Способ получения восстановителя

Союз Советскик Социалистических Ресеублии(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛ Изобретение относится к области получения восстановителя из кусковыхуглеродистых материалов, например изкусковых слабоспекающихся и неспекающихся углей, и может быть использовано в химической, металлургическойи других отраслях промышленности.Известные способы получения вос-.становителя из кусковых углеродистыхматериалов основаны на их нагреведо определенной температуры со скоростью, при которой не происходит .существенного разрушения и растрескивания кускового материала, практически сохраняется его крупность иисходный гранулометрический состав,чем обеспечивается получение восста"новителя заданной крупности,Из всех свойств восстановителядля различных технологических процессов (химико-технологические, физико-химические, физико-механические,крупность) получение восстановителятребуемой крупности представляет наиболее сложную задачу, поскольку наэтот показатель в наибольшей степени влияет скорость нагрева в отличиеот других свойств, для которых определяющими оказываются свойства ис,ходного углеродистого материала (хи мический состав, строение, структура, условия формирования), а влияниескорости нагрева сказывается в меньшей мере. Поэтому при получении восстановителя из определенного видасырья в первую очередь возникает необходимость обеспечения заданнойкрупности. Для этого используетсятермическая обработка кусковых материалов со скоростью, не превышающей предельно допустимую, В силу специфических свойств углеродистых материалов эта скорость достаточно малаи тем меньше, чем выше крупность ис 15 ходного материала.Например, для слабоспекающихсяотощенных углей при 700-8000 С скорость нагрева составляет 2,0 град/миндля кусков крупностью 30 мм и20 0,37 град/мин для кусков крупностью70 мм,Поскольку для различных производств требуется различная крупностьуглеродистых материалов, например25 8-20, 5-25, 40-80, 70-120 мм и т.д.,для получения определенной крупности готового продукта-восстановителянеобходимо либо дробить до заданной,крупности уголь до его термообрабст 30 ки и затем подвергать его нагревусо скоростью,.не превышающей предельно допустимую при заданной температуре, либо подвергать термообработке имеющийся исходный материал, а затем дробить готовый восстановитель до требуемой крупности, Первый способ препочтительнее, поскольку позво" ляет регулировать крупность более точно.Известен способ получения восстановителя из кусковых неспекающихся и слабоспекающихся углей, согласно которому кусковой слабоспекающийся уголь определенной крупности нагревают до заданной температуры со скоростью, не превышающей предельно допустимую, т.е, со скоростью, обеспечивающей сохранение исходной крупности угля при термообработке, и получение заданной крупности восстановителя.Для получения восстановителя заданного состава уголь дробят до определенной крупности и подвергают нагреву со скоростями, исключающими разрушение куска в процессе термообработки 1).Однако для осуществления способа требуется специальное дробление угля с получением определенных классов крупности. Кроме того, процесс получения восстановителя длителен из-за низких скоростей нагрева углеродистых материалов при термообработке.Цель изобретения - упрощение и удешевление способа получения восстановителя.Цель достигается тем, что кусковой углеродистый материал нагревают со скоростью, обеспечивающей распад кусков исходного углеродистого материала на заданное количество кусков и определяемой в зависимости от круп ности исходного материала и заданной крупности восстановителя по формуле9 - 1 1) Кйтпгде С - скорость нагрева, град/час;К - радиус куска исходного материала, м;и - степень разрушения (количество образующихся кусков изисходного);К - коэффициент термостойкости,зависящей от температуры ивида угля и определяемый подиаграмме, приведенной награфике, м /град.час. На графике представлена эависимость коэффициента термостойкости К от температуры для двух типов углей, наиболее перспективных для получения восстановителя: кривая 1 для слабоспекающегося угля марки СС с выхоГдом летучих веществ Ч - 18-25 и кривая 2 для тощего угля марки Т с выходом летучих веществ Ч - 8-17. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Коэффициент .К определяется длялюбого вида угля расчетным путем покомплексу показателей (модуль упругости, предел прочности, усадка, температуропроводность).Нагреву могут подвергаться каккуски определенной крупности,так иуголь определенного гранулометрического состава.