подготовки шихты к коксованию включает смешение слабоспекающихся углей, углеродистых добавок и соединений металла В качестве соединений металлов используют пиритный шлам, который наносят на углеродистые добавки в количестве 0,5 — 2 0% на ион Fe к массе углеродистой добавки. Причем в качестве углеродистых добавок используют коксовую. пыль УСТК. 1 з.п. ф-лы, 3 табл. Однако в этом случае необходимы дополнительные затраты на частичное брикетирование шихты. Известен также способ повышения прочности доменного кокса, согласно которому к тонкоизмельченному углю добавляют в количестве 0,5 — 5,0 вес.% мелкодиспергированные оксиды элементов и смешивают г ним; Добавление . каталитически активных оксидов металлов в виде порошков в количестве 0,5-5,0 вес.% сопряжено с техническими трудностями осуществления их равномерного распределения в массе коксуемого материала. Вследствие малой пористости и, следовательно, низкой внутренней поверхности металлических порошков, не- . 1736994 20 30 да, 40 55 велика активная роль этих каталитических добавок в стабилизации и задерживании в реакционной зоне радикалов, образующихся при деструкции угля, в ингибировании процесса рекомбинации этих радикалов, что ведет к увеличению выхода низкомолекулярных продуктов (пластической массы). По результатам исследований применение указанных добавок требует либо использования углей с высокой спекаемостью, которые в настоящее время дороги и дефицитны, либо применения принудительного брикетирования. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ подготовки шихты к коксованию, включающий смешение углей и соединений металлов. При этом к слабоспекающемуся газовому углю добавляют 10% буроугольного полукокса (БПК), пропитанного раствором Zn (СНЗСОО)2 2НгО в количестве 1 — 4% на ZnO. Известный способ, в котором в качестве катализатора использовался полукокс (носитель) с нанесенным активным элементом (ZnO) имеет следующие недостатки. Цинк в оксидной форме. введенный в шихту, при восстановлении в процессе коксования оказывает значительное окисляющее воздействие на уголь, в результате чего увеличивается доля водорода, не участвующего в образовании жидкоподвижных продуктов (пластической массы) и снижается спекающая способность шихты. Следовательно, нанесение активного элемента в оксидной форме снижает селективность катализатора. По данному способу катализатор используется только в одном технологическом акте, так как регенерирование его из кокса невозможно. Это накладывает .определенные ограничения на его состав. Ввод Zn0 в шихту для получения доменного кокса может привести к осложнениям в ходе процесса получения чугуна. Кроме того, в лучших вариантах реализации кокс имеет механическую прочность по показателям П25 и П10 82,0-82,2% и 10,5 — 11,5% соответственно. что не удовлетворяет требованиям, предьявляемым к коксу как к сырью для доменно. го производства. Цель изобретения-улучшение прочностных свойств кокса за счет более полной реализации потенциала спекаемости слабоспекающихся углей и увеличения их доли в угольной шихте.Укаэанная щель достигается тем, что согласно способу подготовки шихты к коксованию включающих смешение слабоспекающихся углей с 10% углеродистых добавок (носителя) и соединений металла (пирита, FeSz), которые выполняют роль катализатора, пирит наносят на углеродистый носитель с развитой удельной поверхностью в количестве 0,5-2,0% в пересчете на ион Fe по отношению к массе носителя. Известен природный пирит. FeSz, служащий сырьем для получения серной кислоты, серы и железного. купороса. В предлагаемом способе пиритный шлам используется как катализатор коксования. