Суть процесу коксування
Коксуванням називають перетворення природного палива, головним чином кам'яного вугілля, на кокс (нім. - тверда, міцна пориста маса) та іншу цінну продукцію нагріванням у печах за високих температур без доступу повітря.
Кокс являє собою міцні, шпаруваті шматки різних розмірів і має сірий колір (від блискучого сріблистого до матового темно-сірого). Питома теплота згоряння коксу близько 30000 кДж/кг. Основна маса коксу використовується для виплавки чавуну. В залежності від способу плавки його називають домновим або ливарним.
Кращою сировиною для одержання коксу є коксівне вугілля, запаси яких дуже обмежені. Змішуючи різні сорти вугілля, близькі за властивостями до коксових, складають шихту.
Розрізняють два основні способи коксування вугілля: періодичний і безперервний. Процес коксування проходить в коксовій печі.
Збагачення коксівного вугілля
Якість коксу залежить від вмісту у вугіллі бітумів. Завдяки бітумам маса вугілля спочатку стає пластичною, а потім пористою. Вміст у вугіллі мінеральних домішок погіршує якість коксу. Вони в процесі згоряння утворюють жужелицю, що зменшує міцність коксу.
Тому вугілля перед коксуванням збагачують.
Збагаченням називають очищення сировини від речовин, непотрібних для отримання запланованої продукції.
Для виведення мінеральних домішок в шихту додають флюси.
Флюсами називаються спеціальні речовини, що служать для вилучення з шихти залишків породи, попелу, жужелиці та частково сірки.
Найбільш шкідливою домішкою у вугіллі є сірка, оскільки частина її залишається в коксі, а частина виноситься разом із коксовим газом. Тому вугілля, яке містить велику кількість сірки, збагачують флотаційним способом, що зменшує вміст сірки на (15.. 20)%.
Технологічна схема виготовлення коксу
Незалежно від способу одержання коксу технологічна система коксування вугілля містить такі основні елементи.
Елемент 1. Нагрівання шихти.
Вугілля прогрівається від 100°С до 200°С. При цьому випаровується вода та виходять гази ССЬ і СН4.
Елемент 2. Розклад органічних речовин.
У разі подальшого нагрівання до 350°С починають розкладатись органічні речовини з виділенням СО, Н 2 О та інших сполук.
Елемент 3. Утворення напівкоксу.
Подальше підвищення температури до 600°С спричинює перехід вугільної маси у пластичний стан і виділення кам'яновугільної смоли. Утворена пластична маса називається напівкокс.
Елемент 4. Утворення коксу.
У межах температур 600-1100°С напівкокс перетворюється на кокс. При цьому вугілля витримують у печі без доступу повітря (14... 17) годин доти, доки воно не спечеться в суцільну масу, яка називається "коксовим тістечком ". Леткі продукти коксування по газопроводу відводяться для по дальшої переробки.
Елемент 5. Виймання коксу.
Готовий кокс виймають з дверей камер коксовиштовхувачем і вивантажують його у тушильний вагон. Потім вагон із гарячим коксом відвозять на спеціальну ділянку, де гасять водою чи інертними газами.
Елемент б. Випікання парогазової суміші.
Леткі продукти коксування, що містяться в коксовому газі, залишають пекти при (1700..800) °С у вигляді парогазової суміші, з якої при послідовному охолодженні виділяється кам'яновугільна смола, надсмольна вода, сирий бензол і гази (аміак, сірководень).
Елемент 7. Сортування коксу.
Охолоджений кокс сортують за розмірами. Металургійним коксом є куски розміром 25-40 мм.
Залежно від способу коксування змінюються елементи технічної системи та вміст первинноїта заключної стадій технологічної системи.
При періодичному способі коксування вугілля проводять у печах-камерах, які працюють періодично. Вугілля нагрівають до температури 1400°С протягом 14-16 год. За цей час утворюється кокс.
При безперервному способі коксуванняпроводять у стовбурних печах. Шихту попередньо підігрівають у печах до температури 400°С. За цієї температури шихта розм'якшується. Потім із цієї шихти на спеціальній машині формують брикети розміром 60*60*70 мм3. Отримані брикети завантажують до стовбурної печі, у середній частині якої найвища температура, тут і відбувається коксування. У верхній частині печі брикети нагріваються, а в нижній - охолоджуються.
У разі безперервного способу отримання коксу час коксування скорочується до 3 год.
