СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОАНТРАЦИТА ВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ Российский патент 1998 года по МПК C04B35/52 

Изобретение относится к производству электродной продукции, а именно к, прокалке углеродистых материалов для получения углеграфитовых электродов электродуговых печей и электродной массы.

В настоящее время термоантрацит и другие прокаленные углеродистые материалы получают прокалкой в печах вращающихся, ретортных и электрических.

Процесс прокаливания условно разделяется на 3 зоны:
1. Зона подсушки и обогрева материала отходящими газами - наиболее длинная зона, в которой максимально используется тепло отходящих газов.

2. Зона прокалки материала, длина которой составляет 3 - 15 м.

3. Зона охлаждения - наиболее короткая зона. Нормальной длиной считается 2-3 м.

Наиболее ответственной является зона прокалки материала, так как параметры этой зоны определяют качество материала и величину его угара [1].

Наряду с применяемым способом известны способы-аналоги: способ обжига материала включающий дополнительную подачу топлива под слой материала с температурой 710-850^oC, приведенного в псевдоожиженное состояние [2]; способ получения цементного клинкера, включающий термообработку сырьевой смеси в интервале температур 700-950^oC со скоростью 10-20^oC/мин [3]; способ обжига сыпучих материалов вращающейся печи путем сжигания топлива в нескольких зонах по ее длине в равномерном температурном поле [4].

В качестве прототипа принят способ, заключающийся в прокалке антрацита во вращающейся трубчатой печи с последовательным ходом технологических превращений в трех зонах: зоне подсушки и подогрева материалов; зоне прокаливания, которая обычно составляет 3-4 м и может увеличиваться до 8-12 м; зоне охлаждения, длина которой 3-4 м [5].

Недостатками известных способов и способа-прототипа являются:
колебания удельного электросопротивления (УЭС) термоантрацита в широких пределах;
низкая производительность печи по прокаленному термоантрациту вследствие повышенного угара материалов в печи;
увеличенный расход энергоносителя вследствие повышенного теплосодержания отходящих газов в конце печи.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что антрацит перед подачей в печь увлажняют, а затем загружают и производят прокалку, в течение которой через равные промежутки времени устанавливают расход газа, равный 0,47-0,57, 0,1-0,2 и 0,33 части от общего расхода газа на прокалку антрацита и после зоны прокалки при 1200-1300^oC материал выдерживают в течение времени равного 0,1-0,2 части от общей продолжительности нахождения материала в печи.

Сущность изобретения заключается в том, что термоантрацит получают во вращающейся трубчатой печи, работающей на газообразном топливе. В процессе получения антрацит после подготовки путем дробления до класса крупности 20-60 мм и увлажнения до 6-8% влажности подают в печь. Загруженный в печь материал в зоне нагрева подогревают до 1200-1250^oC. В этой зоне происходит удаление летучих и усадка антрацита. В зоне прокалки при температуре 1300-1400^oC происходит перекристаллизация и упорядочение структуры термоантрацита, в результате этого резко снижается удельное электросопротивление термоантрацита до 1000 Ом•мм²/м. После зоны прокалки термоантрацит выдерживают при 1200-1300^oC в течение 0,1-0,2 части от общей продолжительности нахождения материала в печи. В результате происходит перекристаллизация в центральной части кусков термоантрацита, при этом получается высокий показатель электросопротивления по всему объему куска. В средней массе показатель электросопротивления составляет 900-950 Ом•мм²/м. Материал выдерживают в зоне, представляющей собой участок печи в горячей головке протяженностью 5-10 м, футерованный одним или двумя порогами высотой, обеспечивающей выдержку материала в течение времени, равного 0,1-0,2 части от общей продолжительности нахождения материала в печи. Высоту порога и их количество определяют для каждого типоразмера печи экспериментально. В процессе прохождения материала по печи, охлаждения водой и в рекуператорах трижды через равномерные промежутки времени меняют расход газа, устанавливая его равным 0,47-0,57, 0,1-0,2 и 0,33 части от общего расхода газа на процесс получения термоантрацита. В течение продолжительности нахождения материала в печи распределяют общий расход газа, рассчитанный на период нахождения материала в печи неравномерно: в первую треть времени нахождения материала в печи расход газа превышает средний уровень на 0,14-0,24 от общего расхода, в последующий период расход газа ниже среднего уровня на 0,13-0,23 от общего расхода газа; в третий период расход газа поддерживают на среднем уровне - 0,33. Данное распределение расхода газа по периодам позволяет стабилизировать тепловую нагрузку в зоне и выделения тепла от горения антрацита. Установленный стабильный тепловой режим обеспечивает полную прокалку без возгорания материала по всей длине печи.

