Способ испытания кокса Советский патент 1985 года по МПК C21B5/00 G01N3/18 

Изобретемте относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при подготовке кокса к доменным плавкам., Известны способы испытания кокса с целью определения его качественных характеристик в барабане в холодном состоянии. Известен способ испытания кокса который заключается в механической обработке кокса во вращающемся бара бане закрытого типа и последующем определении его ситового состава If Известен также способ испытания кокса, который заключается в механической обработке предварительно нагретого кокса в барабане закрытого типа П23. Кроме того, известен способ испытания кокса, который предусматривает механическую обработку пробы во вращающемся барабане в условиях непрерывной подачи газа-восстановителя и повьппения температуры по заданной программе 33 . Результаты испытаний, получаемые по этим способам не позволяют улучшать показатели работы доменной печи, так как они не моделируют поведение кокса в доменном процессе, в котором имеет место одновременное влияние соединений щелочных металлов и газообразной углекислоты, и поэтому не могут достаточно точно прогнозировать свойства кокса в доменной печи. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ испыт НИН кокса, включающий загрузку пробы коКса в барабан, вращение бараба на с одновременным нагревом пробы до и обработку газом с после дующим определением изменений фракционного состава и химической актив ности кокса 4J. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет определять прочностные характеристи ки и химическую активность кокса, необходимые для прогнозирования свойств кокса в доменной печи и улу шения показателей ее работы, так как он предназначен для испытания железорудных материалов. Цель изобретения- повышениекаче ва прогнозирования параметров кокса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания кокса, включающему загрузку пробы кокса- в -барабан, вращение барабана с одновременным нагревом пробы до 1000°С и обработку пробы газом, последующее определение изменений фракционного состава и химической активности кокса, перед загрузкой в барабан пробу пропитывают соединениями щелочных металлов, а в качестве газа используют углекислоту. Способ осуществляют следующим образом. Для испытания готовят пробы кокса крупностью 15-25 мм и массой 0.5 кг, которые перед нагревом подвергают воздействию соединений щелочных металлов путем пропиТки кокса кипячением в растворе соединений щелочных металлов, например карбоната калия с концентрацией 5-20%. Время пропитки 100 мин. После этого пробу высушивают и загружают в барабан , имеющий следующие внутренние размеры: диаметр 145 мм и длина 500 мм. Внутри барабана радиально расположены 4 полки высотой 20 мм. Барабан выставляют в нагревательную электрическую печь, включают обогрев печи и привод барабана, обеспечивающий его вращение со скоростью 10 об/мин. Нагрев пробы производят до со скоростью 10±1 5с/мин. Кроме того, с начала нагрева в барабан в качестве газовой среды подают газообразную углекислоту (COj) в количестве 10 л/мин, регистрируя содержание угарного газа (СО) в продуктах газификации. Испытание длится 2 ч. Цосле этого выключают обогрев, прекращают подачу СО. и после охлаждения кокс выгружают на противень, взвешивают, рассеивают на ситах с кругльтми отверстиями диаметром 10 и 1 мм и определяют изменения параметров кокса. Показателем прочности служит содержание кокса классов 10 и 1 мм. Химическая активность характеризуется содержанием СО в продуктах газификации. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В доменной печи кокс в нагретом до 1000°С состоянии подвергается воздействию механических нагрузок, химически активных газов (в том

3

числе COj). а также паров и расплава соединений щелочных металлов, которые оказывают разрушающее воздействие на структуру и повышают его химическую активность. Важной технологической характеристикой качестза кокса.является его -способность противостоять этим разрушающим воздействиям. Оценку устойчивости кокса к данным воздействиям можно получить определяя прочность и химическута активность кокса при его испытании в условиях совместного воздействия высокой температуры, окислительной среды и механической нагрузки. Нагрев кокса ведут до 1000°С со скоростью 10 t 1,5°С/мин, которая является оптимальной. так как с одной стороны обеспечивается быстрый нагрев, а с другой - эта скорость не оказывает разрушающего воздействия на кокс. При этом обеспечиваются адекватные условия протекания реакций окисления..

Кроме того, с целью создания комплекса окислительных воздействий на кокс, его обрабатывают соединениями щелочных металлов, например карбонатом калия, а в качестве газовой среды вводят углекислоту в газообразном состоянии в процессе нагрева. Углекислота, реагируя с углеродом кокса по реакции С + COj 2СО, оказывает разупрочняющее воздействие на его структуру, усиливающееся присутствием соединений щелочных металлов, снижая прочность кокса. Указанное воздействие осуществляется под механической наг.рузкой, создаваемой в барабане. Определяя содержание СО в продуктах газификации, судят о химической, активности кокса. Прочность кокса характеризуется содержанием кусков размером 10 и 1 мм в остаточном коксе. Совокупность воздействий и определение прочностных характеристик и химической активности кокса позволяют получить информацию об устойчивости к ним кокса и его свойстйах, которая дает возможность прогнозировать его свойства в доменной печи. Знание прочностных характеристик и химической активности конкретного кокса позволяет управлять доменным процессом, например, путем корректировки расхода кокса, что повыщает ровиость хода доменной печ

70624

а следовательно, приводит к улучшению показателей ее работы.

