Способ получения термоантрацита

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) И 1) 5 7 ИСАНИ БРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬ ВТОРСК ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Горбанева Л.В. и др. 0 технологических свойствах антрацита Ург ского месторождения. " Цветные Йет лы, 1983, У 1, с, 50"51Авторское свидетельство СССР Р 817050, кл. С 10 В 49/02, 1981.Прокалочные печи электродной пр мьпвпенности, - Металлургия легких металлов. М.; ЦвеФметинформация, 1963, с. 5,53-57.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОАНТРАЦИТА(57) Изобретение относится к производству углеродных материалов, напри"мер термоантрацита, и мажет быть использовано в коксохимической, электродной и других отраслях промьппленности где возникает необходимостьнагрева материалов с высоким содержанием углерода. Для повьппения качестваи выхода термоантрацита предложенный"пособ включает нагрев кускового антрацита при пропускании через негоэлектрического тока до 1000 С соскоростью 29-33 град/мин,в интерва-ле 1000-1300 С " со скоростью 1525 град/мин и в интервале 1300-"1500 С - со скоростью 10-15 град/мин.4 табл., 1 ил.Изобретение относится к производству высокоуглеродистых материалов,например термоантрацита, и можетбыть использовано ь коксохимической,.эпектродной и других отраслях промт"ннасти, где воз.икает необходимость нагрева материалов с высокимсодержанием углрода,Цель изобретения - повышение качества (снижение удельного электро сопротивления, выход крупных фрак ций, повышение твердости) и выходатермоантрацита.На чертеже представлена закрытаяшахтная печь для осуществления предлагаемого способа, продольное сече-ние.Закрытая шахтная печь содержитпоследовательно установленные бункер 1 для подачи кускового антрацитав вертикальную шахту 2, горизонтально установленные электроды 3-5 дляэлектронагрева антрацита в трех тем"пературных зонах (до 1000 С, в интервале 1000-1300 и 1300-1500 С) исредства для охлаждения и непрерывной выгрузки термоантрацита из печи(не показаны).Электронагрев осуществляют принезависимом электропитании каждой па"ры токоподводящих электродов. Напряжение в процессе термообработки материала регулируют в пределах 30-90 Впри плотности тока 0,8-1,1 А/см .П р и м е р. В качестве исходногосырья используют антрацит обогатительной фабрики "Кураховская" круп.истью 6-13 ем,имеющий следующуюкачественную хар:ктеристику:Влажность,7, 0591Зольность А, Е 3,37Выход летучих, Е 1,80Соцержание серы, 3 0,78Плотность, г/см,6192Удельное электрическое сонротив.-йление, УЗС, Ом м 4500 10Твердость по УХИНу, мг 26В шахтную печь (см. чертеж) непрерывно подают 10 кг/ч антрацита с вышеуказанной характеристикой. Электро:.нагрев осуществляют при напряжении30 В и плотности тока 0,8 А/см втрех температурных зонах:1 эонадо 1000 С со скоростью31,5 С/минП зона - до 1300 С со скоростью20 С/мин 111 зона - до 1500 С со скоростью 15 С/минПри этом расход электроэнергии составил 0,63 кВт.ч/кг.Полученный термоантрацит характеризуется следующими показателями:УЗС 10 , Ом.м 975Выход сграфиченногоматериала ОтсутствуетВыход крупного материала (более 3 мм),Е 98,3Для определения влияния скорости нагрева антрацита до различных температур и выбора предельных значений были проведены опыты, в которых антрацит непрерывно нагревают с раз,пичной скоростью до 1000, от 1000 ,цо 1300 и от 1300 до 1500 С, причем скорость нагрева в каждой серии опы тов изменяют на одном из трех уровней нагрева при сохранении постоянной оптимальной средней скорости нагрева на двух других уровнях термообработки.Полученные результаты приведены в табл. 1.Из приведенных данных видно, что в первой серии опытов изменяют .скорост.: в пределах 25-37 С/мин при нагреве антрацита до 1000 С, сохраняя посто" янной скорость 20 С/мин при нагреве от 1000 до 1300 С и 125 С/мин - от 1300 до 1500 С,Во второй серии опытов изменяют скорость (15-25 С/мин) при нагреве антрацита от 1000 до 1300 С, сохраняя постоянными скорости 31,5 и 12,5 С/мин при нагреве до 1000 и от 1300 до 1500 С соответственно.