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемым решения критерия "существенные отличия". В отличие от Zn0 пирит не приводит к окислению выделяющихся продуктов, à способствует насыщению их водородом. Более высокая селективность пиритных образцов по сравнению с оксидными, связана с образованием активного пирротита и анионов сероводорода из пирита.. Пирротит — активный катализатор прямого гидрирования ароматических углеводородов. а сероводород катал изирует процесс ожижения угля эа счет участия в переносе водорода из газовой фазы в жидкую, Поэтому катализ в присутствии пиритных систем обусловлен совокупностью действия пирротита и анионов сероводороПредлагаемый катализатор является двухэлементным соединением, железо которого при дальнейшей переработке кокса в доменном производстве положительно влияет на процесс выплавки чугуна. Пиритная сера, вносимая в уголь, в процессе коксования, в основном, удаляется в газовую фазу. Эффективный контакт угля с катализатором возможен при нанесении последнего в высокодисперсной форме на поверхность углеродистого носителя. При исследовании было установлено, что наиболее эффективным углеродистым носителем является коксовая пыль УСТК (установки сухого тушения кокса), имеющая выход летучих веществ 1,7%, вследствие чего частичной дезактивации активных центров: катализатора удается избежать, Способ нанесения катализатора на носитель существенно отличается от известного. Для ра в номерного расп редел ения катализатора на поверхности носителя применен Z-лопастной смеситель. Коксовую пыль УСТК промотировали высаживанием. из водной суспензии пирита в количестве от 0,5 до 2% в пересчете на ион Fe по отношению к массе коксовой пыли YCTK. 1736994 Нанесение Ре52 менее 0,5о не сказывается на физико-механических свойствах кокса из-за малого количества активного компонента. При введении более 2% пирита не наблюдается роста механической 5 прочности кокса, а зольность увеличивает-., ся. Способ подготовки шихты к коксованию осуществляют следующим образом. К коксовой пыли УСТК приливали сус- 10 пензию пиритного шлама. Смесь перемешивали высушивали и добавляли к угольной шихте для последующих коксований. Пример. Исследования проводили в 15 лаборатории подготовки и коксования шихты. Коксовую пыль УСТК. промотированная FeS2, добавляли в количестве 10. / к слабоспекающемуся углю Гб и проводили 20 лабораторные коксования. Полученные коксы подвергали испытаниям на механическую прочность. В качестве активного элемента, наносимого на отощающую добавку, использовали 25 пиритный шлам свинцово-цинкового комбината, его состав практически идентичен составу пиритного концентрата этой фабрики,: Для активирования пиритом коксовой 30 пыли УСТК готовили водную суспензию следующим образом. Брали 5,71 г.пиритного шлама (пирит- ный шлам содержит Snop = 40, Fenvp 35, SiOz = 25 ) и 50 мл дистиллированной 35 воды, Суспензию тщательно перемешивали, чтобы добиться ее устойчивости, и наносили на 200 г коксовой пыли УСТК. Промотированную коксовую пыль УСТК перемешивали e Z-лопастном смесителе в те- 40 чение 1 ч, затем сушили в сушильном шкафу при 105 С для удаления влаги и затем вновь перемешивали в смесителе в течение 1 ч для исключения крупных комочков, образовавшихся в результате сушки, 45 По данным рентгена-спектрального анализа содержание Fenvp u Snoop на носителе соответствует расчетному. Далее промотированная пиритным шламом коксовая пыль УСТК добавлялась к газовому.углю Гб 50 в соотношении 90"-,ь уголь Гб + 10 / (коксовая пыль УСТК + 1 пиритного шлама в пересчете на ион Fe), Качественные показатели составленных шихт и полученных из них коксов, при- 55 ведены в табл.1. Из данных, приведенных в табл.1, видно, что добавка коксовой пыли УСТК, промотированной пиритом в количестве 0,5-2,0 на ион Fe при пересчете на. массу носителя, улучшает прочностные свойства кокса. Так. механическая прочность по показателю R25 на 2,5-4,0 выше, а по показателю П10 на 4,6 — 10,3 ниже, чем у коксов в известном способе. Характерной особенностью полученных коксов является то, что улучшение показателей П25 и П10 происходит при неизменной величине толщины пластического слоя. а это подтверждает положение о том, что пирит в качестве катализатора процесса коксования позволяет повысить сепективность превращения угля и, следовательно, реализацию потенциала спекаемости слабоспекающегося газового угля. В табл.2 представлены данные о качественных показателях кокса при нанесении активного компонента (FeSz) на буроугольный полукокс, Как видно из табл,2, применение буроугольного попукокса с нанесенным пиритным шламом в качестве активирующей добавки имеет положительную направленность. По сравнению с известным значительно увеличивается структурная прочность(на 8,4 / в лучшем случае). Также улучшается механическая прочность: несколько увеличивается показатель П25 от 0,4 до,4 /о и уменьшается истираемость кокса по показателю П10 (с 16,3 /, в случае нанесения 0,5 / ZnO до 9,1 /, для случая нанесения 0,5 / FeSz, для других значений отличие от известного по П10 составляет 1;5 — 2,5 ). В табл,З представлены данные по выде.