Состав шихты для получения металлургического кокса

Авторы патента:

Капустин Владимир Михайлович (RU)

Вьюков Дмитрий Сергеевич (RU)

Денисенко Елена Викторовна (RU)

Прус Андрей Андреевич (RU)

Тимин Евгений Николаевич (RU)

C10B57/04 - использующие шихту специального состава

Владельцы патента RU 2769188:

Публичное акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к составу шихты для получения металлургического кокса. Шихта включает: смесь каменных углей спекающих групп: марок Г (газовый), и/или ГЖ (газовый жирный), и/или ГЖО (газовый жирный отощенный), и/или Ж (жирный) и отощающих групп: марки КС (коксовый слабоспекающийся) и/или ОС (отощенный спекающийся) в массовом соотношении 1:1,15 в количестве 60-93,5 мас.% и нефтяной кокс, полученный путем замедленного коксования тяжелых нефтяных остатков, с индексом спекаемости 75-100 ед. (ГОСТ ISO 15585-2013) в количестве 6,5-40,0 мас.%. Техническим результатом заявленного изобретения является разработка шихты для коксования специального состава, которая позволяет расширить и удешевить сырьевую базу используемой шихты с улучшением качества металлургического кокса с улучшенными прочностными характеристиками. 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к составу шихты для получения металлургического кокса.

Известно, что для улучшения технологических характеристик шихт, повышения

качества кокса, экономии дефицитных марок углей предлагается использовать различные органические добавки, такие как твердые отходы коксохимических производств, нефтяная коксовая мелочь, неспекающиеся угли, другие добавки, обеспечивая при этом прочностные характеристики кокса и снижая затраты на производство.

Известно использование шихты, для металлургического кокса, состоящей из коксующих углей, пластификатора отходов коксохимического производства в количестве 0,5-7% масс. (RU №2333236, 10.09.2008), и битуминозного остатка процесса получения легких фракций нефтяных продуктов со следующими характеристиками: зольность A^d не более 2,5%; выход летучих V^daf не более 70%; содержание серы S^d не более 5%; вспучивание не менее 20 мм; индекс Рога (RI) не менее 10 (RU №2418837, 20.05.2011).

Существенным недостатком использования вышеперечисленных изобретений является невозможность применения в шихте коксохимического производства пластичных компонентов по причине возможной агломерации частиц и слипаемости, необходимость реконструкции технологического оборудования в углеподготовительном или коксовом цехах, а также возможность замещения только определенных марок коксующихся углей вследствие относительно невысокого уровня летучих веществ.

Известен способ (RU №2663145, 01.08.2018) подготовки шихты для коксования, заключающийся в смешении нефтяной спекающей добавки со слабоспекающимися углями марок КС, и/или КСН, и/или КО, и/или ТС, и/или ОС при следующем соотношении компонентов, масс. %:

- нефтяная спекающая добавка (1-30),

- слабоспекающиеся угли (99-70),

нефтяная спекающая добавка представляет собой остатки переработки нефти со следующими характеристиками:

- зольность A^d - не более 2,5%;

- выход летучих V^daf - не более 90%;

- содержание серы S^d - не более 5%;

- температура размягчения по КиШ - не менее 40°С.

Недостатком данного изобретения является отсутствие технологий подачи в угольную шихту компонентов в жидкотекучем состоянии и, как следствие, невозможность применения изобретения в промышленном масштабе.

Известно использование в составе шихты для коксования в качестве нефтяной добавки продукта замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков с содержанием летучих от 12 до 28% масс. (RU №2355729, 20.05.2009; №2411283, 10.02.2011; RU №2563493, 2015; RU №2637965, 08.12.2017).

Недостатком добавки по указанным патентам является нестабильность ее спекающих свойств, недостаточный уровень коксуемости добавки и, соответственно, нестабильное качество получаемого металлургического кокса, а также отсутствие описания четких границ применения данного продукта в составе шихты коксохимического производства, что вызывает сложности в оценке влияния участия данного продукта на качество металлургического кокса.