В третьей серии переменной была скорость (1-30 С/мин) при нагреве антрацита от 1300 до 1500 С при гос. -а тоянной скорости нагрева до 1000 С,5 С/мин н от 1000 до 1300 С 20"С/мин.Из приведенных в табл.1 результатов можно сделать следуюши,": выводы.).раницы оптимальнои скорости наг рева до 1000 С лежат в пределах 29- 33 С/мин (опыты 3"5) при среднем значении 31,5 С/мин, оптимальные скоросо ти нагрева от 1000 до 1300 С составляют 15"25 С/мин (опыты 10-12) при среднем значении 20 С/мин и при нагреве от 1300 до 1500 С - 10-15 С/мин (опыты 17-18) при среднем значении 12,5 С/мин.Термообработка антрацита при указанных граничных скоростях нагреваобеспечивает получение продукции при расходе электроэнергииблизком к расчетному (около 0,63 кВт ч/кг), с УЭС , соответствующим требованиям стандарта (971-978 10 Омм), выход-й 5 крупного материала составил 98,3- 98,5%, а сграйичецный антрацит (брак) отсутствует.Изменение скорости нагрева в сторону нижних значений указанных границ (опыты 1-2,8-9, 15-16) приводит к ухудшению показателей процесса, снижению качества и выхода целевого про" дукта. Расход электроэнергии возрастает до 0,71-0,75 кВтч/кг, УЭС до 1005-1028 10 Ом-м, выход крупного материала снижается до 97,6-98,0%Кроме того, уменьшение скорости нагрева материала приводит к падению производительности процесса и резко ухудшает его технико-экономические показатели.Еще более резко ухудшаются показатели процесса при превышении верхнего 25 граничного предела скорости нагрева. Из данных табл.1 видно, что при скорости 35 С/мин (опыт 6) при нагреве до 1000 С, при скорости ЗР С/мин (опыт 13) и 20 С/мин (опыт 19) при нагреве от 1000 до 1300 и от 1300одо 1500 С отмечен выход брака (1,5-3,8%), содержание которого резко возрастает при дальнейшем повышении скорости нагрева (до 4,2-8,4% в опытах 7,14,21). Ухудшаются и другие показатели: повышается расход элект" . роэнергии и снижается выход крупного материала в результате ухудшения ме-ханических свойств перегретого термоантрацита.Для возможности сопоставительной оценки полученных результатов по предлагаемому способу проводили также нагрев антрацита по известному способу, принятому в качестве прототипа. Причем термообработку антрацитов во всех опытах проводили в сопоставимых условиях.В табл.2 показаны результаты термической обработки антрацитов различными способами. Видно, что все показатели, полученные при термообработке антрацита по предлагаемоиу способу, выше в сопоставлении с результатами термообработки по прото типу.Пс предлагаемому способу при общей продолжительности процечса термообработки, незначительно превышающей1,0 ч, получен материал с УЭС, удовлетворяющим требованиям стандарта(968 10 Омоем) .Термообработка антрацита по прототипу (в сопоставимых условиях) непозволила получить конпиционный продукт, так как его удельное электросопротивление (1200 1 О Ом м) значительно ниже требований стандартана этот вид продукции,Принятый в предлагаемом способе:режим нагрева обеспечил ведениепроцесса без перегрева материала,о чем" свидетельствует отсутствиесграфиченного материала, Содержаниесграфиченцого антрацита (брака)по прототипу 14% ц объясняется высокой плотностью тока (до 3,2 .ь/см)на электродах.Угар ацтраццта по прототипу составил 7% и всего 4% по предлагаемомуспособу, причем в последнем случае,главным образом, за счет неизбежнойпотери летучих веществ.Механические свойства термоацтрацита, получеццого по предлагаемомуспособу, ца 36 и 24 мг выше в сопоставлении с качеством термоацатрацита,полученного по прототипу.Ухудшение механических свойствантрацита из-за церавцомерцого нагрева при обработке по прототипу привело к увеличению выхода мелочи(класса - 3 мм) на 3,6%, в то времякак термообработка антрацита по предлагаемому способу позволила снизитьвыход мелочи ца 0,9%.В результате термообработки антрацита по предлагаемому спосЬбу выход составил 96%, в то время как попрототипу он ца 17% ниже и равен 79%.