Способ подготовки шихты к коксованию Советский патент 1992 года по МПК C10B57/06 

Изобретение относится к коксохимическому производству, а именно к технологии подготовки угольной шихты к коксованию, и может быть также использовано в процессах получения искусственного жидкого топлива.

Известно добавление к угольной шихте углеродистой добавки - мелкоизмельченной коксовой пыли, полученной при сухом тушении кокса.

Способ получения доменного кокса заключается в том. что в шихту, составленную для процесса коксования с мокрым тушением, добавляют слабоспекающийся уголь в количестве S 6%, который предварительно смешивается с коксовой пылью в количестве 4% и формуется под давлением.

Однако в этом случае необходимы дополнительные затраты на частичное брикетирование шихты.

Известен также способ повышения прочности доменного кокса, согласно которому к тонкоизмельченному углю добавляют в количестве 0,5-5,0 вес.% мелкодиспергированные оксиды элементов и смешивают г ним.

Добавление каталитически активных оксидов металлов в виде порошков в количестве 0,5-5,0 вес.% сопряжено с техническими трудностями осуществления их равномерного распределения в массе коксуемого материала. Вследствие малой пористости и, следовательно, низкой внутренней поверхности металлических порошков,

СО

о,

о о

4

велика активная роль этих каталитических добавок в стабилизации и задерживании в реакционной зоне радикалов, образующихся при деструкции угля, в ингибировании процесса рекомбинации этих радикалов, что ведет к увеличению выхода низкомолекулярных продуктов (пластической массы).

По результатам исследований применение указанных добавок требует либо использования углей с высокой спекаемо- стью, которые в настоящее время дороги и дефицитны, либо применения принудительного брикетирования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ подготовки шихты к коксованию, включающий смешение углей и соединений металлов. При этом к слабоспекающемуся газовому углю добавляют 10% буроугольного полукокса (ВПК), пропитанного раствором Zn (СНзСОО)а 2Н20 в количестве 1-4% на ZnO.

Известный способ, в котором в качестве катализатора использовался полукокс (носитель) с нанесенным активным элементом (ZnO) имеет следующие недостатки.

Цинк в оксидной форме, введенный в шихту, при восстановлении в процессе коксования оказывает значительное окисляющее воздействие на уголь, в результате чего увеличивается доля водорода, не участвующего в образовании жидкоподвижных продуктов (пластической массы) и снижается спекающая способность шихты. Следовательно, нанесение активного элемента в оксидной форме снижает селективность катализатора.

По данному способу катализатор используется только в одном технологическом акте, так как регенерирование его из кокса невозможно. Это накладывает определен- ные ограничения на его состав. Ввод ZnO в шихту для получения доменного кокса может привести к осложнениям в ходе процесса получения чугуна. Кроме того, в лучших вариантах реализации кокс имеет механическую прочность по показателям П25 и П10 82,0-82,2% и 10,5-11,5% соответственно, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к коксу как к сырью для доменного производства.

4

Цель изобретения - улучшение проч- ностных свойств кокса за счет более полной реализации потенциала спекаемости слабоспекающихся углей и увеличения их доли в угольной шихте.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу подготовки шихты к коксованию аключающих смешение слабоспекающихся углей с 10% углеродистых добавок (носителя) и соединений металла (пирита, FeSa), которые выполняют роль катализатора, пирит наносят на углеродистый носитель с развитой удельной поверхностью в количестве 0,5-2,0% в пересчете на ион Fe по отношению к массе носителя. Известен природный пирит FeS2, служащий сырьем для получения серной

кислоты, серы и железного купороса. В предлагаемом способе пиритный шлам используется как катализатор коксования. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемым решения критерия существенные отличия.

В отличие от ZnO пирит не приводит к окислению выделяющихся продуктов, а способствует насыщению их водородом. Более высокая селективность пиритных образцов

по сравнению с оксидными, связана с образованием активного пирротита и анионов сероводорода из пирита.

