Способ подготовки угольных смесей для производства шихты для коксования и композиции таких смесей (варианты)

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ШИХТЫ ДЛЯ КОКСОВАНИЯ И КОМПОЗИЦИИ ТАКИХ СМЕСЕЙ (ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к формированию шихты для производства металлургического кокса. Способ включает подготовку составов двухкомпонентных смесей двух видов: составы из двух хорошо коксующихся углей с высокой степенью спекаемости, преимущественно ожирненных углей, из которых получают ожирняющие композиции, и составы из двух средне коксующихся углей с низкой степенью спекаемости, преимущественно отощенных углей, из которых получают отощающие композиции. Из ожирняющих композиций первый состав состоит из 3-97 маc.% жирных углей и 3-97 маc.% газовых углей. Второй состав состоит из 3-97 мас.% жирных углей и 3-97 мас.% газовых жирных углей. Третий состав состоит из 3-97 мас.% газовых жирных углей и 3-97 мас.% газовых углей. Четвертый состав состоит из 3-97 мас.% газовых жирных отощенных углей и 3-97 мас.% газовых жирных углей или жирных углей. Пятый состав состоит из 3-97 мас.% газовых жирных отощенных углей и 3-97 мас.% газовых углей. Шестой состав состоит из 3-97 мас.% коксовых жирных углей и 3-97 мас.% газовых жирных углей. Из отощающих композиций первый состав состоит из 3-97 мас.% каждого из углей: коксовых и коксовых отощенных. Второй состав состоит из 3-97 мас.% каждого из углей: коксовых и коксовых слабоспекающихся или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных. Третий состав состоит из 3- 97 мас.% каждого из углей: коксовых отощенных и коксовых слабоспекающихся или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных. Четвертый состав состоит из 3-97 мас.% каждого из углей: тощих спекающихся и коксовых слабоспекающихся или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных. Пятый состав состоит из 3-97 мас.% каждого из углей: отощенных спекающихся и коксовых слабоспекающихся или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных. Шестой состав состоит из 3-97 мас.% каждого из углей: слабоспекающихся и коксовых отощенных или коксовых слабоспекающихся. Седьмой состав состоит из 3-97 мас.% каждого из углей: коксовых углей и тощих спекающихся,или отощенных спекающихся, или слабоспекающихся. Техническим результатом является упрощение технологии подготовки шихт для получения высококачественных сортов кокса. 014766 Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к формированию шихты для производства металлургического кокса. Известен способ подбора оптимальных угольных шихт для коксования (патент РФ 2088634,С 10 В 57/04, G01N 33/22, опубл. 27.08.1997), включающий составление шихт с различным содержанием компонентов, приготовление навесок каждой из них, использование навески угля марки К в качестве эталонной шихты. Затем каждую навеску коксуют раздельно, измельчают и хроматографируют, определяя суммарный объем мезопор для кокса каждого компонента шихты. О соответствии испытуемого компонента оптимальному составу судят по минимальному отклонению значения логарифма суммарного объема мезопор кокса из испытуемой шихты от значения логарифма суммарного объема мезопор кокса из эталонной шихты. Такой способ сложен в использовании, длителен по времени, хотя и позволяет использовать большое количество марок углей для подготовки угольных шихт с подобранными характеристиками. Известен способ формирования шихты для производства металлургического кокса из технологических углей, таких как жирные, газовые жирные, коксовые слабоспекающиеся, отощенные спекающиеся,в котором в качестве спекающейся добавки используют сапромикситовый уголь, в котором сначала снижают содержание золы и пиритной серы, затем производят ультратонкий помол до частиц размером 5-50 мкм и равномерно перемешивают с другими компонентами, добавляя некоторое количество углей энергетических марок. В данном способе используют узкий набор компонентов (угли марок Ж, ГЖ, КС, ОС), который не позволяет подбирать составы угольных шихт, требующих широкого набора компонентов для использования на различных коксохимических заводах. Кроме того, использование спекающей добавки, которая перед применением требует специальной обработки, усложняет способ подготовки шихт. Наиболее широким набором компонентов позволяет оперировать способ подготовки угольных шихт для производства металлургического кокса (патент США 6830660, С 10 В 57/00, 57/04, 53/00,опубл. 14.12.2004), путем подготовки смесей из множества исходных углей, включающих среднекоксующиеся угли низкой, средней и средневысокой спекаемости и высококосующиеся угли высокой и средневысокой спекаемости. При этом к среднекоксующимся углям относят угли с отражательной способностью Ro 0,9-1,1 и спекаемостью не менее 3,0. Таким образом, коксы высокого качества могут быть произведены из углей дешевых и доступных сортов путем подготовки смесей из нескольких углей, выбираемых из большого количества марок углей. Для подготовки таких шихт необходимо использование марок углей с точно заданными свойствами(коксуемостью, спекаемостью и др.). Однако известно, что марки природных углей даже одних месторождений могут широко варьироваться по свойствам и показателям качества. Поэтому для получения необходимых компонентов для шихты требуется их сложная технологическая подготовка, что значительно усложняет способ приготовления шихт для коксования из доступных марок. Задачей предлагаемого способа подготовки угольной шихты для коксования является разработка дифференцированных составов смесей, удовлетворяющих определенным требованиям для получения качественного кокса. Такие дифференцированные составы с заданными свойствами, приготовленные в качестве готовых композиций из большого набора природных углей, позволят значительно упростить технологию подготовки шихт для коксования. Известна шихта для получения металлургического кокса (патент РФ 2305122, С 10 В 57/04, опубл. 