Способ получения металлургического кокса

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА Изобретение относится к слоевому коксованию в камерных печах при получении кокса для цветной металлургии. Повышение физико-механических и эксплуатационных характеристик получаемого металлургического кокса для производства цветных металлов и снижение энергозатрат процесса коксования происходит за счет использования шихты из нефтяного коксующего материала с индексом спекающей способности 50-60 ед. и содержанием летучих от 15 до 25 вес.%. Коксование проводят в печах с парными вертикалами или с перекидными каналами при обороте печей более 15 ч и температуре подсводового пространства печи 780-790 С. Дунцев Дмитрий Юрьевич, Тристан Виктор Михайлович, Сизов Алексей Викторович (RU) Бутолина А.В. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГУБАХИНСКИЙ КОКС" (RU) Изобретение относится к области производства металлургического кокса, в частности к слоевому коксованию в камерных печах типа ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения и типа ПК с перекидными каналами, и может быть применимо при получении кокса для цветной металлургии. Известен способ получения высокосернистого нефтяного кокса по авторским свидетельствам СССР 204972, 254471, С 10 В, 1970. Способ осуществляют путем совместного коксования нефтекоксовой мелочи с коксующимся углем либо добавкой связующего для получения сульфидирующего агента при шахтной плавке никелевых руд. Для расширения сырьевой базы получения высокосернистого кокса для цветной металлургии совместно с коксующимся углем коксуют высокосернистую нефтекоксовую мелочь, а после коксования ведут прокалку при температуре 900-1000 С. Недостатком являются невысокие физико-механические свойства получаемого кокса. Известен способ получения кокса по патенту на изобретение РФ 2174528, C10 В 57/04, 2001, по которому кокс получают из шихты, содержащей смесь углей различных технологических групп и нефтекоксовую мелочь. Проводят слоевое коксование шихты, при этом в угольную часть шихты вводят 6,115% нефтекоксовой мелочи при соответствующем пропорциональном уменьшении в шихте содержания слабоспекающихся или неспекающихся углей. При этом угольную часть шихты и нефтекоксовую мелочь измельчают совместно. Недостатками являются высокая энергозатратность способа, недостаточные физико-механические свойства получаемого кокса. В качестве ближайшего аналога заявляемому изобретению выбрано техническое решение по международной заявке на изобретение WO 2013143653, С 10 В 15/02, 2013 "Способ получения кокса из нефтяного кокса". Способ осуществляют при циклическом коксовании, в печах с регенерацией тепла. Металлургический кокс производят из нефтяного кокса, полученного на нефтеперерабатывающих заводах в процессе дистилляции, гидрирования и очистки высококипящих нефтяных остатков. Используют нефтяной кокс с содержанием летучих от 15 до 19 вес.% и зольностью до 2 вес.%. Камеру печи нагревают до температуры 1000-1550 С и выдерживают в ней шихту до 120 ч. В способе применяется предварительное измельчение нефтяного сырья, что требует высоких энергозатрат и трудоемкости. Кроме того, физико-механические характеристики получаемого металлургического кокса являются недостаточными для некоторых случаев применения в цветной металлургии. Из приведенных выше способов получения металлургического кокса в качестве сырья используется материал, полученный из отходов нефтехимии, который отличается между собой по качеству и технологии его получения - это кокс электродный по ТУ 0258-004-05766540-2008, кокс электродный суммарный для алюминиевой промышленности по ТУ 0258-098-00151807-98 и коксующаяся добавка по ТУ 0258229-00190437-2008 и другие. Кроме того, в вышеперечисленных случаях печи, в которых коксуются производственные шихты, отличаются своей конструкцией, способом обогрева, назначением, производительностью, способом загрузки шихты, выгрузки готового кокса и др. Технической задачей заявляемого изобретения является повышение качества получаемого кокса для цветной металлургии. Технический результат заключается в повышении физико-механических и иных эксплуатационных характеристик получаемого металлургического кокса для производства цветных металлов при снижении энергозатрат процесса коксования. Технический результат достигается за счет того, что в способе получения металлургического кокса,включающем слоевое коксование шихты в камерных печах, согласно изобретению в качестве шихты используют нефтяной коксующий материал с индексом спекающей способности 50-60 ед. и содержанием летучих от 15 до 25 вес.