Пирротит - активный катализатор прямого гидрирования ароматических углеводородов. а сероводород катализирует процесс ожижения угля за счет участия в переносе водорода из газовой фазы в жидкую. Поэтому катализ в присутствии пиритных систем обусловлен совокупностью

действия пирротита и анионов сероводорода.

Предлагаемый катализатор является двухэлементным соединением, железо которого при дальнейшей переработке кокса в доменном производстве положительно влияет на процесс выплавки чугуна.

Пиритная сера, вносимая в уголь, в процессе коксования, в основном, удаляется в

газовую фазу.

Эффективный контакт угля с катализатором возможен при нанесении последнего в высокодисперсной форме на поверхность углеродистого носителя. При исследовании

было установлено, что наиболее эффективным углеродистым носителем является коксовая пыль УСТК (установки сухого тушения кокса), имеющая выход летучих веществ 1,7%, вследствие чего частичной дезактивации активных центров катализатора удается избежать.

Способ нанесения катализатора на носитель существенно отличается от известного. Для равномерного распределения

катализатора на поверхности носителя применен Z-лопастной смеситель. Коксовую пыль УСТК промотировали высаживанием из водной суспензии пирита в количестве от 0.5 до 2% в пересчете на ион Fe по отношению к массе коксовой пыли УСТК.

Нанесение Fe$2 менее 0,5% не сказывается на физико-механических свойствах кокса из-за малого количества активного компонента. При введении более 2% пирита не наблюдается роста механической прочности кокса, а зольность увеличивает ся.

Способ подготовки шихты к коксованию осуществляют следующим образом.

К коксовой пыли УСТК приливали сус- пензию пиритного шлама. Смесь перемешивали высушивали и добавляли к угольной шихте для последующих коксований.

Пример. Исследования проводили в лаборатории подготовки и коксования шихты.

Коксовую пыль УСТК. промотированная FeS2, добавляли в количестве Ю.% к слабоспекающемуся углю Гб и проводили лабораторные коксования. Полученные коксы подвергали испытаниям на механическую прочность.

В качестве активного элемента, наносимого на отощающую добавку, использовали пиритный шлам свинцово-цинкового комбината. Его состав практически идентичен составу пиритного концентрата этой фабрики.

Для активирования пиритом коксовой пыли УСТК готовили водную суспензию следующим образом.

Брали 5,71 г пиритного шлама (пиритный шлам содержит Зпир 40%, Репир 35%, SiOa 25%) и 50 м.л дистиллированной воды. Суспензию тщательно перемешивали, чтобы добиться ее устойчивости, и наносили на 200 г коксовой пыли УСТК. Промотированную коксовую пыль УСТК перемешивали в Z-лопастном смесителе в те- чение 1 ч, затем сушили в сушильном шкафу при 105°С для удаления влаги и затем вновь перемешивали в смесителе в течение 1 ч для исключения крупных комочков, образовавшихся в результате сушки.

По данным рентгено-спектрального анализа содержание РеПир и 5Пир на носителе соответствует расчетному. Далее промотированная пиритным шламом коксовая пыль УСТК добавлялась к газовому углю Г6 в соотношении 90% уголь Г6 + 10% (коксовая пыль УСТК + 1% пиритного шлама в пересчете на ион Fe).

Качественные показатели составленных шихт и полученных из них коксов, при- ведены в табл.1.

Из данных, приведенных в табл.1, видно, что добавка коксовой пыли УСТК, промо- тированной пиритом в количестве 0,5-2,0% на ион Fe при пересчете на массу носителя,

улучшает прочностные свойства кокса. Так. механическая прочность по показателю П25 на 2,5-4,0% выше, а по показателю П10 на 4,6-10,3% ниже, чем у коксов в известном способе. Характерной особенностью полученных коксов является то, что улучшение показателей П25 и П10 происходит при неизменной величине толщины пластического слоя, а это подтверждает положение о том, что пирит в качестве катализатора процесса коксования позволяет повысить селективность превращения угля и. следовательно, реализацию потенциала спекаемости слабоспекающегося газового угля.