Известно также использование в составе шихты смеси нефтяного кокса в количестве 1-30% масс. и нефтяных остатков в количестве 1-30% масс.

Используемые нефтяные остатки характеризуются зольностью A^d не более 2,5%, выходом летучих веществ V^daf не более 90%, содержанием серы S^d не более 5%, индексом Рога (RI) не менее 10. Нефтяной кокс характеризуется зольностью A^d не более 2,5%, выходом летучих веществ V^daf не более 25%, содержанием серы S^d не более 5%. (RU №2627425, 08.08.2017).

Существенным недостатком использования изобретения является необходимость реконструкции технологического оборудования в углеподготовительном или коксовом цехах.

Наиболее близким составом шихты для коксования является состав шихты, предлагаемый в способе получения металлургического кокса (RU №2553116, 2015), в качестве которой используют углеродсодержащую шихту с содержанием 50-100 мас. % нефтяного полукокса с выходом летучих веществ от 14 до 25 мас. %, полученного путем замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков.

Недостатком описанного способа с применением углеродсодержащей шихты является сложность использования оборудования, изготовленного специально для этого способа.

Задачей изобретения является разработка шихты для коксования специального состава, которая позволяет расширить и удешевить сырьевую базу используемой шихты с улучшением качества металлургического кокса: с улучшенными прочностными характеристиками (прочность кокса после реакции СО₂ (CSR) в интервале 60-66% и реакционная способность кокса (CRI) в интервале 23-28%).

Поставленная задача решается разработкой специального состава шихты для коксования для получения металлургического кокса, включающего:

- смесь каменных углей спекающих групп: марок Г (газовый) и/или ГЖ (газовый жирный) и/или ГЖО (газовый жирный отощенный) и/или Ж (жирный), и отощающих групп: марки КС (коксовый слабоспекающийся) и/или ОС (отощенный спекающийся), в соотношении 1÷1,15 (в составе смеси каменных углей спекающих групп угли марок Г, ГЖ, ГЖО, Ж, а также угли марок КС, ОС в составе смесей отощающих групп соответственно могут использоваться как взаимозаменяемые без ухудшения характеристик получаемого кокса),

- нефтяной кокс, полученный путем замедленного коксования тяжелых нефтяных остатков, с индексом спекаемости 75-100 ед.,

при следующем соотношении компонентов, % масс.:

смесь каменных углей спекающих и
отощающих групп в соотношении 1÷1,15	60-93,5
нефтяной кокс	6,5-40,0

Следует отметить, что в составе смеси каменных углей спекающих групп угли марок Г, ГЖ, ГЖО, Ж, а также угли марок КС, ОС в составе смесей отощающих групп соответственно могут использоваться как взаимозаменяемые без ухудшения характеристик получаемого кокса.

Эксперименты, проведенные авторами предлагаемого изобретения на шихтах различного марочного состава при соотношении спекающей и отощающей группы каменных углей 1:1,15 с введением в смесь нефтяного кокса в количестве 6,5-40% мас. показали, что можно получить металлургический кокс с улучшенными прочностными характеристиками.

Возможность замены нефтяным коксом угольной составляющей объясняется тем, что нефтяной кокс оказывает двоякое воздействие на процесс спекания: с одной стороны, он действует как отощающая добавка, с другой - как спекающий компонент, так как нефтяной кокс содержит жидкоподвижные продукты и обладает способностью влиять на процессы пиролиза угольной массы.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1

Для осуществления изобретения была использована шихта коксохимического производства следующего состава, % мас:

(Г + ГЖ + ГЖО + Ж) = 43,5% мас.; КС = 50,0% мас.; нефтяной кокс = 6,5% масс.

(Г + ГЖ + ГЖО + Ж) : (КС) = 1-1,15;

В таблице 1 приведены качественные характеристики нефтяного кокса.