27.08.2007), которую готовят в различных вариантах из определенного набора исходных углей: жирные,газовые жирные, коксовые слабоспекающиеся и коксовые отощенные. Такая шихта может иметь двух-,трех- и четырех компонентный состав, который подбирается в каждом отдельном случае требуемым набором для конкретного применения. К недостаткам данной шихты можно отнести ограниченный набор исходных компонентов для приготовления дифференцированных составов шихт. В двухкомпонентных смесях трудно достигается значение того или иного показателя (Ro или FSI), а многокомпонентные смеси технологически сложны в подготовке в углеподготовительных цехах коксохимпроизводств, что значительно удорожает себестоимость шихты. Таким образом, задачей подготовки новых шихт является упрощение технологии подготовки для получения высококачественных сортов кокса, разработка дифференцированных композиций для подготовки шихт для коксования. Поставленная задача решается тем, что в способе подготовки угольных смесей для производства шихты для коксования, включающем подготовку смесей из множества исходных углей, включающих как среднекоксующиеся угли с низкой и средней степенью спекаемости, так и хорошо коксующиеся угли с высокой степенью спекаемости предлагается готовить составы двухкомпонентных смесей двух видов: составы из двух хорошо коксующихся преимущественно ожирненных углей, из которых получают ожирняющие композиции, и составы из двух среднекоксующихся преимущественно отощенных углей,из которых получают отощающие композиции. При этом к ожирняющим композициям с высокой степенью спекаемости относят композиции из-1 014766 углей, имеющих индекс свободного вспучивания FSI, равный 5 и более, и отражательную способность витринита Ro, равную менее 1,15%. А к отощающим композициям с низкой и средней степенью спекаемости относят композиции из углей, имеющих индекс свободного вспучивания FSI, равный 4,5 и менее, и отражательную способность витринита Ro, равную более 1,15%. Задача по составлению композиций решается следующим образом. Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из хорошо спекающихся углей состоит только из жирных (Ж) углей и газовых (Г) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из хорошо спекающихся углей состоит только из жирных (Ж) углей и газовых жирных (ГЖ) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из хорошо спекающихся углей состоит только из газовых жирных (ГЖ) углей и газовых (Г) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из хорошо спекающихся углей состоит только из газовых жирных отощенных (ГЖО) углей и газовых жирных (ГЖ) углей или жирных (Ж) углей, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из хорошо спекающихся углей состоит только из газовых жирных отощенных (ГЖО) углей и газовых (Г) углей, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из хорошо спекающихся углей состоит только из коксовых жирных (КЖ) углей и газовых жирных (ГЖ) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из среднеспекающихся углей состоит только из коксовых (К) углей и коксовых отощенных (КО) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из среднеспекающихся углей состоит только из коксовых (К) углей и коксовых слабоспекающихся (КС) углей или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных (КСН) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из среднеспекающихся углей состоит только из коксовых отощенных (КО) углей и коксовых слабоспекающихся (КС) углей или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных (КСН) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из среднеспекающихся углей состоит только из тощих спекающихся (ТС) углей и коксовых слабоспекающихся (КС) углей или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных углей (КСН) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из среднеспекающихся углей состоит только из отощенных спекающихся (ОС) углей и коксовых слабоспекающихся(КС) углей или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных (КСН) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из среднеспекающихся углей состоит только из слабоспекающихся (СС) углей и коксовых отощенных (КО) углей или коксовых слабоспекающихся (КС) углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для коксования из среднеспекающихся углей состоит только из коксовых углей (К) и тощих спекающихся (ТС) углей или отощенных спекающихся (ОС) углей, или слабоспекающихся (СС) углей при следующем соотношении компонентов,мас.%: Известно, что отощающие угли делают шихту менее усадочной. Добавка их в шихту уменьшает трещиноватость и повышает крупность кокса. Однако недостаточная их спекаемость может привести к повышению истираемости кокса, неравномерности размеров кусков и ухудшение качества кокса. Кроме того, отощенные угли образуют малое количество жидкой фазы, которое недрстаточно, чтобы вовлечь в процесс спекания смеси зерен этих углей. Поэтому в шихте оптимальной спекаемости должно образовываться столько жидкой фазы, чтобы ее было достаточно для смачивания поверхности зерен всей коксуемой массы. Если жидкой фазы мало, то шихта имеет недостаточную спекаемость и является отощенной шихтой. Если шихта имеет избыточную спекаемость, т.