В последнем случае скорость нагрева устанавливают по наиболее крупным кускам в заданной смеси.Известные способы получения восстановителя основаны на термическойобработке путем нагрева кусковых углеродистых материалов до заданнойтемпературы со скоростью, при которой не происходит разрушения и растрескивания кусков. Это вызвано тем,что при тепловом воздействии кусокили зерно угля расширяется при низких температурах и сокращается приболее высоких. Поэтому кусковые уг"леродистые материалы сохраняют своюкусковатость лишь при определенныхскоростях нагрева.В связи с этим используют свойствоуглеродистого материала растрескиваться при нагреве сс скоростью,превышающей предельно допустимую,для дробления термообрабатываемого.углеродистого материала в процессетермообработки путем резкого увеличения скорости нагрева с тем, чтобыобеспечить распад кускового материала, причем распад на заданное количество кусков.При нагреве углеродистых материалов с .различной скоростью,. превышающей предельно допустимую, т.е, приразличных перепадах температур посечению куска, происходит распад егона разное количество кусков.Исходя из этого, в качестве пара-,метра, позволяющего регулироватьраспад кускового материала, используютскорость нагрева кускового материала.Требуемая скорость нагрева,необходимая для измельчения исходного материала до заданной крупности, зависит не только от крупностиисходного углеродистого материала,но также от свойств исходного материала и получаемого восстановителяС - -09 11)(й)1ипозволяет определить, скорость нагрева при коксовании углеродистых материалов, с помощью которой можно добиться распада углеродистого материала на заданное количество кусков и.тем самым добиться совмещения процесса и термообработки.В таблице приведены данные, подтверждающие получение положительногоэффекта при осуществлении нагрева углей со скоростью, определяемой попредлагаемой формуле и при отклонении от скорости рассчитанной. Взяты874745 Требуемая крупность восстановителя,мм Крупностьугля,мм Скорость нагрева при температуре получения восстановителя 700 ОС,мин Марка угля содержаниекласс, мм Слабоспекающийся СС 20-25 40-50 20-25 20-25 20-25 20-25 20-25 90-95 90-95 75-82 40-43 90-95 70-76 С=3,730,9 С = 3,360,8 С = 2,980,5 С = 1,86 1,1 С = 4,10 20-25 1,2 С = 4,47 2 С = 7,46 20-25 20-25 20-25 20-2520-2540 20-25 40-5.0 С = 9,870,9 С = 8,880,8 С = 7,90 90-95 90-95 75-80 40-45 90-95 Тощий Т 0,5 С = 4,93 20-25 1,1 С = 10,86 1,2 С = 11,84 2 С = 19,74 70-75 20-25 20-25 40 два типа угля: марки СС карьераим, 50-летия Октября Кузбасса,Как видно из таблицы, термообработка угля со скоростью, определенной по предлагаемому способу с отклонением на 110, позволяет получать восстановитель заданной крупности. При этом крупность восстановителя укладывается в заданные пределы на 90-95, Большее отклонение отрассчитанной скорости приводит к получению восстановителя с крупностью,отличающейся от заданной в значительных пределах.П р и м е р 1. Исходный неспекающийся уголь марки СС (выход летучихвеществ Ч = 24, зольность 8, крупность кусков 0,05 м) подают во вращающийся барабан в количестве 10 т/ч,туда же прямотоком подают газ-теплоноситель,Требуется получить углеродистыйматериал (термообработанный уголь)Гс выходом летучих веществ Ч = 3-4,реакционной способностью 1,41,7 млУг.с; электросопротивлениемР = 1500 Ом,мм/м и крупностью 0,25 мЗаданные физико-химические свой"ства (Ч , К и Р ) обеспечиваются притемпературе получения восстановителя 750 С, газ-теплоноситель подаетфся с температурой 90043 С.Для получения крупности восстано 2 вителя 0,025 м (т.е. п = 2), уголь(Ч = 22), и уголь марки Т Куаснобродского разреза Кузбасса,(Ч =14) . Крупность полученноговосстановителя нагревают со скоростью, рассчитаннойпо формуле КС(-)игде К - коэффициент термоустойчивости для угля марки СС при900 С (температура газа-теплоносителя), определяемыйпо графику (точка а ), рав ный О, 30 м /град. ч.й = 0,05 м.0 30 0 30 4( 050 4 25.102 50480 град/ч или 8 град/мин.С учетом возможного предела колебаний скорость нагрева может поддерживаться в пределах 7,2-8,8 град/мин.Время нагрева для получения восстано 55.вителя с температурой готовности750 С - 105 ч,,йВ результате термообработки с определенной.по формуле скоростью получают восстановитель - кокс с выходом летучих веществ 3,5, зольностью 10,3, реакционной способностью1,6 мл/г.с, электросопротивлением2600 Ом.ммф/м. Крупность восстановителя соответствует требуемой,65 верхний предел крупности не превы30 шает 25 мм, механическое дроблениене требуется.