Способ получения металлургического полукокса

Авторы патента:

C10B53 - Деструктивная перегонка твердого сырья специальных видов или особой формы и размеров (мокрое коксование торфа C10F)

C10B49/02 - горячими газами или парами, например горячими газами, полученными в результате частичного сгорания шихты

Владельцы патента RU 2275407:

ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КАРБОНИКА-Ф" (RU)

Изобретение относится к области получения металлургического полукокса и может быть использовано в металлургии. Способ включает термообработку слоя угля в вертикальном аппарате шахтного типа при розжиге со стороны, противоположной подаче воздуха. В качестве сырья используют уголь фракции 20-70 мм, подачу воздуха осуществляют через слой угля с удельным расходом 70-99,5 куб.м/кв.м·ч в зависимости от марки угля. Способ позволяет получить твердый продукт с более высокой прочностью, низкой зольностью, а также более крупный средний размер куска с одновременным увеличенным выходом продукта. 1 табл.

Изобретение относится к области получения полукокса и может быть использовано в металлургии.

Известен способ получения полукокса путем перегонки твердого углеродосодержащего сырья в вертикальном автотермическом аппарате шахтного типа с использованием воздушного дутья, включающий стадии нагрева, сушки и карбонации сырья, выгрузку полученного полукокса снизу и отбор горючего газа, причем к воздушному дутью добавляют продуктовый горючий газ, имеющий температуру выхода из аппарата, в концентрации, не превышающей нижний предел воспламенения газа, с добавлением к воздушному дутью примерно 8-10% газа от объема получаемого горючего газа, с температурой карбонизации 920-950°С, а воздушное дутье подают с противоположной розжигу угля стороны с удельным расходом 100-400 куб.м/кв.м·ч (RU 2169166 C1, кл. С 10 В 49/04, 20.06.2001 г.).

Наиболее близким к заявляемому способу по достигаемому результату и технической сущности является способ получения углеродного адсорбента в вертикальном аппарате шахтного типа с внутренним обогревом за счет сжигания летучих и части углеродного остатка в слое угля, продуваемом потоком воздуха (патент РФ №2014883). Способ предполагает розжиг слоя угля со стороны, противоположной подаче воздушного дутья. Фронт горения смещается навстречу потоку воздуха, а за фронтом остается твердый остаток, содержащий невыгоревший углерод. При движении фронта горения слой угля последовательно проходит стадии нагрева, сушки и карбонизации. Парогазовая смесь продуктов карбонизации, а также часть твердого углеродного остатка реагируют с кислородом воздуха до полного его исчерпания, образуя фронт горения с температурой 750-900°С. За фронтом горения формируется зона восстановления продуктов горения (CO₂и Н₂O) до оксида углерода и водорода. Горючий газ отводится от аппарата для последующей переработки и использования. При этом твердый остаток имеет высокую внутреннюю пористость (свыше 60%), которая обеспечивает высокую сорбционную активность продукта и его последующее использование в качестве адсорбента.

Недостатками данного способа являются.

Получаемый продукт, несмотря на близость по химическому составу к металлургическому полукоксу, имеет ограниченную сферу применения в металлургии из-за повышенного содержания мелких фракций, малой плотности и повышенной зольности. Высокая пористость существенно снижает прочность углеродного остатка. Недостатком также является пониженный удельный выход твердого продукта из-за большого обгара исходного углеродосодержащего сырья.

Изобретение решает задачу повышения качества получаемого твердого продукта, отвечающего требованиям к металлургическому полукоксу.

Технический результат при использовании изобретения заключается в получении твердого продукта, имеющего более высокую прочность и плотность, низкую зольность, а также более крупный средний размер куска, и в увеличении удельного выхода твердого продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве слоя угля используют уголь фракции 20-70 мм, а подачу воздуха через слой угля осуществляют с удельным расходом 70-99,5 куб.м/кв.м·ч в зависимости от марки угля.

Способ получения металлургического полукокса осуществляется следующим образом.

В вертикальный аппарат шахтного типа на всю высоту загружают дробленый уголь фракции 20-70 мм, подают воздушное дутье с удельным расходом от 70 до 99,5 куб.м/кв.м·ч (в зависимости от марки угля) и поджигают слой угля со стороны, противоположной подаче дутья. Образующийся фронт карбонизации с постоянной скоростью смещается навстречу потоку воздуха, а за фронтом остается слой горячего полукокса. Уголь при прохождении через фронт карбонизации последовательно проходит стадии нагрева, сушки и пиролиза. Горючие компоненты продуктов пиролиза полностью сгорают в кислороде воздуха с образованием углекислого газа и водяного пара, а затем путем восстановления на горячей поверхности полукокса превращаются в горючие компоненты газа (оксид углерода и водород), который не содержит продуктов пиролиза. После достижения фронтом карбонизации стороны слоя, противоположной стороне розжига, процесс завершается. Слой полукокса охлаждается и выгружается с нижней стороны вертикального аппарата.

