Способ обработки кокса

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо854972

-ф (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Завалено 17 07.78 (21) 2647820/23-26 с присоединением заявки № (5I )М. Кл.

С 10 L 9/10

Гоеударставальй комитет (28 } Приоритет

Опубликовано 15.08.81. Бюллетень № 30 аа делам изобретений н открыткй (53) УДК 662.8 (088.8) Дата опубликования онксания 15.08.81

В. Е. Власенко, Г. С. Андрюхин, В. И. Гусев, С. Г, Грищенко, Г. С. Гармаш, Ю. М. Богуцкий, Ю. П. Портной, В. Я. 16едровнцкнй и Л. Н. Стебливец (72) Авторы изобретения

Запорожский индустриальный институт и Украинский научно— исследовательский институт специальных сталей, сплавов н ферросплавов (71) Заявители (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОКСА

Изобретение относится к способу обработки кокса и может быть использовано в руднотермических печах для производства марганцевых и других ферросплавов, ряда продуктов цветной металлургии, химической технологии.

При выплавке целого ряда продуктов в руднотермических печах (ферроснлавы, кремний, карбид кальция и т. н.) в качестве восстановителя наиболее широко применяется коксик-орешек, являющийся побочным продуктом при производстве доменного кокса. На долю коксида-орешка от всех восстановителей, используемых в руднотермических процессах, приходится около 90% (1).

Однако применяемый коксид-орешек является одним иэ наилучших восстановителей как по реакционной способности, так н по уделъному электросопротивлению. Известны различные способы активации восстановителя: изменение состава шихт для получения кокса, термообработка, ввод отощаюших добавок, обработка раствором гидроокисн калъция, водными растворами щелочных и щелочно-земельных металлов в различных химических соединениях (хлорнды, щелочи), обработка водой и т. п. При изменении составов шихт для коксования в шихту вводят специальные угли; отощаюшими добавками могут быть различные окислы, нанрнмер, двуокись кремния. Обработка, как правило, проводится водными растворами хлоридов, гидроокисей и т. п. в специальных емкостях илн на транспорте. Но при обработке водными растворами практически не меняется содержание углерода, хотя уделъное электросопротивление (УЭС) и реакционная способность могут быть повышены.

Известен способ активации шихты вводом углеродных масел в ванну восстановительной печи с погруженной дугой через вертикальный канал, проходящий в электроде, сущность которого заключается в том, что масло перемешивается с твердыми измельченными реактивами, которые используются в металлургическом процессе при работе печи, и в смеси поступает через вертикальный канал (2! .

Однако этот способ не позволяет существенно повлиять на удельное электросопротивление всей массы восстановителя, используемого

4972 4 деляется электропроводностью углеродистого

20

45

3 . 85 в процессе, а также его реакционную способность. Поступление ограниченных количеств углеводородных масел только в зону подэлектродной полости влияет,на посадку электрода, так как удельное электросопротивление меняется только под электродом. Подача углеводородных масел через полость в электроде не влияет на удельное электросопротивление и реакционную способность всего восстановителя в шихте, в этом случае увеличивается доля тепла, выделяемая в шихте в режиме сопротивления, из — за увеличения электросопротнвления,в подэлектродной полости, что на большинстве. ферросплавных процессов является нежелательным из-за более раннего перегрева шихты и развития процессов шлакообразования.

В результате этого понижается степень восстанов лення ведущих элементов. Наблюдается повышенное газовыделение в районах вокруг электродов.

Известен способ обработки кокса путем про питкн его водной дисперсией нефтяных смол и нефтяных асфальтов (31. бднако в закрытых рудовосстановительных печах применять кокс, обработанньй водными дисперсиями с водой, невозможно, так как выделение пара приведет к появлению окислительной среды, к взаимодействию с основныМи флюсами (гидратация) и их разрушению до порошков в труботечках.

Известен также способ обработки кокса путем пропитки его углеводородами, например неком (4) .

Недостаток известного способа состоит в том, что кокс, обработанньй пеком в необходимом диапазоне температур, не обеспечивает повышения УЭС от 600 С и выше, а именно такая температура имеет место на колошниках руднотермических печей и реакционная способность кокса недостаточно высокая.

Цель изобретения — повышение удельного электросопротивления и реакционной способности кокснка-орешка, используемого. в качестве восстановителя в руднотермических печах.