%, коксование проводят в печах ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения или в печах ПК с перекидными каналами при обороте печей более 15 ч и температуре подсводового пространства печи 780-790 С. Технический результат обеспечивается за счет того, что в качестве шихты используют материал,содержащий 100% нефтяной коксующей добавки по ТУ 0258-229-00190437-2008 замедленным коксованием нефтяных остатков. Индекс спекающейся способности (СС) данного материала составляет 50-60 ед. и определяется по ГОСТу Р ИСО 15585-2009 "Уголь каменный, определение индекса спекаемости" с измененной формулой расчета индекса СС для коксующейся добавки по методике ОАО "ВУХИН" г. Екатеринбург. Содержание летучих в этом нефтяной коксующем материале составляет 15-21 вес.%. Экспериментально определено, что именно при данных значениях индекса спекающейся способности (СС) и содержания летучих веществ в нефтяной коксующейся добавке получают самые высокие физикомеханические характеристики кокса. В табл. 1 приведены значения содержания летучих веществ и индексы спекающейся способности для исследуемых шихт из нефтяной коксующей добавки со следующими показателями: шихта 1 - содержащая 800 г с содержанием летучих веществ 15,5% и СС-25 и 1200 г с содержанием летучих 18,8% и СС-66 ед. И всего коксующей добавки (шихты) 2000 г с сод. летучих веществ 17,5 и СС-50 ед. шихта 2 - содержащая 1100 г с содержанием летучих веществ 15,5% и СС-25 и 900 г с содержанием летучих 23,5% и СС-95 ед. И всего коксующей добавки (шихты) 2000 г с содержанием летучих ве-1 023461 В табл. 2 приведены оптимальные значения физико-механических характеристик кокса из шихты 1 из нефтяной коксующей добавки, полученные экспериментально. Оптимальное содержание летучих в шихте для исследуемого кокса составляет 17,5% на горючую массу по весу. Таблица 2 Коксование проводят в печах типа ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения или в печах типа ПК с перекидными каналами при обороте печей 15 ч и более и температуре подсводового пространства печи 780-790 С. Данные печи, как ПВР, так и ПК, предназначены для слоевого коксования угля. Конструктивные особенности камер коксования таких печей позволяют проводить процесс коксования в течение необходимого времени. И те и другие печи одинаково подходят для коксования шихты из нефтяной добавки. Опытным путем определено, что оптимальная температура подсводового пространства печей составляет 780-790 С. При данной температуре подсводового пространства температура коксования в печах снижается на 50-60 С по сравнению с приведенной в указанном аналоге и по сравнению с коксованием угольных шихт. Применение в качестве шихты указанного нефтяного коксующего материала и снижение температуры коксования уменьшает содержание летучих и не позволяет допустить перегрев кокса для их удаления. В результате исключения перегрева кокса повышают выход более крупного, а следовательно, и более качественного металлургического кокса. Нефтяной коксующийся материал получают замедленным коксованием дистиллятных и остаточных продуктов переработки нефти, материал характеризуется низким содержанием золы 0,2% по ТУ. Это позволяет получить кокс также с низким содержанием золы 2-3%, что значительно повышает его технологическую ценность. Содержание углерода в таком коксе выше на 7-8%, чем в коксе из углей. За счет использования указанной шихты и уменьшения температуры в подсводовом пространстве печи по сравнению с коксованием с применением угольных шихт значительно сокращаются процессы полимеризации летучих, проходящих через подсводовое пространство. Образуемый при этом газ содержит менее вязкие смолы, чем в приведенном аналоге и при получении каменноугольного кокса. Это облегчает процесс отделения смолы от газов и воды в механическом осветлителе и позволяет использовать полученную воду для тушения кокса, что снижает