е. является ожирненной, в такую шихту могут быть добавлены отощающие компоненты (Р.Е. Лейбович. Технология коксохимического производства.-М.,1982, с. 55). Т.о. возможно максимальное усреднение компонентов для обеспечения равномерности качества угольной шихты. Все ожирняющие компоненты угольной шихты обладают большим запасом спекаемости, что позволяет достаточно широко варьировать их содержание в шихте без ухудшения уровня спекаемости в целом (ст. Ю.С. Кафтана и др. Разработка дифференциальных составов для коксовых батарей с печными камерами разного объема.-Ж.NN. Кокс и химия, 1990, 11). В предлагаемых составах содержание компонентов варьируется в пределах от 3 до 97 мас.% в зависимости от чего варьируется и содержание отощающих компонентов. Так как комплексные показатели подчиняются правилу аддитивности в смесях, они и использованы при разработке дифференцированных композиций шихт с заданными показателями Ro и FSI. При подборе составов шихты находят оптимальное соотношение показателей индекса свободного вспучивания - FSI (или толщины пластического слоя - У) и отражательной способности витринита Ro(или выхода летучих веществ - V), требуемого для производства качественного кокса. Если в шихте будут преобладать спекающие (ожирненные) компоненты, то образуется большое ко-3 014766 личество жидко-подвижных продуктов, и они имеют низкую вязкость (FSI равен 6-8 ед., Ro равна 0,8-1,1%). В этом случае кокс будет сильно вспученный, с высокой реакционной способностью, с крупными порами и малой механической прочностью. Если в шихте будут преобладать плохо спекающиеся(отощающие) компоненты (FSI равен 1-4 ед., Ro равна 1,20-2,00%), то кокс получится слабо вспученный с очень мелкими порами. Такой кокс имеет низкую механическую прочность и очень низкую реакционную способность. Чтобы обеспечить оптимальные значения объема и вязкости жидко-подвижных продуктов необходимо, что бы FSI угольной смеси, направляемой на коксование, составлял 5 ед. (толщина пластического слоя составляла 15 мм), отражательная способность витринита должна быть 1,15% (выход летучих веществ около 30 %). Эти параметры характерны для высококачественных углей марки К, которые могут без добавок давать хороший кокс. Однако ресурсы этих углей уже очень малы. Чтобы угольная смесь имела параметры качества близкие к марке К, необходимо включать в нее несколько спекающих и отощающих углей. Для упрощения технологии подготовки шихты целесообразно предварительно подготовить две группы компонентов - хорошо спекающих (ожирненных, то есть богатых углями марок Ж, Г,ГЖ, КЖ) и низкой спекаемости (отощенных, то есть богатых углями марок КО, СС, ОС, ТС). Ожирненные компоненты должны иметь индекс FSI не менее 5 (толщину пластического слоя более 15 мм) и значение Ro до 1,15%. Отощенные компоненты должны иметь индекс FSI до 4 1/2 (толщину пластического слоя до 14 мм) и значение Ro более 1,15%. При смешении компонентов с такими свойствами между собой или с индивидуальными углями получаются шихты с оптимальными характеристиками. Шихты для коксования могут составляться как из двух композиций - ожирненной и отощенной, так и из нескольких составляющих, включая ожирненную композицию и индивидуальные отощенные угли или отощенную композицию и индивидуальные ожирненные угли. Пределы содержания ожирненных компонентов в шихтах могут составлять от 20 до 80%, отощенные компоненты могут содержаться от 5 до 70 % от массы шихты. Ниже приводятся примеры получения шихты для коксования заданного качества с участием различных ожирненных или отощенных композиций: 1. Шихта для получения металлургического кокса, состоящая только из ожирненной композиции по примеру 1 таблицы и коксовых отощенных углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 2. Шихта для получения металлургического кокса, состоящая только из ожирненной композиции по примеру 7 таблицы в смеси с коксовыми отощенными углями и тощими спекающимися углями при следующем соотношении компонентов, мас.%: 3. Шихта для получения металлургического кокса, состоящая только из отощенной композиции по примеру 40 таблицы и жирных углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 4. Шихта для получения металлургического кокса, состоящая только из отощенной композиции по примеру 43 таблицы и газовых жирных углей, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 5. Шихта для получения металлургического кокса, состоящая только из отощенной композиции по примеру 46 таблицы и ожирненного компонента по примеру 4 таблицы при следующем содержании компонентов, мас.%: Пример подготовки шихтовой смеси из ожирненной и отощенной композиции. Ожирненная композиция шихты для коксования готовится из рядовых углей марки Ж, добываемых на шахтах "Юбилейная" и "Осинниковская", и рядового угля марки ГЖ, добываемого на шахте "Есаульская". Рядовые угли на Центральной обогатительной фабрике "Кузнецкая" обогащаются с получением смеси композиций, имеющей соотношение марок ГЖ и Ж равное 30:70. Готовая ожирняющая композиция шихты имеет отражательную способность витринита равную 1,00%, индекс свободного вспучивания равный 7, толщину пластического слоя 19 мм, что делает ее пригодной к коксованию в смеси с отощенной композицией или концентратами углей, имеющими низкую спекаемость, но высокую отражательную способность витринита. Отощенная композиция шихты готовится из рядовых углей марки КО, добываемых на разрезе Но-4 014766 вобачатский, и рядового угля марки КС, добываемого на разрезе Краснобродский. Рядовые угли обогащаются на Центральной