Поставленная цель достигается тем, что кокс пропитывают мазутом в количестве 10—

20 вес.% кокса, Высокое электросопротивление является одним из важнейших факторов, определяющих качество восстановителей для электротермических процессов. Углеродистые материалы, имеющие малую электропроводность, способствуют низкому положению (глубокой посадке) электродов, и это позволяет получить высокую удельную полезную мощность, необходимую для быстрого протекания реакций восстановления в нижней части печи. Влияние электропроводности шихты, которая в основном онре15

50 восстановителя, сказывается на работе электропечи, начиная с верхних горизонтов колошника. Величина электропроводности шихты непосредственно связана с напряжением, на котором работает печь. Увеличение мощности последней требует увеличения напряжения. На действующих электротермических печах работа на более высоком напряжении позволяет повысить ее полезную мощность без увеличения электрических потерь и увеличения расхода электроэнергии, Обычно реакционная способность и электропроводность углеродистых материалов взаимосвязаны. Восстановители, характеризующиеся повышенной реакционной способностью, имеют и большее электросопротивление.

Изложенное выше ноэволяет получить повышение производительности печей, в частности закрытых рудовосстановительных нечей, работающих на активированном путем обработки мазутом коксике.

Обработка подробленного коксика перед плавкой (например фракций 8 — 15 или 10—

22 мм) обеспечивает изменение удельного электросопротивления коксчка во всей массе коксика (шихты) и повышения его реакционной способности, так как нанесение на поверхность коксика мазута и пропнткл его мазутом, материалом с низкой электропроводностью, позволит увеличить переходное сопротивление как между отдельными частицами кокса, так и во всей массе, а раннее коксование, при низких температурах колошника печи позволяет влиять и на реакционную способность.

Обработка коксика для активации включает раздельное дозирование коксика и мазута, смешивание и усреднение; Для активации мазут берут с температурой 10 — 80 С, так как при температурах ниже 10 С резко снижается жидо кстекучесть мазута, а температура выше 80 С не рекомендуется, так как температура вспышо ки мазутов находится в пределах 85 — 125 С, что не позволит обеспечить безопасные условия труда..

Яозирование может быть весовым или объемным. На коксик в бункере мазут в заданных количествах заливается, а перемешивание усреднение проводится при помощи грей фера. Не исключается подача мазута на коксик при подаче его по транспортерной ленте.

П р н и е р. Проводят обработку коксикаорешка Запорожского коксохимического завода фракций 1 — 3 мм мазутом 10, 20 и 30%. Коксик-орешек имел следующие характеристики: рабочая влага — 8%; пористость — 51,7%; зола—

11,5%; Р— 0015%, летучие — 1,74% при содержании в золе 37,8% О, 26,4% АрОз, 5 8549

192Я Fe:03, 4,2% СаО, 2,4% МпО. Мазут применяют марки 40 с Л вЂ” 0,27/, С вЂ” 85%, Ff - 10 .

Кокс как с обработкой, так н контрольный, взвешивают в количестве 2,5 кг. Готовят три партии активированного кокса соответственно с 10, 20 и ЗК4 мазута и одну партию — контрольную — беэ мазута. Это необходимо в связи с тем, что УЭС и реакционная способность коксов в значительной мере зависят от заводовизготовителей, исходного состава шихть) и технологических режимов получения кокса. Мазут дозируют весовым методом, т. е. на 2,5 кг коксика присаживают 0,25, 0,50 и 075 кг мазута. Мазут в кокс сливают при одновременном 1э перемешнвании коксика. Перемешиваиие нроводят в течение 10 мин. Температура мазута о

24 С, так как мазут имеет достаточную текучесть. Коксик с 10% мазута обрабатывают (учитывая различные климатические условия 20 расположения ферросплавных заводов) также при 0 С, 10 С, а также и при подогреве при

50, 80 и 100 С. При температурах ниже 10 С мазут резко теряет текучесть, а при 100 С воспламеняется. 2$

Сравнительные исследования удельного злектросопротивления проведены на обычном коксике и на коксике, обработанном 20% мазута. Сравнение реакционной способности коксов также проводят в сопоставимых условиях (одни и те же исходные шихтовые материалы при одинаковом гранулометрическом составе) как для обычного коксика, так и для кокса, обработанного 10, 20 и 30% мазута. На каждом варианте проводят до две плавки. Реакционную И способность оценивают по выходу металла (в граммах) путем проведения плавок при

1500 С в течение 10 мин на шихте, г:

Марганцевый агломерат 37,1

Марганцевый концентрат 74,9 4g

Кварцит 19,2

Кок сик Лз т. е. на шихте, рассчитанной на получение стандартного силикомарганца марки СМн 17.

Сравнение удельных электросопротивлений обычного и активированного кокса при разных температурах нагрева приведено в табл. 1, а выхода металла (реакционная способность) в табл. 2.

Как видно из данных табл. 1 и 2 активация коксика мазутом обеспечивает увеличение

УЭС во всем диапазоне исследованных температур, а также повышение реакционной способности, т. е. выход металла. Так УЭС при комнатной температуре на активированном коксике выше в 1,6 раза, при 600 С (средняя температура на колошнике печи) — в 164 раза, а при 1400 С вЂ” в 1,84 раза при выходе

72 4 металла болыиим иа 25 — 30% по сравнению с обычным кокснком.