В примерах, иллюстрирующих способ, использован вертикальный аппарат шахтного типа с внутренним диаметром 0,5 м и высотой 1,5 м.

Пример 1.

В качестве сырья использовали уголь фракции 20-60 мм (Шубаркольский уголь марки Д, Казахстан), имеющий следующий технический и элементный состав:

W^r _t=12,2%	С^daf=77,9%
А^d=2,4%	Н^daf=5,3%
V^daf=4%	N^daf=1,2%
Q^r _i=25,7 МДж/кг	O^daf=15/16%	S^daf=0,44%

В аппарат загружается примерно 160 кг дробленого угля. Розжиг слоя осуществляется сверху. Воздушное дутье подается снизу. После достижения фронтом горения нижней стороны угля процесс завершается. Удельный расход воздуха - 99,5 куб.м/кв.м·ч. Скорость движения фронта горения составила 11,5 см/ч. Удельный выход полукокса - 42,4 кг/кв.м·ч.

Выход полукокса - 48,6%.

Выход горючего газа - 165 куб.м/кв.м·ч.

Удельная теплота сгорания сырого газа - 2,4 МДж/куб.м.

Зольность полукокса, А^d=5,4%.

Кажущаяся плотность полукокса - 0,68 г/куб.м.

Структурная прочность полукокса - 74,8%.

Гранулометрический состав полукокса:

Более 20 мм - 25%;	10-20 мм - 58%;
5-10 мм - 11%;	менее 5 мм - 6%.

Пример 2.

В качестве сырья использовали уголь фракции 10-60 мм (Березовский марки Б2, Канско-Ачинский бассейн), имеющий следующий технический и элементный состав:

W^r _t=10%	C^daf=71%
A^d=7%	H^daf=5,1%
V^daf=48%	N^daf=0,7%
Q^r _i=22,08 МДж/кг	O^daf=223%	S^daf=0,3%

В аппарат загружается примерно 125 кг дробленого угля. Розжиг слоя осуществляется сверху. Воздушное дутье подается снизу. После достижения фронтом горения нижней стороны слоя угля процесс завершается.

Удельный расход воздуха - 76,4 куб.м/кв.м·ч.

Скорость движения фронта горения составила 9,2 см/ч.

Удельный выход полукокса - 27,7 кг/кв.м·ч.

Выход полукокса - 43%.

Выход горючего газа- 100,2 куб.м/кв.м·ч.

Удельная теплота сгорания сырого газа - 2,32 МДж/куб.м.

Зольность полукокса. А^d=15%.

Плотность полукокса - 0,45 г/куб.м.

Прочность полукокса - 60%.

Гранулометрический состав полукокса:

5-10 мм - 21,5%; менее 5 мм - 78,5%.

Пример 3 (сравнительный). В аппарат загружается 135 кг угля фракцией 5-20 мм марки Б2 (бородинский уголь), имеющего следующий технический и элементный состав:

W^r _t=30%
А^d=90%	С^daf=71%
V^daf=22,5%	Н^daf=5%
	N^daf=1%	S^daf=0,5%

Снизу подается воздушное дутье с расходом 35 м³/ч, а розжиг угля производится сверху. Через 8 ч фронт горения достигает уровня подвода воздуха и аппарат разгружается. Выход адсорбента составил 37 кг или 27,4% от исходного угля.

Его параметры следующие: влажность 0,5%, зольность 21-28%, насыпная плотность 0,45 г/см³, прочность на истирание (по ГОСТ 16188-70) 85-86%, суммарный объем пор 0,6 см³/г, удельная поверхность пор 850 м²/г, адсорбционная активность по йоду (ГОСТ 6217-74) - 68,6% и метиленовому голубому (ГОСТ 6217-74) 28-60 мг/г.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать твердый продукт, имеющий более высокую прочность и плотность, низкую зольность, а также более крупный средний размер куска, и в увеличении удельного выхода твердого продукта (см. таблицу).

Таблица
	Пример 1	Пример 2	Пример 3 (сравнительный)
Размер фракции угля, мм	20-60	20-60	5-20
Удельный расход воздуха, куб.м/кв.м·час	99,5	76,4	100-400
Зольность, А^d,%	5,4	15	21-28
Структурная прочность полукокса,%	74,8	60	-
Кажущаяся плотность полукокса, г/куб.м	0,68	0,45	-
Выход твердого продукта,%	48,6	43	27,4

Способ получения металлургического кокса, включающий термообработку слоя угля в вертикальном аппарате шахтного типа при розжиге со стороны, противоположной подаче воздуха, отличающийся тем, что в качестве слоя угля используют уголь фракции 20-70 мм, а подачу воздуха через слой угля осуществляют с удельным расходом воздуха 70-99,5 м³/(м²·ч) в зависимости от марки угля.