лению количества сероводорода (в пересчете на серу) при деструкции угля с различным количеством пиритного шлама, нанесенного на отощающую добавку. В связи с малым количеством в оптимальном варианте наносимого пиритного шлама существенного увеличения серы ни в твердом остатке, ни в газовой фээе в виде сероводорода не происходит, Введение катализатора в шихту менее 0,5 дает возможность получения максимального результата, механическая прочность кокса составляет 81,5 . Нанесение более 2,0 пирита приводит к увеличению показателя П10 и содержания остаточной серы в коксе, а также к увеличению зольности, Поэтому оптимальное количество введения катализатора на основе FeSz находится в интервале 0,5-2,0 / на ион железа к массе носителя. При этом лучший вариант получен при нанесении пирита в количестве 1,0/ на ион железа. Благодаря увеличению механической прочности П25 и снижению показателя истираемости П10 представляется возмож1736994 ным увеличивать долю слабоспекающегося газового угля в составе угольных шихт. Таблица 1„. Содеркание золы, В, a8 1 г Состав Качество кокса е Содериа- Выход ле- Структур ние золы, тучих ве- ная проч6, Аы цеста, 8, ность, 8 ВаоГ Пластометрические показатели> нм Выход ле тучих яе Иихта Неханическая S кокса прочность, 8 зцесс е,  †-"т †-"-»" fl25 ) ПIО 12>7 1,8 64,7 0,61 Гб-908+102(УСТК+О ° 22 Те62) 78,9, 6,0 34 12 7,5 35,4 Уголь Предлагаемый Уголь 0,62 0,65 0,71 0, 82 82,4 6,0 84,5 5,9 84,5 6 >6 32 12 36 !2 37 !Э 37 13 69,7 7!.1 71,1 65,7 2,0 2,0 2,1 12,7 12,8 Г6-902t102(YCFK+0,52 Feof) 6;902»102(УСТК+12 Fe62) ГС-902+102(УСТК+22 ГеВ ) Гб-962tl02(УСТК+32 FeS2) 7,6 35,7 8,0 36,3 8,2 37,1 8,9 37 " Уголь Уголь Угол» 13,1 13,3 79,7 7,! 2,2 Кзеестный . Уголь 14,2 14,4 14,9 Гб-902+102(Бпк>0 52 zno) 10,2 39,8 ГБ-902> IO2(6OKt12 tnO) 10,3 40,0 ГЬ-902+102(6!1K+42 Sno) 10,7 40,0 78,4 16,3 82,0 10 5г 82,2 11,5 2,4 43,1 2,7, 65, 4 2,8 63,5 46 ll 45 13 46 12 Уголь Уголь Представлены примеры с параиетрачи, выходящими зя пределы залеляеиых значении 2 Feog дан е пересчете на иои Fe. Таблица 2. Пластоиетрнческие показатели, мм » 1 .1 Качество кокса Г Содерыа- Выход ле- f нне . туник золы. 2, ees,4ñ>»„8. Стоу Аз (I Ke>f н Содерканне золы, 2, д Состав Выход летучих оохесте, а, В Иихта Прочность, В ---"-p-----Г---к.тур-(П25 I ПIО 79,4 9 ° 1 82,4 9,0 82,9 8,4 80,1 9,3 Предлагаемыйй Уголь 72,5 ,72,5 73,8 70,3 2,0 12 12,5 12 12,5 12 12,7 12, 12,9 43 38 34 37,! 37,7 38,0 38,2 Гб-9021102(6flKto>52 FeSg) 8,0 гб-902»102(60Ktla Feso) ° 8,8 If6-9o2tlo2(cAKt22 Fcs6) 9.3 гб-902>102(6llK»32 FeS2) 9,4 2,3 2,6 2,8 Уголь Уголь Уголь Известный Уголь 78,4 16,3 82,0 10>5 63,5 11,5 43 ° 1 65,4 63,5! 0,2 39,8 46 11 14,2 2,4 ! О 3 40,0 45 13 14,4 2,7 10,7 чО,O 46 12 14,9 2,8 ГЬ-9021104(БПК»0,52 Xno) ГЬ-902»102(БПК+12 2пО) ГЬ "902t t 02 (6flK122 2пО) Уголь Уголь П о и н е ч а н и е. 2 Fe62 дан е пересчете на ион Fe Таблица 3 fl р и м е ч а и н и е.Числитель- количество пиритного шлама по отношению к массе отощающей добавки; знаменатель — то же по отношению ко всей навеске, Составитель M.Øêîëëåð Редактор М,Недолуженко Техред М.Моргентал КоРРектоР С Шевкун Заказ 1869 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения 1. Способ подготовки шихты к коксованию, включающий смешение слабоспекающих углей с углеродистыми добавками и соединений металлов, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности кокса, в качестве соединений ме- . таллов используют пиритный шлам, кото. рый наносят на у леродистые добавки в - количестве 0,5-2,0% на ион железа к массе 5 углеродистой добавки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, в качестве углеродистых добавок используют коксовую пыль установки сухого тушения кокса, 
