Способ испытания кокса

(9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСА ОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВУ ТОРСИОМУ) Н.А. Гладков, А.Д, Джигота,Жембус, А.Г. Ульянов,Коваленко и. В. К. ДаниленкоИнститут черной металлургии669. 162. 16 (088. 8)1. Кокс доменный. Метод опреия прочности. ГОСТ 5953-81.Сысков К.Н. и Вербицкая О.В.ные закономерности поведенияпри вторичном нагреве. М.,ме т углекислоту. а 3. и окат нос ти ГОСТ рочправ 238(54) (57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КОКСА, включающий загрузку пробы кокса в барабан, вращение. барабана с одновременным нагревом пробы до 000 С и обработку пробы газом, последующее определение изменений фракционного состава и химической активности кокса,. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества прогнозирования параметров кокса, перед загрузкой в барабан пробу пропитывают соединениями щелочныхталлов, а в качестве газа исполь 1157062Изобретете относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при подготовке кокса к доменным плавкам. 5Известны способы испытания кокса с целью определения его качественных характеристик в барабане в холодном состоянии.Известен способ испытания кокса, 10 который заключается в механической обработке кокса во вращающемся барабане закрытого типа и последующем определении его ситового состава Щ,Известен также способ испытания 15 кокса, который заключается в механической обработке предварительно нагретого кокса в барабане закрытого типа 21.Кроме того, известен способ ис пытания кокса, который предусматривает механическую обработку пробы во вращающемся барабане в условиях непрерывной подачи газа-восстановителя и повышения температуры по за данной программе 31.Результаты испытаний, получаемые по этим способам не позволяют улучшать показатели работы доменной печи, так как они не моделируют поведение кокса в доменном процессе, в котором имеет место одновременное влияние соединений щелочных металлов и газообразной углекислоты, и поэтому не могут достаточно точно прогнозировать свойства кокса в доменной печи.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату1к изобретению является способ испытания кокса, включающий загрузку пробы кокса в барабан, вращение барабана с одновременным нагревом пробы до 1000 С и обработку газом с послеадующим определением изменений фракционного состава и химической активности кокса 4 .Недостатком известного способа является то, что он не позволяет определять прочностные характеристи ки и химическую активность кокса, необходимые для прогнозирования свойств кокса в доменной печи и улучшения показателей ее работы, так как он предназначен для испытания 55 железорудных материалов.Цель изобретения - повышениекачества прогнозированияпараметров кокса Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания кокса, включающему загрузку пробы кокса в барабан. вращение барабана с одновременным нагревом пробы до 1000 С и обработку пробы газом, последующее определение изменений фракционного состава и химической активности кокса, перед загрузкой в барабан пробу пропитывают соединениями щелочных металлов, а в качестве газа используют углекислоту.Способ осуществляют следующим образом.Дпя испытания готовят пробы кокса крупностью 15-25 мм и массой 0.5 кг, которые перед нагревом подвергают воздействию соединений щелочных металлов путем пропитки кокса кипячением в растворе соединенийщелочных металлов, например карбоната калия с концентрацией 5-20 . Время пропитки 100 мин. После этого пробу высушивают и загружают в барабан. имеющий следующие внутренние размеры: диаметр 145 мм и длина 500 мм. Внутри барабана радиальнорасположены 4 полки высотой 20 мм.Барабан выставляют в нагревательную электрическую печь, включают обогрев печи и привод барабана, обеспечивающий его вращение со скоростью10 об/мин. Нагрев пробы производят до 1000 С со скоростью 1011,5 С/мин. Кроме того, с начала нагрева в барабан в качестве газовой среды подают газообразную углекислоту (СО) в количестве 10 л/мин, регистрируя содержание угарного газа (СО) в продуктах газификации. Испытаниедлится 2 ч. После этого выключаютобогрев, прекращают подачу СО ипосле охлаждения кокс выгружают напротивень, взвешивают, рассеиваютна ситах с круглыми отверстиями диаметром 10 и 1 мм и определяют изменения параметров кокса. Показателем прочности служит содержание кокса классов 10 и 1 мм. Химическая активность характеризуется со"держанием СО в продуктах газификации аСущность предлагаемого способазаключается в следующем.В доменной печи кокс в нагретомдо 1000 ф С состоянии подвергаетсявоздействию механических нагрузок,химически активных газов (в том10 15 20 30 3 1157 числе СО). а также паров и расплава соединений щелочных металлов, которые оказывают разрушающее воздействие на структуру и повышают его химическую активность. Важной технологической характеристикой качества кокса. является его способность противостоять этим разрушающим воздействиям. Оценку устойчивости кокса к данным воздействиямможно получить определяя прочностьи химическую активность кокса приего испытании в условиях совместного воздействия высокой температуры,окислительной среды и механическойнагрузки. Нагрев кокса ведут до1000 С со скоростью 10 + 1,5 С/мин,которая является оптимальной. таккак с одной стороны обеспечиваетсябыстрый нагрев, а с другой - этаскорость не оказывает разрушающеговоздействия