Аналогично для осуществления изобретения была использована шихта по примерам 2 и 3 при соотношении спекающей и отощающей группы каменных углей 1:1,15. Данные по качеству металлургического кокса а зависимости от состава шихты и количества введенного нефтяного кокса приведены в таблице 2.

где W^r - массовая доля общей влаги; %; A^d - зольность; S^d - массовая доля общей серы, %; CSR - прочность кокса после реакции СО2, %; CRI - реакционная способность кокса, %.

Из данных, приведенных в таблице 2, следует, что на шихтах различного марочного состава при соотношении спекающей и отощающей группы каменных углей 1:1,15 в количестве 60-93,5 мас.% с введением в эту смесь нефтяного кокса в количестве 6,5-40% мас. получают металлургический кокс с улучшенными прочностными характеристиками: прочность кокса после реакции СО₂ (CSR) в интервале 60-66% (у базового варианта 57%) и реакционная способность кокса (CRI) в интервале 23-28% (у базового варианта 30%).

Шихта специального состава для получения металлургического кокса, включающая

- смесь каменных углей спекающих групп: марок Г (газовый), и/или ГЖ (газовый жирный), и/или ГЖО (газовый жирный отощенный), и/или Ж (жирный) и отощающих групп: марки КС (коксовый слабоспекающийся) и/или ОС (отощенный спекающийся) в массовом соотношении 1:1,15,

- нефтяной кокс, полученный путем замедленного коксования тяжелых нефтяных остатков, с индексом спекаемости 75-100 ед. (ГОСТ ISO 15585-2013), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь каменных углей спекающих и
отощающих групп в массовом соотношении 1:1,15	60-93,5
нефтяной кокс	6,5-40,0

Изобретение относится к области нефтепереработки и коксохимии, в частности, к области получения нефтяного кокса с пониженным содержанием серы путем предварительного окисления сернистых соединений, содержащихся в сырье для коксования, до соответствующих сульфонов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и коксохимической промышленности.

Способ получения кокса для доменного производства // 2745787

Изобретение относится к способам получения кокса. Описан способ получения кокса для доменного производства, в котором формирование угольной шихты для коксовых батарей производится из 100% угольных концентратов марки Ж, при этом процесс коксования осуществляется за 14-18 часов в зависимости от конструкции коксовой батареи при температуре в контрольных вертикалах 1200-1400°С, при этом получаемый продукт коксования имеет характеристику по показателю прочности после реакции с диоксидом углерода не менее 48,0%.

Инновационный продукт углеродсодержащий и способ его получения // 2733610

Изобретение относится к области химической технологии твердого топлива, а именно к углеродсодержащему продукту, который является аналогом каменноугольного кокса и коксовой продукции и может быть использован в металлургической промышленности, а также к способу получения такого продукта. Способ получения углеродсодержащего продукта для коксования, получаемого при проведении процесса слоевого коксования в коксовых батареях с гравитационной загрузкой, включает использование в качестве исходного сырья шихты, состоящей из 60-100% углей одной или нескольких марок условно пригодных для коксования и 0-40% коксующихся углей, проведение процесса коксования за 14-18 часов при температуре в контрольных вертикалах 1200-1400°С.

Способ переработки полимерных отходов на установках замедленного коксования // 2721849

Изобретение относится к способу термической переработки промышленных и бытовых полимерных отходов совместно с сырьем установок замедленного коксования и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Способ включает расплавление отходов, смешивание отходов с сырьем для коксования, выбранным из нефтяного сырья, сырья для рецикла коксования и их комбинаций, при этом смешивание происходит перед камерой коксования при температуре 300-500 °С, а количество полимерных отходов составляет до 8 мас.% от количества сырья для коксования, направление смеси в камеру для коксования и последующее разделение полученных продуктов.

Способ получения нефтяной спекающей добавки // 2709595

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к процессам получения из тяжелых нефтяных остатков спекающей добавки, используемой в шихте коксования углей. Способ осуществляют путем тонкослойной вакуумной перегонки остатков нефтепереработки с помощью роторного пленочного испарителя.