Кокс по всем свойствам отвечаеттребованиям электротермических производствП р и м е р 2. Условия термообработки к восстановителю аналогичны5примеру 1, но исходный неспекающийся уголь - марки Т (выход летучихвеществ 13, зольность 8,5, крупность кусков 0,05 м) и = 2. Для обеспечения выхода летучих веществ в10восстановителе до 3-4 нагреть восстановитель дестаточно до 450-500Температура газа-теплоносителя 600 С.Скорость нагрева составляетО 84 0 84.4 150 050 2 25.102- 1340 град/ч или 22,3 град/мини может колебаться в пределах 2024-5 град/мин где К = 0,84 определенпо графику для угля марки Т и 60042 С.В результате получен восстановитель со свойствами полностью удовлетворяющими требованиям электротермических производств Ч 5А - 10,2; Я = 1,34 10 Ом.мм /м.Реакционная способность 2,1 мл/г.с,Крупность восстановителя 92класса 15-25 мм и 8 класса 0-15 мм.Механическое дробление угля до термообработки .и восстановителя отсутствует,П р и м е р 3. На Волгоградском35производственном объединении 44 Химпром 4проведены опыты по получениювосстановителя из углей марки Т Крас"нобородского разреза Кузбасса крупностью 13-50 мм во вращающемся сушильном барабане с нагревом угля дымовыми газами.Скорость нагрева устанавливаетсявыше предельно допустимой для кусковугля 40-50 мм и соответствует рассчитанной по уравнению. уголь предварительному дроблению не подвергается.Получают кусковой углеродистый материал требуемого гранулометрического 5 Осостава с верхним пределом крупности25 мм.После отсева класса 0-5 мм в соответствии с технологическим регламентом получен углеродистый материал,соответствующий требованиям к восстановителям для электротермических фосфорных печей.Испытания при 100-ной заменепроизводственного металлургическогококса полученным восстановителем показывают эффективность и возможность 60такой замены.После классификации с отделениеммелочи класса 0-5 мм восстановитель.используется в электротермическихпечах,Отсеянная мелкая фракция термообработанного угля может быть использована для агломерации фосфористыхруд внутри Фосфорного завода или отправлена на любые агломерационныепредприятия.Таким образом, предлагаемый способ получения восстановителя позволяет отказаться от стадии дробленияи сепарации исходного углеродистогоматериала, Дробление по предлагаемому способу происходит во время коксования углеродистого материала эа .счет нагрева с определенной скоростью.Способ позволяет получать восстановитель заданной крупности какиз одной узкой фракции углеродистого материала, так и из материала широкого ситового состава.Способ позволяет ускорить процесстермообработки и тем самым значительно упростить и удешевить процесс получения восстановителя, Время обработки восстановителя по сравнению сизвестным способом уменьшается в 510 раэ,Таким образом 4 положительный эфФект изобретения складывается засчет уменьшения капитальных затрат,увеличения производительности агрегатов, уменьшения эксплуатационныхзатрат.Применение изобретения позволяетполучить восстановитель из слабоспекающихся и неспекающихся углей дляэлектротермических и других производств с меньшими затратами. Стоимость его на 10-15 р/т ниже стоимостипромышленного кокса, производимогов настоящее время, и на 2,5/3 р/тниже стоимости восстановителя, получаемого иэ слабоспекающихся и неспекающихся углей известными методами. формула изобретенияСпособ получения восстановителя, преимущественно из кусковых слабоспекающихся и неспекающихся углей, включающий нагрев углеродистого материала, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью упрощения и удешевления получения восстановителя, исходный углеродистый материал нагревают со скоростью, .обеспечивающей дробление кусков материала и определяемой в зависимости.от крупности исходного материала и заданной крупности восстановителя по формуле,10 5-1 11 Кигде С - скорость нагрева, град/час;В - радиус куска исходного материала, м;и - степень разрушения (количество образующихся кусков изисходного);1874745 10 ф/град час Составитель Р. ГоряиноваДанкулич ТехредЖ.Кастелевич Корректор едак аказ 9257/4 551 Подписно рственного комитета СССР обретений и открытий -35, Раушская наб., д. 4 130 илиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул, Проектна К - коэффициент термостойкости, зависящей от .температуры и вида угляопределяемый по графику, м /град,час. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеТираж ИИПИ Госуд по делам и Москва, Ж1. Нечаева Г.И. и др. Отчет по НИР фВыявление ресурсов разработка способов получения и путей рациональ" ного использования кокса и углей для удовлетворения нужд недоменных производств. Свердловск, фонд ВУХИН, 1976, с, 150 (прототип).