ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК C10B57/04 

Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к составам для изготовления металлургического кокса.

Для коксующихся углей характерны высокая спекаемость, характеризуемая индексом свободного вспучивания - FSI, и невысокий выход летучих веществ или высокая отражательная способность витринита - R₀, обуславливающие высокий выход кокса. Такими углями изначально были угли марок коксовые - К и коксовые жирные - КЖ. Однако в настоящее время в связи с истощением запасов коксующихся углей марок К и КЖ возникла необходимость использования смесей рядовых каменных углей различных марок.

Известны различные составы шихтовых смесей из углей различных марок для получения кокса. Чаще всего для улучшения спекаемости смесей в них используют различные добавки, такие как угольные пеки, нефтяные гудроны и пеки, измельченную резину и другие добавки.

Так, согласно патенту РФ №2124548, С10В 57/04, опубл. 10.01.1999, в шихтовую смесь каменных углей, имеющую пониженное количество хорошо спекающегося компонента, добавляют нефтекоксовую мелочь, приготовленную по специальной технологии.

В шихте, применяемой в способе, описанном в патенте РФ №2135543, С10В 53/08, С10В 57/08, опубл. 27.08.1999, содержащей угли марок: газовые, жирные, отощенные спекающиеся и малозольно-слабоспекающиеся угли, использована добавка фталопекосодержащего отхода коксохимического производства.

Согласно патенту РФ №2186823, С10В 57/06, С10В 53/08, опубл. 10.08.2002 в шихту, содержащую угли разных марок: газово-жирные и жирные, коксовые, отощенные - слабоспекающиеся и коксовые - слабоспекающиеся, вводят присадку из отходов коксохимического производства, нанесенную на резиновую крошку отработанных резинотехнических изделий.

Однако использование добавок требует специальной их подготовки, а также усложняет технологию приготовления шихтовых смесей. Кроме того, известно, что пеки в настоящее время полностью используются в электродной промышленности, дефицитны и дороги. Нефтепродукты также являются дорогостоящим сырьем. Использование резины вносит дополнительное количество серы, на содержание которой в коксе существуют ограничения.

Наиболее близкой к предлагаемой по составу углей смеси является шихта для получения металлургического кокса (патент РФ №2224782, МПК С10В 57/04, опубл. 27.02.2004), содержащая угли марок:

жирные 20-30

газово-жирные угли 15-20

коксовые слабоспекающиеся 20-40

отощенно-спекающиеся, а также включающая спекающую добавку, изготовляемую из пекообразного продукта, получаемого по специальной технологии из угля с добавкой, который смешивают с отходами пластмасс.

Основным недостатком шихты данного состава является необходимость использования спекающей добавки, усложняющей технологию изготовления и повышающей затраты на получение шихты.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в получении составов смеси с оптимальным соотношением компонентов из рядовых углей различных марок для производства качественного кокса без использования добавок.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является упрощение и удешевление технологии подготовки шихты, а также расширение сырьевой базы для получения шихты.

Технический результат достигается тем, что предлагаются следующие варианты состава шихты:

шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные (Ж) или газово-жирные (ГЖ) и коксовые слабоспекающиеся (КС) угли, в которой угли введены при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жирные или газово-жирные угли 25-65,

коксовые слабоспекающиеся угли 35-75;

шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные или газово-жирные угли, которая дополнительно содержит коксовые отощенные (КО) угли при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жирные или газово-жирные угли 25-65,

коксовые отощенные угли 35-75,

за исключением следующих соотношений компонентов, мас.%:

жирные или газово-жирные угли 40,

коксовые отощенные угли 60;

жирные или газово-жирные угли 50,

коксовые отощенные угли 50;

жирные угли 60,

коксовые отощенные угли 40;

шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, которая дополнительно содержит коксовые отощенные угли при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жирные угли 25-40,

коксовые слабоспекающиеся угли 35-60,

коксовые отощенные угли 5-35;