Пример . Исследования проводят в лабораторных условиях. Для испытания выбирают коксы, полученные из угольной шихты различного состава, что обуславливает различие свойств этих коксов.

Для приготовления проб товарный

0 кокс массой 5 кг дробят на лабораторной щековой дробилке до крупности 25 мм. Затем на ситах с отверстиями 25 и 15 мм отсеивают класс 15-25 мм. Из этого класса методом

5 квартования отбирают три пробы массой по 0,5 кг каждая. Пробы помещают в проволочные корзины и подвер. гают пропитке раствором карбоната калия путем кипячения кокса

0 в этом растворе в течение 100 мин.

После просушки до постоянной массы при 105-110 С пробу загружают в барабан, который закрывают и проверяют на герметичность подачей азота

5 под избыточным давлением (ЗО40 мм рт.ст.). Затем включают нагревательную печь и привод барабана, а также вводят газообразную углекислоту (10 л/мин). Нагрев пробы

Q ведут со скоростью 10 t 1,5 С/мин до достижения температуры 10ЬО°С, после чего температуру поддерживают на постоянном уровне. При этом непрерьгено определяют содержание СО в продуктах газификации с помощью оптико-акустического газоанализатора типа ОА2209, который показывает процентное содержание СО.

Через 2 ч испытания включают обогрев, а барабан продолжают вращать еще 5 мин с подачей азота для охлаждения до 400°С. Затем барабан останавливают, прекращают подачу газа и охлаждают- на воздухе до комнатной температуры. После охлаждения пробу выгружают, взвешивают и рассеивают на классы 10 и 1 мм. К массе класса 1 мм прибавляют также увеличение массы фильтрапьшеуловителя. Таким образом, при испытании одной пробы кокса одновременно получают характеристики его прочности и химической активности, необходимые для прогнозирования свойств кокса в доменной печи с целью улучшения показателей ее работы.

Показатели прочности П и П вычисляют по формулам: п - - « 1122- 7 и П,о - j , /о, и M 100 Ч - и где М - масса исходной пробы, KT-J Мда и . масса кокса классов 10 и 1 мм соответственно, кг. Химическая активность кокса оценивается процентным содержанием СО в продуктах газификации. Испытывают по две пробы каждого типа коксов, а третья параллельная проба - резервная. Средние данные по результатам исследований поиведены в таблице.Данные таблицы свидетельствуют ,о высокой чувствительности способа испытания кокса и его хорошей дифференцирующей способности, обуслов ленной, в частности, применением соединений щелочных металлов (карбоната калия). Полученные результаты испытания различньк коксов позволяют прогнозировать показатели данной плавки. Так. если доменная печь работает на коксе (4), то при переходе на кокс (1) можно заблаговременно снизить удельный расход кокса на 20 кг/т чугуна (см. таблО Это. мероприятие приведет к сокращению общего перерасхода кокса, обусловленного переходным периодом 26 Предлагаемый способ позволяет определять изменения прочностных характеристик и химической активноети Kofjca, подверженного обработке соединениями и елочных металлов , получать информацию о его технологических свойствах, что дает возможность прогнозировать свойства кокса в доменной печи, а следовательно, улучшать показатели ее работы. Способ может быть внедрен в исследовательскую практику, а также в систему текущего контроля производства кокса и его подготовки к . доменной плавке. При применении изобретения появляется возможность улучшить показатели работы доменной печи путем прогнозирования прочностных характеристик и химической активности кокса, что ведет к повьшению ровности хода доменной плавки, а следовательно, к снижению его удельного расхода на выплавку чугуна на 4 кг и к повьшению производительности доменной печи на 1%. Технические преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным, заключаются в том, что он позволяет получать качественные характеристики кокса, необходимые для прогнозирования свойств кокса.

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОКСА, включающий загрузку пробы кокса в барабан, вращение, барабана с одновременным нагревом пробы до и обработку пробы газом, последующее определение изменений фракционного состава и химической ак1ивности кокса,, отличающийся тем, что, с целью повышения качества прогнозирования параметров кокса, перед загрузкой в барабан пробу пропитьгоают соединениями щелочных металлов, а в качестве газа используют углекислоту. «с