В табл.2 представлены данные о качественных показателях кокса при нанесении активного компонента (Fe$2) на буроуголь- ный полукокс.

Как видно из табл.2, применение буроу- гольного полукокса с нанесенным пиритным шламом в качестве активирующей добавки имеет положительную направленность.

По сравнению с известным значительно увеличивается структурная прочность (на 8,4% в лучшем случае). Также улучшается механическая прочность: несколько увеличивается показатель П25 от 0,4% до,4 % и уменьшается истираемость кокса по показателю П10 (с 16,3% в случае нанесения 0,5% ZnO до 9,1% для случая нанесения 0,5% Fe$2, для других значений отличие от известного по П10 составляет 1,5-2,5%).

В табл.3 представлены данные по выделению количества сероводорода (в пересчете на серу) при деструкции угля с различным количеством пиритного шлама, нанесенного на отощающую добавку.

В связи с малым количеством в оптимальном варианте наносимого пиритного шлама существенного увеличения серы ни в твердом остатке, ни в газовой фазе в виде сероводорода не происходит.

Введение катализатора в шихту менее 0,5% дает возможность получения максимального результата, механическая прочность кокса составляет 81,5%. Нанесение более 2,0% пирита приводит к увеличению показателя П10 и содержания остаточной серы в коксе, а также к увеличению зольности. Поэтому оптимальное количество введения катализатора на основе FeS2 находится в интервале 0,5-2,0% на ион железа к массе носителя. При этом лучший вариант получен при нанесении пирита в количестве 1,0% на ион железа.

Благодаря увеличению механической прочности П25 и снижению показателя истираемости П10 представляется возможным увеличивать долю слабоспекающегося газового угля в составе угольных шихт.

Формула изобретения 1. Способ подготовки шихты к коксованию, включающий смешение слабоспекающих углей с углеродистыми добавками и соединений металлов, отличающийся тем, что, с целью повышения механической

прочности кокса, в качестве соединений металлов используют пиритный шлам, кото рый наносят на углеродистые добавки в количестве 0,5-2,0% на ион железа к массе углеродистой добавки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, в качестве углеродистых добавок используют коксовую пыль установки сухого тушения кокса.

Изобретение относится к коксохимическому производству, а именно к технологии пбдготовки угольных шихт к коксованию, и позволяет повысить механические свойства кокса. Способ подготовки шихты к коксованию включает смешение слабоспекающихся углей, углеродистых добавок и соединений металла В качестве соединений металлов используют пиритный шлам, который наносят на углеродистые добавки в количестве 0,5-2,0% на ион Fe к массе углеродистой добавки. Причем в качестве углеродистых добавок используют коксовую пыль УСТК. 1 з п. ф-лы, 3 табл. сл С

Представлены принты с параметрами, яыходячими зя пределы заявляемых значений, % FeSj

FeS}

Предлагаемый

Извест

НИИ

Угчль Гб-90 т(6ПК+0,51 ,037,1Ч12|2.52-°

Уголь Гб-90 + 0(БПК+1г .837,730 212,52,3

Угол |Г6-901+1055(Е,ПК+21 FcSj)9.338,03 1212,72,6

Угол Г6-90ЫО {БП,+3 FeSt)9,,«I2 Z 9J 8

Угоп Г4-9в 104(,5 ZnO)10,219,8«Ч1 1.22,

yronk r4-J« 10(6nKt1t .3И.О S 3l t 2,7

Уголь r$-90t IOt(6nia2t tnO)10,,0 б|2tlr 92 8

Примечание. % Ге5г пан е пересчете на ион е.

FeSj

FeS} дан в пересчете на ион Fe. Таблица 2

79.49.1 82,9,0 82,9М 80,19,)

78,lt16,3

82,010,5

Таблица 3