Кокс и промышленность

Кокс и промышленность

Возрастающая ценность основных используемых источников энергии приводит к разработке новых технологий в области энергетики и топлива.
Рост цен на природный газ, электрическую энергию, различные виды топлива особенно остро сказывается на затратах производства, что ложится в себестоимость продукции и, как следствие, ложится на конечного потребителя.

Коксующийся уголь за 2016 год подорожал на 126%, то есть более, чем в 2 раза.

В себестоимости готовой стальной продукции затраты на кокс составляют около 50%.

Коксующийся уголь добывают коксованием каменного угля. Твердое топливо под названием кокс, представляет собой огромную техническую ценность.

Не менее 10% всего каменного угля подвергают коксованию, это говорит о важности кокса в энергетике и промышленности, в частности, металлургической- при выплавке чугуна.

В доменном производстве применяют исключительно доменный кокс, который применяется и при восстановлении металлов из руды, и в качестве разрыхлителя шихтовых материалов.
В литейном производстве используют каменноугольный или литейный кокс, в химмической промышленности и при производстве ферросплавов — его специальные разновидности.

В металлургической промышленности использовать некоксующийся уголь- запрещено.
Коксующиеся угли ценятся выше, чем некоксующиеся.

Уголь

Запасы угля в мире.

Запас угля нашей планеты расположенного на глубинах до 1800 метров оценивается в 12 000-23 000 млрд. тонн, а исключив недостоверные оценки — в 14000–16000 млрд. тонн.

Мировой геологический запас угля, содержащихся в недрах угленосных формациях по данным на 1980 г., оценивались в 14311 млрд. т (Из них 57% запасов приходилось на Азию, 30% – на Северную Америку, 13% — на остальные континенты). По данным на 2013г мировые запасы угля оценивают в 891 531 млн. тонн.

Запасы угля. Добыча угля

Основное количество общего запаса угля находится на глубинах до 600 м. Стоит отметить, что в некоторых крупных бассейнах, таких, как Донецкий (Украина) и Рурский (Германия и Бельгия), запас угля находящегося на глубине до 600 м практически выработаны, а оставшиеся запасы содержатся на значительно больших глубинах.

В 2016 году Украина увеличила добычу угля на 2,82% (на 1,12 млн тонн) до 40,86 млн тонн, по сравнению с 2015 годом.

Как получают кокс

Кокс — не весь каменный уголь, а его нелетучий углеродистый остаток. Для его получения уголь должен быть следующим:

• жирным,
• отощенно-спекающимся,
• газовым,
• слабоспекающимся,
• коксовым.

По данным МЭА (IEA) в 2015 году в мире произвели 1,09 млрд тонн коксующегося угля, что на 1,6% меньше, чем в 2014. Производство Китая составило 611,1 млн т, или 56,1% от общего количества.

Основные характеристики коксующегося угля

При коксовании учитываются такие показатели, как:

• спекаемость,
• приобретение пластичности,
• технический состав,
• количесво примесей,
• температура сгорания.

Изменения этих характеристик влияет на стадии распределения шихты в печи.

Процесс коксования

Все процессы коксования происходят в каменном угле при его нагревании.

1. Для начала его измельчают и смешивают, с целью получения, так называемой, смеси коксования или шихты.
2. Далее производится само коксование. Прокаливание смеси, в течении 15 часов, в камере печи при высокой температуре (+ 1000-1200 град. по Цельсию). В таких печах используется газовый нагрев с минимальным доступом воздуха.
3. Изъятие «коксового пирога» из печи.

Кокс в доменом производстве

Одним из основных направлений использования коксующегося угля является доменное производсто.

С 18 века кокс является основным источником углерода в доменном процессе. С 1960 года до настоящего времени в доменном процессе всё больше и больше используют дополнительные топлива, такие как мазут, смола, уголь и природный газ.

Дополнительные топлива вдуваются в печь через воздушные фурмы, снижая теоретическую температуру горения топлива на фурмах. Для компенсации снижения теоретической температуры горения дутьё обогащают кислородом.

За последние 50 лет расход кокса в доменном производстве значительно снизился.

Это произошло благодаря:

• вдуванию в доменные печи дополнительных топлив (При вдувании пылеуглеродного топлива нормальной практикой считается работа доменной печи с расходом кокса около 300 килограмм на одну тонну чугуна, вместо привычных 500кг/тн)
• улучшению качества шихтовых материалов,
• повышению температуры дутья,
• увеличению объема печи,
• усовершенствованию управления процессом.

Функции кокса в доменной печи

Кокс и железорудное материалы в доменную печь загружают чередующимися слоями.

Структура слоя кокса способствует распределению газа по сечению и проникновению его в слои железорудных материалов.

Наиболее важными функциями кокса являются:

• Генерация в процессе горения на формах тепла и восстановленного газа, необходимого для восстановления и плавления железорудных материалов.

• Создание в печи газопроницаемой структуры, обеспечивающей необходимое распределение газа по сечению печи и прохождение его через железорудные материалы.

• Создание в нижней части печи прочной структуры (коксовой насадки), проницаемость для жидких продуктов плавки. Кокс остается твердым и пористым материалом при его нагреве до высоких температур (более 2000 градусов Цельсия), что имеет особое значение в горне и зоне когезии. Под зоной плавления кокс остается единственным твердым материалом. Столб всей шихты заполняющий доменную печь, поддерживается слоем кокса, заполняющего нижнюю часть печи- коксовой насадкой.

Коксовая насадка должна быть хорошо проницаема для продуктов плавки, чтобы чугун и шлак могли стекать по ней из зоны плавления в горн, накапливаться и свободно перетекать к летке во время выпуска.

Участие в процессах прямого восстановления железа, кремния, марганца, науглероживания чугуна в качестве поставщика углерода.
При прохождении в доменной печи кокс подвергается механическому и химическому воздействию. Средний размер кусков уменьшается, при этом показатель его холодной прочности (I40) остается постоянным.

Использование концентрированного нелетучего угля.

Нелетучий углеродистый остаток повышает газопроницаемость доменных зарядов, воздействующих на него. Температура в печи должна быть максимально высокой, а это возможно лишь при использовани концентрированных нелетучих материалов. Пар и газ обеспечивают в печи необходимую температуру, которая потреблялась бы для газообразования от самой печи. Углеродистый остаток должен быть плотным и тяжелым, что бы загрузить в горн максимальное количество горючих материалов.

Качество кокса

Качество кокса можно описать двумя широкими категориями:

1. Состав.
2. Механическая холодная и горячая прочность.

Важные характеристики состава — содержание золы и влажность кокса. Оба показатели должны быть как можно меньше.

Содержание золы обычно составляет 8-12 % и зависит от зольности используемых углей.

Влажность является последствием тушения и последующей транспортировки и хранения кокса.

Другие важные показатели химического состава — содержание серы и щелочей.
Качество кокса влияет на износ футеровки горна.

Физическим характеристикам качества Кокса относятся следующие:

• Размеры, гранулометрический состав. Средний размер металлургического кокса обычно составляет от 45 до 55 миллиметров миллиметров. Для обеспечения высокой проницаемости слоя кокса гранулометрический состав его должен быть узким. Повышенное содержание в коксе фракции более 80 указывает на плохое регулирования процесса коксования.
• Сопротивление физическому разрушению при транспортировке и других механических воздействиях. Показателями, которые оценивает эту характеристику являются — I40, М40, «Стабильность». Данные показатели указывают на гранулометрический состав кокса после его химической стабилизации.
• Стойкость к истиранию, которая характеризует показателями — I10, М10, «Твердость».
• Реакционная способность кокса. Кокс может реагировать с CO2, что приводит к его разупрочнение и увеличивает его расход в доменной печи. Кокс с меньшей реакционной способностью (показатели реакционной способности кокса — CRI) и высокой горячей прочностью ( показатель горячей прочности — CSR) имеет более высокую механическую прочность в нижней части печи.
• Постоянство качественных характеристик кокса, особенно его размера и гранулометрический состав, оказывает большое влияние на работу доменной печи.



Качество кокса в основном зависит от качества используемой угольной шихты, хотя ее подготовка, время коксования, состояние оборудования и способ тушения также оказывают влияние на качество кокса.

Оптимизация угольной шихты сама по себе является искусством, в котором следует учитывать множество важных факторов.

К ним относятся содержание летучих веществ в угле, давление газа, выделяющегося из угля в процессе коксования.

Получаемый кокс должен достаточно уменьшиться в объеме, чтобы его легко было вытолкнуть из камеры коксования, а давление выделяющегося при коксовании газа не должно быть высоким, чтобы не повредить стенки камеры коксования.

Скорость коксования зависит от температуры. Чем выше скорость коксования, тем больше трещин образуется в коксовом «пироге» и тем меньше размер кусков полученного кокса. Среднее время коксования 16- 24 часа.

Заключение

Сталелитейные предприятия являются основными покупателями коксующегося угля. Кроме них кокс применяется в цветной металлургии и в других производствах. В мире для производства 1 628 млн тонн стали необходимо использовано около 800 млн тонн кокса.

В черной металлургии для производства одной тонны чугуна уходит около 0,4 т кокса. Это достигается за счет использования экономных и альтернативных технологий (вдувание пылеуглеродного топлива), заменяющих кокс, которые развиваются и применяются несколько ограниченно.

Наиболее активно технология вдувания пылеугольного топлива используется в Азии . Приблизительно 45% из действующих комплексов PCI (без учета Китая) установлены на азиатских заводах в Японии, Южной Корее, Индии.

В 2017 году азиатскими металлургами планируется открытие новых доменных производств, с установками PCI, что будет способствовать снижению расхода кокса.

Учитывая дефицит угля, при сохранении такой тенденции, в ближайшие годы мировая металлургическая промышленность продолжит характеризоваться устойчивым спросом на кокс и высокими ценами на продукцию.

© 2006-2018, Металлопрокат «Викант». info@vikant.com.ua

ХОТИТЕ ПЕРЕЗВОНИМ ВАМ В ТЕЧЕНИЕ 3 МИНУТ?



Запомнить данные
Забыли пароль?
После отправления, в течении 5 минут к Вам на почту придут инструкции по восстановлению пароля.
Новый пользователь
Я согласен с условиями использования и обработку моих персональных данных
зарегистрироваться
Вход через соц. сети

Заявка на заказ металла

* — обязательно для заполнения

Пользовательское соглашение
 Я принимаю условия Политики конфиденциальности и даю разрешение на использование моих персональных данных на законных основаниях. Настоящая Политика конфиденциальности определяет порядок получения, обработки, использования и хранения личной информации Пользователя. Индивидуальную информацию посетителя сайта может получить ООО «Фирма «ВИКАНТ» (идентификационный код 24942675), в период нахождения на сайте vikant.com.ua, и во время регистрации, а также использования продуктов, служб, программ, сервисов. Свои данные Пользователь вносит самостоятельно. Суть сбора информации и обработка персональных данных Пользователей Мы собираем информацию, которую вы вносите при регистрации на сайте, а также, когда создаете заявку на покупку и/или покидаете свой аккаунт. Эта информация включает в себя ваш номер телефона, электронный адрес и имя. На основании полученных сведений мы имеем возможность предоставлять клиентскую поддержку, обеспечивать нашим Пользователям безопасность. А также мы можем точнее определять информацию, которая интересна Пользователям и персонифицировать контент, что поможет повысить комфортность пребывания на сайте. Чтобы предоставлять нашим Пользователям самую актуальную информацию об услугах и товарах, держать в курсе последних новостей и прогрессе обработки заявок/запросов, а также для реализации ООО «Фирма «ВИКАНТ» своих обязанностей перед потребителями. Из-за особенностей метода получения данных ООО «Фирма «ВИКАНТ» не анализирует информацию на предмет достоверности и актуальности персональных данных Пользователя. Ввиду того, что Пользователь заполняет данные по вопросам, которые предложены в форме для регистрации, он обеспечивает эти данные в актуальном состоянии. Если информация оказалась недостоверной или не актуальной, то всю ответственность за это несет Пользователь. Если информация оказалась у третьих лиц Мы не разглашаем, не продаем, не обмениваем персональные данные сторонним компаниям, которые собираем на нашем сайте. Раскрытие персональной информации возможно только в определённых случаях, которые предусмотрены действующим законодательством Украины, а также: - в случае нанесения вреда нам или третьим лицам, во избежание преступления или мошенничества; - в случае необходимости предоставления информации третьим лицам, оказывающим нам поддержку и услуги. Например, сотрудники технической поддержки, которые работают с конкретным заданием могут получить доступ к личным данным. Личные данные Пользователя сохраняются в полной конфиденциальности, за исключением случаев предоставления информации о себе по собственной воле для неограниченного доступа большому количеству людей. Нажатием кнопки «Принимаю Соглашение о конфиденциальности» при заполнении на сайте формы с личной информацией, Пользователь автоматически соглашается с правилами данной Политики. Мы применяем необходимые и достаточные административные и технические меры и отвечаем за использование безвредных методов сохранения и защиты информации. Чтобы обеспечить необходимое использование и обезопасить от несанкционированного и/или непроизвольного доступа к личной информации наших Пользователей данные сохраняются на серверах, в охраняемых помещениях и доступны узкому кругу людей. Алгоритм внесения правок в личную информацию. В любой момент Пользователь может дополнить, изменить, обновить предоставленную информацию или её часть. Также доступны изменения параметров конфиденциальности. В любой момент Пользователь может отказаться от получения новостей, рассылок, нажав на соответствующую ссылку внизу сообщения. Без согласия Пользователя обработка персональных данных не допускается, за исключением фактов, прописанных в законах и только в интересах экономического благосостояния, прав человека и национальной безопасности. При возникновении проблем или вопросов, связанных с конфиденциальностью, отправляйте свои вопросы на электронный адрес: metal@vikant.com.ua Изменения С течением времени наша Политика конфиденциальности может меняться, но мы не будем урезать права Пользователей без их согласия. Обновления Политики конфиденциальности будут размещены на этой станице, а о самых значительных мы сообщим лично (в случае с некоторыми службами – по электронной почте). Чтобы Пользователям было удобнее, мы сохраним все предыдущие версии данного документа в архиве. Пользователь имеет права, предусмотренные Законом Украины «О защите персональных данных» от 1 июня 2010 года №2297-VI. Условия данной Политики вступают в силу, когда Пользователь на сайте vikant.com.ua при передаче своих данных соглашается с условиями данной Политики и действует до тех пор, пока на сайте vikant.com.ua хранятся персональные данные или любая информация о Пользователе. При использовании нашего сайта вы автоматически принимаете условия и Политику конфиденциальности.

https://vikant.com.ua/news/koks

Читать статью  Как помогает бережливое производство и для какого бизнеса подходит