обогатительной фабрике "Березовская" с получением смеси композиции углей КО и КС в соотношении 30:70. Готовая отощенная композиция шихты имеет отражательную способность витринита 1,29%, индекс свободного вспучивания равный 3 и толщину пластического слоя равную 9 мм. Смесь готовой отощенной и готовой ожирненной композиций пригодна для получения кондиционной шихты для коксования. Соотношение отощенной и ожирненной композиций в шихте зависит от типа коксовой батареи и может составлять различное соотношение. Например, соотношение композиций 50:50 даст шихту с индексом свободного вспучивания, равным 5, отражательной способностью равной 1,1 % и толщиной пластического слоя 16 мм. Соотношение отощенной композиции в шихте к ожиренной композиции 40:60 даст шихту с индексом свободного вспучивания, равным 6, отражательной способностью, равной 1,00% и толщиной пластического слоя равной 17 мм. Первая шихта больше подходит для узкокамерных коксовых батарей, вторая - для ширококамерных батарей. Другие примеры подготовки смеси, выполняемой аналогичным способом, с количественными значениями компонентов по вариантам приведены в таблице. Таблица 1. Примеры составов композиций Таблица 2. Примеры шихты на основе двух композиций ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ подготовки угольных смесей для производства шихты для коксования, включающий подготовку смесей из множества исходных углей, включающих как среднекоксующиеся угли с низкой и средней степенью спекаемости, так и хорошо коксующиеся угли с высокой степенью спекаемости, отличающийся тем, что готовят составы двухкомпонентных смесей двух видов: составы из двух разных хорошо коксующихся преимущественно ожирненных углей, из которых получают ожирняющие композиции, и составы из двух разных среднекоксующихся преимущественно отощенных углей, из которых получают отощающие композиции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к ожирняющим композициям с высокой степенью спекаемости относят композиции из углей, имеющих индекс свободного вспучивания FSI, равный 5 и более, и отражательную способность витринита Ro, равную менее 1,15%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что к отощающим композициям с низкой и средней степенью спекаемости относят композиции из углей, имеющих индекс свободного вспучивания FSI, равный 4,5 и менее, и отражательную способность витринита Ro, равную более 1,15%. 4. Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из хорошо спекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из жирных углей и газовых-6 014766 углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 5. Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из хорошо спекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из жирных углей и газовых жирных углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 6. Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из хорошо спекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из газовых жирных углей и газовых углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 7. Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из хорошо спекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из газовых жирных отощенных углей и газовых жирных углей или жирных углей при следующем соотношении компонентов,мас.%: 8. Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из хорошо спекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из газовых жирных отощенных углей и газовых углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 9. Ожирняющая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из хорошо спекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из коксовых жирных углей и газовых жирных углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 10. Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из среднеспекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из коксовых углей и коксовых отощенных углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 11. Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из среднеспекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из коксовых углей и коксовых слабоспекающихся углей или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 12. Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из среднеспекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из коксовых отощенных углей и коксовых слабоспекающихся углей или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 13. Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из среднеспекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из тощих спекающихся углей и коксовых слабоспекающихся углей или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 14. Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из среднеспекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из отощенных спекающихся углей и коксовых слабоспекающихся углей или коксовых слабоспекающихся низкометаморфизованных углей при следующем соотношение компонентов, мас.%: 15. Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из среднеспекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из слабоспекающихся углей и коксовых отощенных углей или коксовых слабоспекающихся углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: 16. Отощающая композиция угольной смеси для производства шихты для металлургического кокса из среднеспекающихся углей, отличающаяся тем, что она состоит только из коксовых углей и тощих спекающихся углей или отощенных спекающихся углей, или слабоспекающихся углей при следующем соотношении компонентов, мас.%: