Кокс из каменного угля: Что такое Каменноугольный кокс, угольный кокс- Техническая Библиотека Neftegaz.RU

Что такое Каменноугольный кокс, угольный кокс- Техническая Библиотека Neftegaz.RU

AИ-95

0

AИ-98

0

85132


Кокс каменноугольный — твердый пористый продукт серого цвета, получаемый путем коксования каменного угля при температурах 950-1100°С без доступа кислорода.


 


Кокс каменноугольный применяют для выплавки чугуна (доменный кокс) как высококачественное бездымное топливо, восстановитель железной руды, разрыхлитель шихтовых материалов. 


Кокс каменноугольный используют также, как ваграночное топливо в литейном производстве (литейный кокс), для бытовых целей (бытовой кокс), в химической и ферросплавной отраслях промышленности (специальные виды кокса).  


Доменный кокс должен иметь размеры кусков не менее 25-40 мм при ограниченном содержании кусков менее 25 мм (не более 3%) и более 80 мм. 


Литейный кокс по размерам кусков крупнее доменного; наиболее пригоден продукт, в котором присутствуют куски менее 60-80 мм. 


Главное отличие литейного кокса от доменного — малое содержание серы, которое не должно превышать 1% (в доменном коксе до 2%). 


В промышленности ферросплавов используют мелкий кокс (например, фракцию 10-25 мм), при этом в отличие от доменного и литейного производств предпочитают применять продукт с большой реакционной способностью. 


Требования по прочности к бытовому коксу менее жесткие, чем к доменному и литейному. 


Во всех производствах лучшее сырье — наиболее прочный малозольный и малосернистый кокс, содержащий небольшое количество мелких фракций. 


Современное мировое производство кокса каменноугольного составляет около 550-650 млн т/год.  


От 60 до 70% мирового производства осуществляется в КНР.


 


Коксующийся уголь




Коксующиеся угли, в отличие от других каменных углей, при нагревании без доступа воздуха переходят в пластическое состояние и спекаются. 


Коксующиеся угли характеризуются в необогащённом виде или в концентратах зольностью менее 10% и низким содержанием S (менее 3,5%), выход летучих веществ (Vdaf) 15-37%. 


По способности к коксообразованию коксующиеся угли подразделяются на 5 категорий:

  • коксовые, 

  • жирные, 

  • отощенные коксовые, 

  • газовые,

  • слабоспекающиеся. 


В CCCP отнесение углей к группе коксующихся углей прежде всего базируется на их пригодности для производства кондиционного доменного кокса. 


В действующих в CCCP классификациях к коксующимся углям относят угли марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К, К2, OC и CC.


 


Значительными запасами коксующихся углей располагают: 


  • CНГ (Донецкий, Печорский, Кизеловский, Кузнецкий, Карагандинский, Южно-Якутский, Тунгусский и другие бассейны), 


  • США (Аппалачский, Западный, Юинта, Грин-Ривер и др.), 


  • Великобритания (Нортамберлендский, Южно-Уэльский, Ланкаширский и Йоркширский бассейны), 


  • ФРГ (Нижнерейнско-Вестфальский, или Рурский, Нижневестфальский), 


  • Польша (Верхне- и Нижнесилезский, Люблинский), 


  • Бельгия (Льежский), 


  • Индия (Бокаро, Ранигандж, Джхария), 


  • Канада (Альберта), 


  • Австралия (Боуэн, Новый Южный Уэльс), 


  • KHP (Шаньси, Датун), 


  • Mонголия (Тавантолгой), 


  • Чехия (Остравско-Карвинский и Трутновский).  


Ограниченные по запасам месторождения известны также в следующих странах:


  • Франции (Саарско-Лотарингский, Hop и Па-де-Кале, Аквитанский бассейны), 


  • Испании (Астурийский и Южно-Кантабрийский бассейны), 


  • Венгрии, 


  • Румынии, 


  • Югославии, 


  • Турции, 


  • Японии, 


  • Иране, 


  • Афганистане, 


  • Мексике, 


  • Бразилии, 


  • Аргентине. 


Коксующиеся угли выявлены также в: 


  • ЮАР (Витбанк), 


  • Зимбабве (Саби), 


  • Мозамбике.


Около 10% каменного угля подвергается коксованию.


 


Характеристики коксующегося угля:


  • Возможность приобретать пластическое состояние и при определённой температуре — спекаться.


  • Более высокие температуры сгорания.


  • Меньшее содержание примесей.


Основное отличие коксового угля от энергетического — наличие в коксующемся угле витрена. Особенностью витрена является то, что при высокой температуре он способен плавиться и обретает свойство спекания (склеивания) микрочастиц угля в плотную массу — кокс. Чем больше в угле витрена, тем выше его качество коксования.

Последние новости

Новости СМИ2

Произвольные записи из технической библиотеки

Используя данный сайт, вы даете согласие на использование файлов cookie, помогающих нам сделать его удобнее для вас. Подробнее.

Коксующийся уголь: производство, характеристики и применение

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.

      Опубликовано: 26.01.2017

      Поделиться:

      Вернуться к списку новостей

      Что такое кокс — Совет по чистому воздуху

       Кокс и как его производят

      Кокс — это топливо, используемое в процессе производства стали и получаемое путем нагревания угля в отсутствие воздуха.

      Миф: Процесс производства кокса очень сложен и не может быть понят кем-либо, кроме ученого или инженера.

      Реальность: Производство кокса включает ряд различных процессов. Понимание этих процессов помогает понять природу проблемы загрязнения воздуха. Эти процессы можно разбить и объяснить простыми словами.

