Дипломная работа: Розрахунок вугільної шихти для коксування
В якості технологічних властивостей вугілля звичайно називають ті з них, які дозволяють використовувати вугілля в якості сировини для технологічної переробки. До них можна віднести вихід летких речовин та спікливість. Вихід летких речовин з кам’яного вугілля варіюється в широких межах (від 8 до 50 %). Цей показник впливає на вихід коксу з камери коксування, його усадку и тріщинуватість, є важливим параметром їх властивостей.
Спікливість вугілля обумовлює утворення цілісної структури коксу, тобто його шматків з дробленого вугілля, тому є необхідним показником властивостей вугілля при використанні його для виробництва коксу.[5]
Всі промислово розвинуті країни мають свої промислові класифікації вугілля, засновані на різноманітних показниках, тому була розроблена міжнародна класифікація кам’яного вугілля, яка засновується на наступних параметрах:
1. Класи вугілля (перша цифра коду) – по виходу летких речовин (
, %) та теплоті спалювання повітряно-сухого та беззольного вугілля (при температурі повітря 30о С та відносній вологості 97 %).
| Номер класу |  , % |  |
| 0 | 0 – 3 | - |
| 1 А | 3,0 – 6,5 | - |
| 1 В | 6,5 – 10,0 | - |
| 2 | 10 – 14 | - |
| 3 | 14 – 20 | - |
| 4 | 20 – 28 | - |
| 5 | 28 – 33 | - |
| 6 | > 33 (33 – 41) | > 7750 |
| 7 | > 33 (33 – 44) | 7200 – 7750 |
| 8 | > 33 (35 – 50) | 6100 – 7200 |
| 9 | > 33 (42 - 50) | 5700 – 6100 |
2. Групи вугілля (друга цифра коду) – за показниками спікливості визначальним способом вільного спучування в тигельній пробі та порівняння отриманих корольків з еталонними, а також методом Б. Рога.
| Група | Індекс спучування | Індекс Рога |
| 0 | 0 – 0,5 | 0 – 5 |
| 1 | 1,0 – 2,0 | 5 – 20 |
| 2 | 2,5 – 4,0 | 20 – 45 |
| 3 | > 4,0 | > 45 |
3. Підгрупи вугілля (третя цифра коду) – по показникам коксуємості, який визначається по методу Е. Одіберу – Ц. Арню або по Т. Грей – Дж. Кінгу.
| Підгрупа | Показник максимального спучування за методом Одібера-Арню | Тип коксу за методом Грей - Кінга |
| 0 | Розширення немає | А |
| 1 | Тільки контракція | В – Д |
| 2 | 0 | Е – д |
| 3 | 0 – 50 | д1 – д4 |
| 4 | 50 – 140 | д5 – д8 |
| 5 | > 140 | > д8 |
Тип вугілля позначається номером по коду, який складається з трьох цифр, перша з яких показує клас, друга – групу, третя – підгрупу вугілля.
Всього по міжнародній класифікації встановлено 61 тип вугілля, які об’єднані в 11 статистичних груп або торгових марок: I, II, III, IV, VA, VB, VC, VД, VIA, VIB і VII.
Наприклад, код вугілля по міжнародній класифікації вугілля 334. Внаслідок, він відноситься до VA статистичній групі та має наступні технологічні показники:
а) клас 3 (
= 14-20 %);
б) група 3 (індекс спучування > 4,0; індекс Рога > 45);
в) підгрупа 4 (показник спучування за методом Одибера-Арню – 50-140; тип коксу за методом Грей-Кінга д1 – д4 ).
Однією з найважливіших характеристик вугілля є і відбиткова здатність (R0 , %). Ця властивість поверхні вугілля відбивати ту або іншу кількість падаючого світла. Чисельні значення величини R0 представляє собою відношення інтенсивності світла, відбиваючого від дзеркальної площини полірованої поверхні шматка вугілля, до інтенсивності світла, падаючого на цю поверхню.
Відбивна здатність вугілля залежить від показників переломлення світла цього вугілля N та середовища NC , в якій виробляється вимірювання. Вона описується рівнянням Френеля:
.