Количество летучих не превышает количества летучих при работе на других активироваиных восстановителях, н..пример е газовым углем, и не сказывается отрицательно на работе закрытых печей. Учитывая увеличение УЭС, возможна работа закрьгтых руднотермических печей, на, пример при вьптлавке товарного силикомаргаица, со 100% восстановителя. Из-за невозможности ввода необходимого количества восстановителя производительность печи ниже на 57%. Оптимальное количество мазута от веса коксика находится в пределах 10 — !5%, что эквивалентно оптимальным параметрам выплавки ферросп. авов с применением газовых углей.

При увеличении количества мазута больше 20% прирост веса металла незначительный. При щюведении опытных ппавок установлено, что активированный мазутом кокс способствует сжжению пылевыноса эа счет агломерации пылевидных частиц на BQKpblIbtx мазутом поверхностях коксика.

При подогреве коксика и увеличении жидкотекучести мазута происходит пропитка коксика практически и в обьеме коксовых частиц. Использование предлагаемого активированиого коксика повышает производительность печей на выплавке ферросплавов при работе на активированном коксике-орешке как за счет повышения УЭС, так н за счет повышения реакционной способности (по ориентировочным подсчетам на 5 7%); понижает потери мелкодисперсной шихты эа счет агломерации ее на поверхностях коксика, обработанных мазутом.

Проводят опытные плавки силикомарганца на шихтах, содержащих восстановители, обрабо-. танные различными веществами. Реакционную способность восстановителей оценивают по вы. ходу металла после 10 мин выдержки шихты при 1500 С.

В табл. 3 показано влияние различных веществ на удельное электросопротивление кокаюка.

Шихта содержит, г: марганцевый агломерат

37,1; марганцевый концентрат 74,9; кварцит

19,2.; восстановитель 27,3. С каждым видом восстановителя проводят по две опытные плавки. Средний выход металла при этом сосивляет, г: на шихте с неактивированным коксиком 36,0; на шихте с коксиком, обработанным мазутом 47,0; иа шихте с коксиком, обработанным смесью мазута и воды 39,5; на шихте с коксиком, обработанным пеком 380.

Таким образом, по результатам сравнительных исследований УЭС и реакционная способность восстановителей выше при обработке кокса мазутом по сравнению с обработкой водной дисперсией мазута или пеком.

854972

1 аблица

Таблица 1

Характеристика плавок ° на коксике

Выход металла, r планка

1,48

20,37

34,0 38,0 36,0

Неак тивированном

0,97

0,83

1,49

1,22

Обработанном 10Я мазута

47,0 45,0 46,0 600

800

1,15

0,67

49,0 47,0 48,0

1200

0,33

0,20

47,0 500 48 5

0,13

0,24

Таблица 3

Удельное электросопротивление коксика, Ом см

Температура, С обработанного неком (15 весЯ) металлургического

5! l,0

1,48

2,30

1,66

3,24

1,68

1,57

1,16

144

0,97

1,30

1,61

1,18

1,38

1,13

0,93

0,83

1,16

1,03

l,22

0,98

1,14

1,16

0,80

0,99

1,13

1 05

0,70

0,74

0,93

0,87

700

065

0,51 0,56

0,64

0,51

0,42

0,26

0,44

0,50

0,47

0,21

0,41

0,33

1000

0,31

0,20

0,29

0,24

1100

0,19

0,23

0,26

0,20

1200

0,19

0,22

0,25

0,18

0,13

0,17

0,18

0,23

0,17

0,16

0,21

0,12

1500

0,50

0,28

0,70

0,51

Обработанном 20,г, мазута

1 Обработанном ЗО7г мазута обработанного обработанного мазутом смесью мазута (15 вес.%} и воды (15 вес.%) 854972 10

1. Рысс Г. Производство ферросплавов.

М., "Металлургия", 1975, с. 14 — 15.

Способ обработки кокса путем пропитки его углеводородами, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения удельного злектросопротивления и реакционной способности, пропитывают мазутом в количестве 10 — 20% от веса кокса, Источники информации, принятые во внимание при экспертизесоставитель Р. Горяинова 1 еаеед С. Мигукова

Корректор С. ц1омыс

Редактор М. Келемеш

Заказ 6829/35 краж 548

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Рауцкзсаи иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

2. Патент Франции 11 2015817, кл. С 10 В, опублик. 1970.

3. Патент Франции М 2123451, кл. С 10 В 57 00, опублик. 1972.

Авторское свидетельство СССР Р 182276, 10 кл, С 10 В 53/00, 1963 (прототип).