Изобретение относится к химической переработке отходов резиносодержащих изделий и бытовых полимерных отходов. .

Способ переработки резиносодержащих и других промышленных и бытовых органических отходов в химическое сырье и компоненты моторного топлива // 2272826

Изобретение относится к химической переработке резиносодержащих, а также промышленных и бытовых органических отходов (полиэтилен, полистирол, полиизобутилен, капрон, лавсан, энант, найлон, поливинилхлорид, различные виды каучука, фенолформальдегидные наволачные смолы и т.

Способ одновременного снижения количества nox, co и углерода в золе и присадка к углю // 2268915

Изобретение относится к способам одновременного снижения образования NOx, СО и углерода при сгорании топлива, содержащего уголь, путем прибавления эффективного количества соединения марганца.

Способ крупнотоннажного производства топливного древесного угля и устройство для его реализации // 2268910

Изобретение относится к области лесохимических производств, а именно к технологиям для углежжения древесного сырья на основе методов среднетемпературного пиролиза.

Способ термообработки углеродистого сырья для производства электродов // 2264351

Изобретение относится к электродной промышленности, в частности к технологии получения углеродистого сырья для производства электродов, и может быть использовано при производстве катодных блоков и боковой футеровки алюминиевых электролизеров, электродов для электропечей, применяемых в производстве титана, кремния, фосфора.

Установка пиролизной переработки углеродсодержащего сырья // 2258078

Изобретение относится к устройствам для переработки углеродсодержащего сырья путем его пирогенеза и может быть использовано для переработки неизмельченных автотракторных шин.

Углевыжигательная печь // 2256686

Изобретение относится к области получения угля в лесохимическом производстве и предназначено для получения древесного угля и комплексной утилизации древесных отходов.

Способ и устройство для термохимической переработки твердых органических материалов // 2242677

Изобретение относится к области переработки твердых веществ полимерного строения, в частности углеводного или углеводородного сырья, с целью получения энергии и различных видов топлива.

Устройство для получения угля // 2237699

Изобретение относится к области пиролиза древесины и ее отходов, а также других видов сырья, содержащих органические вещества. .

Печь углевыжигательная с регулятором теплового потока // 2235752

Изобретение относится к области автоматизации управления процессом пиролиза древесины в мобильных углевыжигательных печах. .

Устройство для переработки резиновых отходов // 2247025

Изобретение относится к технологии переработки промышленных и бытовых отходов и может быть применено в резино-технической промышленности, топливно-энергетическом комплексе, нефтехимии, промышленности нефтеоргсинтеза и в жилищно-коммунальном хозяйстве для получения топливных и сырьевых ресурсов.

Способ термической переработки углеродосодержащего сырья с получением углеродных сорбентов и установка для его осуществления // 2174948

Изобретение относится к способу и установке для термической переработки твердого углеродосодержащего сырья с получением углеродных сорбентов. .

Вращающаяся печь с внутренним обогревом для активации углеродсодержащих материалов // 2107082

Способ термической переработки твердого углеродсодержащего сырья с получением активного угля и установка для его осуществления // 2100401

Изобретение относится к области термической переработки углеродсодержащего сырья, в частности к способу и установке для получения активного угля, и позволяет получить наиболее ценные средние и крупные фракции активного угля с одновременным улучшением его качества и увеличением теплотворной способности газа пиролиза.

Способ термической переработки твердого углеродсодержащего сырья // 2085570

Изобретение относится к способам термического разложения твердого углеродсодержащего сырья с получением активного угля и позволяет улучшить адсорбционные свойства конечного продукта и уменьшить содержание в нем пылевидных фракций.

Устройство для термической переработки пиролизного сырья // 2042703

Способ утилизации углеродсодержащих материалов и устройство для его осуществления // 2026879

Способ термической переработки высокозольного топлива // 1460072

Изобретение относится к химической технологии топлив, в частности к комбинированной газификации твердых топлив, и направлено на повышение выхода и качества смолы при термической переработке высокозольного топлива.

Способ получения термоантрацита // 1386634

Изобретение относится к способу получения термоантрацита и позволяет повысить выход электродного термоантрацита. .

Способ термообработки антрацита // 817050

Способ получения полукокса и устройство для осуществления способа // 2278817

Изобретение относится к области получения полукокса и может быть использовано в металлической промышленности