Три периода с различным расходом газа через равные промежутки времени обусловлены следующим. В течение первой трети времени нахождения материала в печи устанавливают повышенный расход газа для получения термоантрацита с высоким показателем УЭС. Если выдержка при максимальном расходе газа превысит 1/3, то возможно неуправляемое самовозгорание материала в большей части объема печи, что приведет к повышенному угару материала и выходу печи из строя. Во второй период устанавливают пониженный расход газа, а высокая скорость прокаливания происходит за счет аккумулированного тепла футеровкой печи и материалом. Превышение продолжительности второго периода приводит к ухудшению качества термоантрацита по показателю УЭС. В третий период расход газа соответствует среднему уровню (0,33 от общего расхода газа).

Если температура после зоны прокалки менее 1200^oC и продолжительность выдержки менее 0,1, то замедляется прокаливание в глубинных слоях кусков термоантрацита с ухудшением показателя УЭС, если более 1300^oC и выдержка более 0,2, то возрастает угар термоантрацита и снижается выход годного.

Промышленное опробование способа проводили во вращающейся трубчатой печи длиной 73,5 м, диаметром 2,5 м. Печь футерована в горячей зоне хромомагнезитовым кирпичом на расстоянии 17 м, остальное - шамотным кирпичом.

Для прокалки использовали антрацит Обуховского месторождения с содержанием летучих 2,3%, зольностью 4,5%, УЭС 96000 Ом•мм²/м, влажностью 3,6 %, фракции 20-60 мм.

Прокалку проводили по трем вариантам предлагаемой технологии. По каждому варианту продолжительность кампании составила один месяц. Исходный антрацит дополнительно увлажняли до влажности 7,7%. В печь поступало 6,5 т увлажненного антрацита, в том числе 6 т сухого антрацита и 0,5% влаги.

Выдержку антрацита после зоны прокалки обеспечивали установкой одного-двух порогов в горячей зоне: по первому варианту на расстоянии 4 м от горячего обреза печи установили порог шириной 1150 мм, высотой 575 мм; по второму варианту на расстоянии 4 м от горячего обреза печи установили порог шириной 1610 мм, высотой 690 мм; по третьему варианту было установлено два порога высотой 575 мм и шириной 1150 мм, первый порог установлен на расстоянии 4 м от горячего обреза печи, второй на расстоянии 6 м от первого. Перед проведением каждой кампании по вариантам 1-4 осуществляли перефутеровку печи в горячей зоне с установкой одного-двух порогов по изложенной схеме. Установленные пороги позволили обеспечить выдержку материала в зоне томления от 15 до 30 мин. Общая продолжительность нахождения материала в печи составила 150-165 мин.

Через инжекционную горелку в печь подавали природный газ, общий расход которого составил 650 нм³. В начале ведения процесса установили расход газа 305-370 нм³, доля от общего расхода составила 0,47-0,57. Через 50 мин изменили расход газа до 130-65 нм³, доля расхода составила 0,2-0,1. Через последующие 50 мин установили расход газа 215 нм³ (доля 0,33).

Для сравнения провели прокалку антрацита по варианту 4 (прототип), при этом процесс прокалки осуществляли в той же печи, но без порогов в горячей зоне. Природный газ подавали в горелку без изменений в количестве 260-270 нм³/ч.

Показатели получения термоантрацита во вращающейся трубчатой печи представлены в таблице. Из таблицы видно, что использование предложенного способа по вариантам 1-3 по сравнению с вариантом 4 позволило получить прокаленного термоантрацита с повышенными теплофизическими свойствами больше на 19,5-21%. Показатель по УЭС улучшился на 22-25%, удельный расход топлива на ведение процесса прокалки снижен на 23-25%.

Использование: изобретение относится к производству электродной продукции, а именно прокалке углеродистых материалов для получения углеграфитовых электродов электродуговых печей и электродной массы. Сущность изобретения: антрацит перед подачей в печь увлажняют, а затем загружают и производят прокалку, в течение которой через равные промежутки времени устанавливают расход газа, равный 0,47-0,57, 0,1-0,2 и 0,33 части от общего расхода газа на прокалку антрацита и после зоны прокалки при 1200-1300^oС материал выдерживают в течении времени, равного 0,1-0,2 части от общей продолжительности нахождения материала в печи. В результате получают термоантрацит с повышенными теплофизическими свойствами, улучшенными показателями удельного сопротивления, при снижении расхода топлива на ведение процесса прокалки. 1 табл.

Способ получения термоантрацита во вращающейся трубчатой печи, работающей на газообразном топливе, включающий подготовку и подачу антрацита в печь, подогрев, прокалку и охлаждение по зонам, отличающийся тем, что в процессе получения термоантрацита в печи через равные промежутки времени устанавливают расход газа, равный 0,47 - 0,57; 0,1 - 0,2 и 0,33 частям от общего расхода газа на прокалку антрацита и после зоны прокалки при 1200 - 1300^oC материал выдерживают в течение времени, равного 0,1 - 0,2 частям от общей продолжительности нахождения материала в печи.