на кокс. При этом обеспечиваются адекватные условия протекания реакций окисления 25Кроме того, с целью создания комплекса окислительных воздействий на кокс, его обрабатывают соединениями щелочных металлов, например карбонатом калия, а в качестве газовой среды вводят углекислоту в газообразном состоянии в процессе нагрева. Углекислота, реагируя с углеродом кокса по реакции С + СО =2 СО, оказывает разупрочняющее воздействие на его структуру, уси- З 5 ливающееся присутствием соединений щелочных металлов, снижая прочность кокса. Указанное воздействие осуществляется под механической наг,рузкой, создаваемой в барабане. Оп ределяя содержание СО в продуктах газификации, судят о химической активности кокса. Прочность кокса характеризуется содержанием кусков размером 10 и 1 мм в остаточном кок се. Совокупность воздействий и определение прочностных характеристик и химической активности кокса позволяют получить информацию об устойчивости к ним кокса и его свойствах, которая дает возможность прогнозировать его свойства в доменной печи. Знание прочностных характеристик и химической активности конкретного кокса позволяет управлять до-55 менным процессом, например, путем корректировки расхода кокса, что повышает ровность хода доменной печи. 062 4 а следовательно, приводит к улучшению показателей ее работы.П р и м е р . Исследования проводят в лабораторных условияхПля испытания выбирают коксы, полученные из угольной шихты различного состава, что обуславливает различие свойств этих коксов.Для приготовления проб товарный кокс массой 5 кг дробят на лабораторной щековой дробилке до крупности 25 мм. Затем на ситах с отверстиями 25 и 15 мм отсеивают класс 15-25 мм. Из этого класса методом квартования отбирают три пробы массой по 0,5 кг каждая. Пробы помещают в проволочные корзины и подвергают пропитке 202-ным раствором карбоната калия путем кипячения кокса в этом растворе в течение 100 мин,После просушки до постоянной массы при 105-110 С пробу загружают в барабан, который закрывают и проверяют на герметичность подачей азота под избыточным давлением (30- 40 мм рт.ст.). Затем включают нагревательную печь и привод барабана, а также вводят газообразную углекислоту (10 л/мин). Нагрев пробы ведут со скоростью 10 + 1,5 С/мин до достижения температуры 1000 С, после чего температуру поддерживают на постоянном уровне. При этом непрерывно определяют содержание СО в продуктах газификации с помощью оптико-акустического газоанализатора типа ОА 2209, который показывает процентное содержание СО.Через 2 ч испытания включают обогрев, а барабан продолжают вращать еще 5 мин с подачей азота для охлаждения до 400 С. Затем барабан останавливают, прекращают подачу газа и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. После охлаждения пробу выгружают, взвешивают и рассеивают на классы 10 и 1 мм. К массе класса 1 мм прибавляют также увеличение массы фильтрапылеуловителя, Таким образом. прииспытании одной пробы кокса одновременно получают характеристики его прочности и химической активности,необходимые для прогнозированиясвойств кокса в доменной печи с целью улучшения показателей ее работыеПоказатели прочности Пр и П, вычисляют по формулам:П р и м е ч а н и е. В числителе приведены данные, относящиеся к коксам,обработанным едкой щелочью, а в знаменателе - безобработки.ВНИКПН Заказ 3283/23 Тираж 553 Подписиое Филиал ППП "Патеитф, г,Уагород, уд.Проежжая, 4 М,г100Пв 7.Мо 1 где М - масса исходной пробы, кг М и .М- масса кокса классов 10 и1 мм соответственно, кг.Химическая активность кокса оценивается процентным содержанием СО в продуктах газификации.Испытывают по две пробы каждого типа коксов, а третья параллельная проба - резервная, Средние данные по результатам исследований и ивведены в. таблице.Данные таблицы свидетельствуют ,о высокой чувствительности способа испытания кокса и его хорошей дифференцирующей способности, обусловленной, в частности, применением соединений щелочных металлов (карбоната калия). Полученные результаты испытания различных коксов позволяют прогнозировать показатели данной плавки. Так . если доменная печь работает на коксе (4), то при переходе на кокс (1) можно заблаговременно снизить удельный расход кокса на 20 кг/т чугуна (см. табл.) Это,мероприятие приведет к сокращению общего перерасхода кокса, обусловленного переходным периодом. Предлагаемый способ позволяетопределять изменения прочностныххарактеристик и химической активнос-ти кокса, подверженного обработке 5 соединениями щелочных металлов,получать инФормацию о его технологических свойствах, что дает воэможность прогнозировать свойствакокса в доменной печи, а следова тельно, улучшать показатели ее рабо.ты. Способ может быть внедрен висследовательскую практику, а такжев систему текущего контроля производства кокса и его подготовки к, 15 доменной плавке.При применении изобретения появляется возможность улучшить показатели работы доменной печи путем прогнозирования прочностных харако теристик и химической активностикокса, что ведет к повышению ровности хода доменной плавки, аследовательно, к снижению его удельногорасхода на выплавку чугуна на 4 кги к повьппению производительности доменной печи на 17 Технические преимущества предлагаемого способа посравнению с известным, заключаютсяв том, что он позволяет получать ка чественные характеристики кокса, необходимые для прогнозирования свойствкокса.