Изготовление углеродсодержащего исходного сырья из источника углерода, включающего отходы // 2702662

Изобретение относится к способу изготовления брикетов из углеродсодержащего исходного сырья из отходов, включающих источники углерода. Способ получения углеродсодержащего исходного сырья из источника углерода, включающего отходы, заключается в том, что способ включает следующие этапы: (i) введение источника биоугля, полученного посредством ожижения с размером частиц меньше 212 мкм в источник отвальной угольной мелочи с размером частиц меньше 212 мкм, чтобы получить биоугольную смесь; (ii) введение катализирующей газификацию добавки, выбираемой из группы, состоящей из источника щелочного металла или источника щелочноземельного металла, в биоугольную смесь; (iii) по выбору, осуществление контакта биоугольной смеси с вяжущим и (iv) уплотнение смеси, полученной на этапе (ii) или (iii), чтобы сформировать один или несколько брикетов углеродсодержащего исходного сырья, причем упомянутые брикеты имеют размер по меньшей мере 5 мм.

Способ подготовки шихты для коксования // 2663145

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано на коксохимических предприятиях для формирования угольной шихты. Для подготовки шихты для коксования с получением продукта, готового для коксования, смешивают следующие компоненты при соотношении, мас.%: нефтяная спекающая добавка (1-30); угли марок КС, и/или КСН, и/или КО, и/или ТС, и/или ОС (99-70).

Способ подготовки шихты для коксования // 2663145

Способ оценки степени выветривания угля, способ оценки коксуемости выветренного угля, способ контроля степени выветривания угля и способ изготовления кокса // 2640183

Группа изобретений относится к контролю степени выветривания угля. Способ контроля степени выветривания угля включает предварительное определение поверхностного натяжения каждой марки полукокса, который получен осуществлением термообработки каждой из нескольких марок угля, находящихся на угольном складе, и предварительную оценку доли каждой из нескольких марок угля на угольном складе; и смешивание нескольких марок полукокса в соответствующих долях для получения смеси полукокса, при этом степень выветривания каждой из нескольких марок угля контролируют так, что значение поверхностного натяжения на границе раздела фаз γinter смеси полукокса, которое получено из поверхностных напряжений и долей каждой из нескольких марок полукокса, составляет 0,03 мН/м или ниже.

Нефтяная коксующая добавка // 2637965

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к получению металлургического кокса из шихты. Нефтяная коксующая добавка состоит из продукта замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков, полученного путем выдержки в течение 14-24 часов при температуре 450-500°C при коэффициенте рециркуляции в камере коксования от 1,05 до 1,2, характеризуется содержанием летучих веществ от 14 до 28% и коксуемостью по Грей-Кингу не ниже индекса G.

Способ оценки качества угля, способ приготовления угольной смеси и способ получения кокса // 2777620

Изобретение относится к способу оценки качества угля, включающему использование устройства, содержащего контейнер, вмещающий уголь, и мешалку, выполненную с возможностью помещения в контейнер путем вставления, причем указанное устройство представляет собой пластометр Гизелера. Степень вовлечения (a - b)/a представлена высотой b полукокса на внутренней стенке контейнера, причем указанный полукокс является образованным в указанном контейнере таким образом, что мешалка вращается, в то время как вмещаемый в контейнере уголь нагревается, и высотой a полукокса на мешалке и используется в качестве показателя для оценки. Уголь, для которого степень вовлечения (a - b)/a составляет 0,20 или больше, как определено в условиях, при которых температура нагревания угля превышает или равна температуре повторного затвердевания угля, оценивается как плохой в качестве угля для получения металлургического кокса. Изобретение также касается варианта способа оценки качества угля, способов приготовления угольной смеси и способа получения кокса. Технический результат – разработка технологии оценки качества угля в качестве исходного материала для металлургического кокса с точки зрения получения кокса с высокой прочностью или с точки зрения не снижения прочности кокса. 5 н.п. ф-лы, 1 пр., 3 табл., 3 ил.