шихта для получения металлургического кокса, содержащая газово-жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, которая дополнительно содержит коксовые отощенные угли при следующем соотношении компонентов, мас.%:

газово-жирные угли 30-55,

коксовые слабоспекающиеся угли 30-60,

коксовые отощенные угли 5-20;

шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные, газово-жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, в которой угли введены при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жирные угли 35-40,

газово-жирные угли 5-15,

коксовые слабоспекающиеся угли 50-55;

шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные, газово-жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, которая дополнительно содержит коксовые отощенные угли при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жирные угли 10-30,

газово-жирные угли 20-30,

коксовые слабоспекающиеся угли 20-60,

коксовые отощенные угли 5-25.

При экспериментальном подборе составов шихты с оптимальным соотношением компонентов использовалось свойство углей различных марок усиливать спекающиеся свойства друг друга за счет нахождения оптимального соотношения показателей индекса свободного вспучивания - FSI и отражательной способности витринита - R₀, требуемого для производства качественного кокса. Удовлетворительными качествами для получения кокса обладают смеси углей различных марок, имеющие индекс FSI 5-7 и значение R₀ 1,15-1,25%, соответствующие характериcтикам коксовых и коксовых жирных углей.

Количественные соотношения компонентов в вариантах смесей подобраны таким образом, чтобы они удовлетворяли вышеназванным условиям (см. таблицу). Для обеспечения большей свободы выбора при составлении смесей использован подход компенсации свойств одного компонента путем замены его двумя другими компонентами в сочетании.

При двухкомпонентной смеси Ж и КС получается наилучшая спекаемость, но повышается стоимость смеси и трудно достигается максимум значения R₀.

Смесь из двух углей ГЖ и КС обладает меньшей стоимостью, но худшей спекаемостью и пониженным значением R₀.

Смесь трех компонентов ГЖ, КС и КО имеет большее значение R₀. Но ее спекаемость невысока, что сужает область использования получаемого кокса.

Смесь из других трех компонентов Ж, КС и КО обладает хорошей спекаемостью, имеет большее значение R₀. Но она дороже предыдущей смеси.

Смесь из четырех компонентов ГЖ, Ж, КС и КО позволяет получать достаточно высокую спекаемость и значения R₀, изменяя соотношения компонентов. Но при этом несколько усложняется сам процесс приготовления смеси.

В то же время приготовление всех типов смесей, описанных выше, не требует дополнительных технологических операций на коксохимических предприятиях в отличие от других способов подготовки и составов смесей. Поэтому приводимые составы смесей для коксования позволяют получать высококачественный кокс и значительно расширяют сырьевую базу для получения шихты.

Пример подготовки шихтовой смеси

Смесь для коксования готовится из рядовых углей марки Ж, добываемой на шахте «Чертинская-Коксовая», и рядового угля марки КО, добываемого на разрезе «Новобачатский». Рядовые угли из силосов рядовых углей на Центральной обогатительной фабрике «Беловская» дозируются на сборный конвейер послойно в пропорции 25% угля марки Ж и 75% марки КО. Получаемая на конвейере двухслойная смесь подается на первичное дробление до крупности менее 200 мм и далее на гидроклассификацию, где отделяется класс крупностью менее 0,5 мм и передается на флотацию. Класс крупностью 13-200 мм подается на обогащение в тяжелосредных сепараторах. Класс 0,5-13 мм подается на обогащение на отсадочных машинах. Концентраты с отсадочных машин и флотации подаются совместно на сушку. После сушки концентрат смешивается на сборном конвейере с концентратом из тяжелосредньгх сепараторов, прошедшим обезвоживание на виброситах. Смесь концентратов имеет соотношение марок Ж и КО, равное 30:70, с учетом степени обогатимости каждой марки. Готовая смесь имеет отражательную способность витринита, равную 1,20%, индекс свободного вспучивания, равный 6, толщину пластического слоя 17 мм, что делает ее пригодной к коксованию как самостоятельно, так и в смеси с другими углями.