      Производство кокса сопряжено со многими проблемами, связанными с загрязнением окружающей среды и воздуха. Производство кокаина присутствует на всей территории округа Аллегейни и оказывает влияние на сообщества по всему округу. Однако может быть сложно найти конкретную информацию о том, как работает процесс кокса и его влияние.

      Кокс получают нагреванием угля при высоких температурах в течение длительного периода времени. Этот нагрев называется «термической дистилляцией» или «пиролизом». Для производства кокса, который будет использоваться в доменных печах, уголь обычно подвергают термической перегонке в течение 15–18 часов, но этот процесс может занять до 36 часов. Температура печей колеблется в пределах 900 и 1100 градусов по Цельсию (1650 и 2000 градусов по Фаренгейту).

      Первым этапом производства кокса является доставка угля на коксовые печи, которая обычно осуществляется баржами или по железной дороге. Вторым этапом производства кокса является обработка сырья, угля, до консистенции, подходящей для коксовых батарей. Для достижения такой консистенции уголь измельчается в дробилке и, при необходимости, смешивается с водой и маслом для контроля плотности. пылеугольная смесь.

      Принципиальная схема наиболее распространенного процесса производства кокса.

      Эта пылеугольная смесь подается в коксовые печи или «загружается» с помощью «карьерного вагона». Ларри-вагон похож на железнодорожный вагон, который движется по рельсам, идущим вдоль верхней части коксовой батареи. Каждая отдельная печь имеет «загрузочный порт», дверцу с крышкой, которая снимается, когда тележка для хранения устанавливается над печью, для загрузки пылевидного угля.

      После того, как ларри-вагон загружает уголь в коксовую печь, активируется выравнивающий рычаг, чтобы сгладить груду угля, которая теперь находится внутри коксовой печи. Чтобы позволить выравнивателю получить доступ к коксовой печи, необходимо открыть «дверцу патрона». Этот процесс выравнивания помогает гарантировать, что коксовый газ (COG), полученный в процессе нагрева, будет беспрепятственно проходить через систему отвода коксовой батареи.

      После завершения выравнивания загрузочный порт каждой печи закрывается с помощью процесса, называемого «фиксация». Процесс фиксации включает заливку влажной глиняной смеси по краям каждого зарядного порта. Эта глина помогает предотвратить утечки (неорганизованные выбросы) из крышек загрузочных портов во время процесса коксования при термической дистилляции.

      Термическая перегонка должна быть завершена до того, как кокс будет удален из печи с помощью процесса, называемого «проталкивание». Если кокс выталкивается из печей до завершения термической дистилляции, это называется «зеленым выталкиванием», при котором образуется «зеленый кокс», что приводит к более высоким выбросам бензола и HAP. В процессе выталкивания используется машина, которая использует «цилиндр» для направления кокса из печи. Плунжер направляет кокс в железнодорожный вагон, который называется «гасящим вагоном».

      В этой тушильной машине кокс доставляется в ближайшую тушильную колонну, где кокс обливается водой для предотвращения возгорания кокса на открытом воздухе. Затем закаленный кокс транспортируется в систему дробления и сортировки. Эта система перерабатывает кокс до нужного размера, поэтому ее можно использовать в доменных печах на сталелитейных заводах.

      Кокс и уголь — Scientific American

      • Поделиться на Facebook

      • Поделиться на Twitter

      • Акции на Reddit

      • Share на LinkedIn

      • по электронной почте

      • Print

      путем дистиллинг битумного угля в сетчах для получения газа для белья или сжигания. , оставшийся остаток называется коксом, который представляет собой просто уголь и почти чистый углерод. При перегонке угля около трети его массы уносится в виде пара и газа с образованием карбюраторного водорода, лигроина, аммиака и других продуктов. Первоначально они образовали битум угля, которого нет в антраците; этот последний представляет собой природный кокс, полученный, как полагают, из мягкого или битуминозного угля путем подземной перегонки под большим давлением.
      В последнее время в «Обществе искусств» в Лондоне развернулась довольно бурная дискуссия о сравнительных нагревательных свойствах кокса и угля. Это было выявлено после прочтения статьи Эпсли Пеллатта, производителя стекла, на эту тему, и она длилась несколько вечеров. Автор статьи исходил из того, что такой же теплотворный эффект дает сжигание кокса, полученного из определенного количества битуминозного угля, а также из самого сырого угля. Так, например, если предположить, что тонна угля при сжигании под котлом образует определенное количество пара, две трети тонны кокса дадут одинаковые результаты. Г-н Пеллатт заявил, что это аномалия, но привел несколько авторитетов в поддержку своих взглядов и привел в качестве научного объяснения причины этого явления, что для превращения твердого тела в пар или газ, даже если именно при сгорании самого этого твердого тела поглощалось большое количество тепла, вызывающее расширение, и уносилось, не производя никакого теплотворного действия на окружающие предметы.
      На одном из собраний Чарльз Уай Уильямс, написавший искусный трактат о России. горение, выступил против и заявил, что, несомненно, была бы аномалия в пропорциональных теплотворных эффектах кокса и угля, если бы это было так, как утверждает г-н Пеллатт, но на самом деле было иначе. Действительно, для превращения битума мягкого угля в газ требуется большое количество тепла, и все это теряется в плохо сконструированных печах, но когда будут приняты меры для сжигания газа, уголь будет производить по весу вместе с коксом. , о столь же большом теплотворном эффекте. Однако обсуждение показало очень ясный факт, что около одной трети теплового эффекта битуминозного угля теряется в печах с неполным сгоранием. Во всех тех частях нашей страны, где битуминозный уголь является обычным топливом, те, кто его использует, должны помнить об этом. На практике было установлено, что для небольшого концентрированного огня для плавки металлов или стекла в тиглях кокс является лучшим топливом, чем битумный уголь, но не превосходит антрацит.