энергозатраты способа и позволяет использовать смолу как самостоятельный продукт. Энергозатратность предлагаемого способа снижается по сравнению с традиционным угольным коксованием за счет того, что материал не требует предварительного измельчения. Нефтяной коксующийся материал не дробится подобно остальным шихтам перед подачей в печь на молотковых дробилках. Кроме того, получаемый при коксовании газ не содержит механических примесей, смолистых и нафталина, за счет чего из технологической схемы очистки газа, подаваемого на обогрев коксовой батареи, исключаются установка Вентури и электрофильтр. Способ получения металлургического кокса осуществляют следующим образом. Нефтяная коксующаяся добавка по ТУ 0258-229-00190437-2008, поступившая на производство металлургического коса в ж.д. вагонах, после определения индекса СС и содержания летучих веществ выгружается вагоноопрокидывателем с боковым выгрузом в разные бункеры в зависимости от содержания индекса СС и содержания летучих веществ, далее материал с разными индексами СС и разным содержанием летучих веществ дозируется (шихтуется) в определенных пропорциях с целью получения шихты с индексом СС 50-60 ед. и содержанием летучих веществ 17,5-19,5 вес.% и подается системой ленточных транспортеров в угольную башню коксовой батареи без дробления, т.к. ее помол достаточен для коксования (кл. 0-3 мм составляет 75% и выше). Таким образом, шихта на 100% состоит из материала, полученного по ТУ 0258-228-00190437 "Добавки коксующие". Из угольной башни коксующийся материал при помощи загрузочного вагона подается в камеры коксования. Для слоевого коксования применяют коксовую батарею ПВР-30,9, представляющую собой блок печей, состоящих из 65 камер коксования с парными обогреваемыми вертикалами с рециркуляцией продуктов горения. Полезный объем камеры коксования - 30,9 м 3. Средний загрузочный вес камеры составляет 23-24 т. Проводят процесс коксования. При этом температура коксования в обогревательных простенках печей снижена на 50-60 С, а температура подсводового пространства камер коксования снижена до 780-790 С по сравнению с температурой коксования угольной шихты (820-830 С). Получаемый металлургический кокс имеет высокие прочностные показатели и иные показатели качества. Холодная прочность М 25 составляет 89-91%, истираемость М 10 составляет 7-8%, послереакционная прочность GSR - 80,0-82,5%, реакционная способность GRI - 22-17% и ниже. Содержание серы в получаемом коксе составляет 3-4%, высокое содержание серы в коксе необходимо при плавке никеля и черновой меди. Т.к. усвояемость серы из колчедана низкая, а из полученного кокса высокая - химическая реакция при таких плавках идет за счет серы, содержащейся именно в коксе. Содержание золы в получаемом коксе составляет 2-3%, за счет этого содержание чистого углерода в таком коксе на 7-8% выше,чем в коксе из углей, что значительно повышает его калорийность. Исследовано горение кокса, полученного предлагаемым способом из шихты, состоящей на 100% из нефтяного коксующегося материала. Такой кокс разгорается быстрее, чем кокс, полученный из угольных концентратов, при этом наблюдается ровное горение, без значительного повышения температуры куска относительно печи. Выгорание происходит быстро, перегрев при этом небольшой по сравнению с использованием кокса из углей. Также при смешивании с доменным коксом в определенных соотношениях, с последующим улучшением прочностных характеристик смеси, возможно его использование в доменном производстве. Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить физико-механические и эксплуатационные характеристики получаемого металлургического кокса для производства цветных металлов при снижении энергозатрат процесса коксования. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения металлургического кокса, включающий слоевое коксование шихты в камерных печах, отличающийся тем, что в качестве шихты используют нефтяной коксующий материал с индексом спекающей способности 50-60 ед. и содержанием летучих от 15 до 25 вес.%, коксование проводят в печах ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения или в печах ПК с перекидными каналами при обороте печей более 15 ч и температуре подсводового пространства печи 780-790 С.