Другие примеры подготовки смеси, выполняемой аналогичным способом, с количественными значениями компонентов по вариантам приведены в таблице.

Таблица № Примеры Состав смеси, % Показатели качества Ж КС ГЖ КО Индекс свободного вспучивания, FSI, ед. Отражательная способность витринита R₀, % 1 0 35 65 0 6 1,15 2 0 75 25 0 5 1,20               3 25 75 0 0 5 1,25 4 65 35 0 0 7 1,15               5 65 0 0 35 7 1,15               6 0 0 25 75 5 1,20 7 0 0 65 35 6 1,15               8 25 60 0 15 5 1,25 9 40 35 0 25 6 1,15 10 25 40 0 35 5 1,20 11 35 60 0 5 5 1,20               12 0 60 35 5 5 1,20 13 0 35 55 10 5½ 1,15 14 0 30 55 15 5½ 1,15 15 0 50 30 20 5 1,25              

16 35 50 15 0 5½ 1,15 17 35 55 10 0 6 1,20 18 40 55 5 0 5½ 1,20               19 30 20 25 25 7 1,15 20 20 45 30 5 6 1,20 21 10 60 20 10 5 1,25

Изобретение может быть использовано в коксохимическом производстве. Шихта для получения металлургического кокса содержит, мас.%: жирные или газово-жирные угли 25-65 и коксовые слабоспекающиеся угли или коксовые отощенные угли 35-75. По другому варианту шихта содержит, мас.%: жирные угли 25-40, коксовые слабоспекающиеся угли 35-60 и коксовые отощенные угли 5-35. Шихта также может содержать, мас.%: газово-жирные угли 30-55, коксовые слабоспекающиеся угли 30-60 и коксовые отощенные угли 5-20; или жирные угли 35-40, газово-жирные угли 5-15 и коксовые слабоспекающиеся угли 50-55; или жирные угли 10-30, газово-жирные угли 20-30, коксовые слабоспекающиеся угли 20-60 и коксовые отощенные угли 5-25. Шихты по изобретению имеют характеристики, не уступающие характеристикам высококачественных коксовых и коксовых жирных углей, а именно индекс свободного вспучивания FSI от 5 до 7 усл. ед. и отражательную способность витринита R₀ (1,15-1,25) %. Приготовление таких смесей не требует дополнительных технологических операций и позволяет расширить сырьевую базу для получения высококачественного кокса. 6 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные или газово-жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, отличающаяся тем, что угли введены в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жирные или газово-жирные угли 25-65 Коксовые слабоспекающиеся угли 35-75

2. Шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные или газово-жирные угли, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит коксовые отощенные угли при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жирные или газово-жирные угли 25-65 Коксовые отощенные угли 35-75,

за исключением следующих соотношений компонентов, мас.%:
Жирные или газово-жирные угли 40 Коксовые отощенные угли 60 Жирные или газово-жирные угли 50 Коксовые отощенные угли 50 Жирные угли 60 Коксовые отощенные угли 40

3. Шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит коксовые отощенные угли при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жирные угли 25-40 Коксовые слабоспекающиеся угли 35-60 Коксовые отощенные угли 5-35

4. Шихта для получения металлургического кокса, содержащая газово-жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит коксовые отощенные угли при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Газово-жирные угли 30-55 Коксовые слабоспекающиеся угли 30-60 Коксовые отощенные угли 5-20

5. Шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные, газово-жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, отличающаяся тем, что угли введены в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жирные угли 35-40 Газово-жирные угли 5-15 Коксовые слабоспекающиеся угли 50-55

6. Шихта для получения металлургического кокса, содержащая жирные, газово-жирные и коксовые слабоспекающиеся угли, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит коксовые отощенные угли при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жирные угли 10-30 Газово-жирные угли 20-30 Коксовые слабоспекающиеся угли 20-60 Коксовые отощенные угли 5-25