Была проведена термообработка антрацита по предлагаемому способу ипрототипу и отобраны последовательно с определенным интервалом пробытермоантрацита для последующего измерения УЭС и механических свойств.Результаты этих измерений приведены в табл.З и свидетельствуют овысокой равномерности свойств термоантрацита, полученного по предлагаемому способу.Видно, что отклонение удельногоэлектросопротивления проб от среднего значения 963 1 О Омоем незначительно и не превышает допустимое расхождение между результатами па1423577 Таблица 1 УЭС 10 , Выход Ом м сгоафи- ченного Серия опытов Выходкрупного:,65 0,0 0,68 20 125 070 125 980 О, 74 1012 0,70 1008 0,63 974 О,О 125 ралальных измерений УЭС. Вьсокая равномерность свойств термоантраци-а по предлагаемому способу подтверждается и результатами измерения твердости, численные значения которой ле" жа" в пределах 119-125 мг.з данных табл.3 видно, что качество термоантрацита полученного , но прототипу, крайне неоднородно. , Наряду с высококарбониэованным пере". "ретым термоантрацитом, имеющим низ;.;.ое удельное электросозротивление и твердость (пробь 1, 2, 3, 8), отмечена проба (5) с очень высоким элек; тросопротивлением "- 5600 10 Омоем, что свидетельствует о недостаточной степени термической обработки антрацита.Наличие перегретого материала с низким показателем механической прочности и неравномерньй нагрев антрацита (по прототипу) приводит к образованию большого количества малопригодных для последующего использования мелких Фракций материала.В табл,4 показано влияние способа термической обработки,на выход термоантрацита крупностью менее 3 мм. Средняя скорость термо-.обработки антрацита,ОС/мин, при нагреве ГВФ цо 1000 С от 1000 от 1300до 1300 С 1500 С Из приведенных данных видно, что термообработка по предлагаемому способу привела к снижению выхода класса 3-1 мм с 2,05 до 1,86%, а пыли (1-0 мм) - с 1,45 до 0,76%, суммарный выход Фракций менее 3 мм снизился с 3,5 до 2,62%,В то же время при термообработке антрацита по грототипу выход класса крупностью 3"1 мм вырос до 3,3%, а содержание пыли (класс 1-0 мм) и суммарный выход класса 3-0 мм увеличился более, чем в 2 раза. Формула изобретения Способ получения термоантрацита включающий нагрев антрацита до 1500 С при пропускании через него электри. ческого тока, о т л и ч а ю щ и й стем, что, с целью повышения качества и выхода термоантрацита, ведут нагрев до 1000 С со скоростью 29 о 33 град/мин,в интервале 1000-1300 С- со скоростью 15-25 град/мин и в ин, отервале 1300-1500 С - со скоростью 10.15 град/мин.1423577 Серия ОпыопыУЭС 10Ом м Средняя скорость термообработки антрацита,оС/мин, при нагреве расходэлектроэнергии,кВт ч/кг Выходсграфиченного тов материала, 7. о 1000 С от 1000 от 1300до 1300 С 1500 С 31,5 20 12,5 0,0 98,3 12 12,5 0,0 98,3 13 31,5 30 12,5 2,6 98,0 14 31,5 35 12,5 96,9 6,0 15 31,5 20 0,74 1005 0,71 1000 0,0 97,9 31,5 20 0,0 98,0 17 20 10 0,65 986 0,0 98,4 31,5 20 15 0,63 975 0,0 98,3 971 20 20 0,69 98,1 20 20 О, 73 978 3,8 97,0 Ъ21 31,5 20 30 0,82 983 96,4 Таблипа 2 Результаты термообработ Колен ная т Способ термооб- работки тел быкод ас тносительное нэ"ененне выходаласса -9 км,(абс од ердост оо тк электроэнереле-.ога терноработС о одукйи,тч 7 нь рак лъщ 0,9 63 Предлагвеиьа 1 31,5 до1000 С20,0 от1 ОО" до1500 С 2 968 4 12,5 от1300 до1500 С 1500 79,1-02 1200 14,0 1 рото Средняяско"ростьтермообработкиС/мин 0,63 975 0,64 978 0,67 , 980 0,78 987 8Продолжение табл, 1 Выходкрупного10Таблица 3 Проба Показатели качестваФ-6Удельное электросопротивление(УЭС)л 10Йм м Твердость по УХИН,мг Предлагаемый спосо Прототип Предлага- Прототипемый 0,4-365 102 Таблица Вьпсод класса, 7 Термоантрацит Исходный антрацит по прототипу по предлагаемому1423577. 5 Составитель Т.ИльинскТехред Л.Олийнык рректор М, Васильева едактор Н.Киштулине Заказ 4605/ Тираж 464 дписно ВПИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская набд