Вимірювання виробляється відносно еталону – мінералу з відомою величиною відбивної здатності.
Величина відбивної здатності вугілля визначається по одному з петрографічних мікрокомпонентів, звичайно по вітриніту. Вона залежить від ступеню зрілості та є зовнішнім фізичним виразом комплексу складних перетворень вугілля в надрах Землі. Тому її використовують в якості параметру ступеню хімічної зрілості вугіль.
В той самий час, як показали дослідження, початі І. В. Єреміним та отримавши широкий розвиток в роботах американських, японських і європейських вчених, оцінка вугіль як сировини для коксування і навіть прогноз механічної міцності отриманого коксу можуть бути здійснені при використанні комплексу генетичних та технологічних параметрів, таких як ступінь метаморфізму (показник відображення вітриніту), петрографічний склад та спікливість (товщина пластичного шару або текучість по Гізелеру, або індекс вільного спучування ) .
Вугільна шихта – це суміш вугілля різних марок, які взяті в визначеній пропорції, для отримання коксу відповідної якості. Зараз коксують багатокомпонентні вугільні суміші.
При складанні вугільної шихти потрібно орієнтуватися на отримання коксу з заданими технічними характеристиками (зольністю, сірчистістю, міцністю і крупністю). Склад вугільної суміші повинен бути таким, щоб забезпечував необхідну повноту спікання, а в період переходу в пластичний стан – достатній і безпечний для кладки коксових печей тиск розпирання, який забезпечує утворення доброї структури і кусковатість коксу [1].
При складанні шихти потрібно враховувати розташування шахт, технологічну схему вуглепідготовчого цеху коксохімічного підприємства, можливості вуглеприйому та дозування вугілля, а також стану кладки коксових печей. Вміст вугілля в шихті залежить від властивостей окремих технологічних марок.
Газове вугілля, яке добувають в Донбасі, відноситься в основному до технологічної групи Г6, яка характеризується порівняно невеликою товщиною пластичною шару, великою кількістю виходу летких речовин і підвищеною пластометричною усадкою. Газове вугілля Г16 відрізняється від Г6 кращою спікливістю і більшою товщиною пластичного шару. Тому кокс в утворенні якого бере участь вугілля марки Г16 отримують більш міцніший ніж з участю вугілля Г6.
При самостійному коксуванні слабоспікливе газове вугілля не дає шматкового коксу. Газове вугілля середньої спікливості утворює порівняно мілкий кокс з невисокою механічною міцністю, а газове вугілля підвищеної спікливості – добре проплавлений легко подрібнюваний кокс. Кокс із газового вугілля має велику реакційну здатність.
Присутність газового вугілля в шихті підвищує кінцеву усадку коксового пирога і сприяє легкій видачі його із коксової камери, а також сприяє збільшенню виходу газу і хімічних продуктів і забезпечує найбільш високий коефіцієнт десульфації в процесі коксування. При підвищеному вмістові газового вугілля в шихті вихід коксу зменшується.
Жирне вугілля технологічної групи Ж21 є головним компонентом шихти. Його присутність в шихті забезпечує її високу спікливість і добру міцність коксу. Жирне вугілля має у = 25-35мм і добре коксується, але при підвищеному його вмісті в шихті кокс отримують тріщинуватий і дрібний.
Вугілля групи Ж13 по властивостям наближене до газового вугілля. Воно знижує поперечну тріщинуватість коксу, але при надлишковому вмісті в шихті сприяє збільшенню повздовжньої тріщинуватості.
При самостійному коксуванні вугілля марки Ж21 утворює добре проплавлений кокс невисокої міцності, вугілля групи Ж13 – мілкий, тріщинуватий, неміцний кокс. Жирне вугілля дає високий вихід смоли, бензолу, газу.
Коксове вугілля в шихті додає коксу високу механічну міцності і однорідну шматкуватість. Деяке вугілля марки К при коксуванні розвиває значний тиск розпирання, який небезпечний для цілісності коксових печей.
При самостійному коксуванні коксове вугілля дає великий рівномірний по шматковатості кокс високої міцності з незначною кількістю тріщин.