EA022518B1 - Method of coke producing for non-ferrous metals smelting - Google Patents

Abstract

The invention is used to produce coke for melting in shaft furnaces during production of the non-ferrous metals, in particular, during nickel production. Improved physical and chemical properties of coke suitable for use in production of non-ferrous metals are provided due to a coking additive made of crude oil cracking waste. The coking additive with a sulphur content of 3.5-4.5% of the additive weight is mixed with coal concentrates of gaseous caking coals, gaseous caking lean coals, gas coals, coke low-caking coals at components ratio, wt.%: coking additive 50-70; coal charge 30-50.

Description

Изобретение относится к коксохимическому производству, может быть применимо при получении кокса для плавки в шахтных печах при производстве цветных металлов, в частности при производстве никеля.The invention relates to coke production, may be applicable in the preparation of coke for smelting in shaft furnaces in the production of non-ferrous metals, in particular in the production of nickel.

Известен способ подготовки к коксованию угольной шихты по авторскому свидетельству СССР № 1778137, С10В 57/04, 1992. Шихта состоит из жирных, коксовых, газовых и отощенно-спекающихся углей. Для повышения механической прочности кокса шихту разделяют на классы по крупности и к выделенным классам добавляют в качестве органической добавки нефтяные продукты с определенным выходом летучих веществ. Недостатком является сложность технологии, невысокое качество кокса.There is a method of preparation for the coking of coal charge according to the author's certificate of the USSR No. 1778137, C10B 57/04, 1992. The mixture consists of fat, coke, gas and lean-sintering coal. To increase the mechanical strength of coke, the charge is divided into size classes and petroleum products with a certain yield of volatile substances are added to the selected classes as an organic additive. The disadvantage is the complexity of the technology, the low quality of coke.

Известен способ получения кокса по патенту СССР № 1151215, С10В 57/04, 1983. В способе получения кокса, заключающемся в смешении угольной шихты с добавкой и коксовании полученной смеси в качестве добавки используют алюминий. Недостатком является то, что высокая степень выделения водорода вследствие присутствия алюминия способствует удалению серы. Содержание серы в коксе недостаточно для получения с его помощью цветных металлов.A known method for producing coke in the USSR patent No. 1151215, СВВ 57/04, 1983. In the method for producing coke, which consists in mixing the coal charge with the additive and coking the mixture obtained, aluminum is used as an additive. The disadvantage is that a high degree of hydrogen evolution due to the presence of aluminum contributes to the removal of sulfur. The sulfur content in the coke is not enough to produce with it non-ferrous metals.

В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран способ получения кускового кокса из неспекающегося или слабоспекающегося каменного угля по авторскому свидетельству СССР № 920066, С10Ь 5/10, 1976. Способ включает измельчение каменного угля, перемешивание его со связующим веществом, брикетирование смеси. В качестве связующих веществ используют высококипящие и асфальтосодержащие продукты дегтя и нефти и каменноугольный деготь. Недостатком являются невысокие физические и физико-химические свойства получаемого кокса, состав кокса, не позволяющий обеспечить необходимые условия при производстве никеля, ферросплавов, меди.As the closest analogue to the claimed technical solution, a method of obtaining lump coke from uncooking or low-caking coal was selected according to USSR author's certificate No. 920066, CL 5/10, 1976. The method includes grinding coal, mixing it with a binder, and briquetting the mixture. High-boiling and asphalt-containing products of tar and oil and coal tar are used as binders. The disadvantage is the low physical and physico-chemical properties of the produced coke, the composition of coke, which does not allow to provide the necessary conditions for the production of nickel, ferroalloys, copper.

Технической задачей является повышение эксплуатационных характеристик получаемого кокса.The technical challenge is to improve the performance characteristics of the resulting coke.

Техническим результатом является повышение физико-химических свойств кокса при обеспечении возможности использования его в производстве цветных металлов.The technical result is to increase the physico-chemical properties of coke while ensuring the possibility of its use in the production of non-ferrous metals.

Технический результат обеспечивается тем, что в способе получения кокса для выплавки цветных металлов, включающем смешение угольной шихты с коксующей добавкой и коксование полученной смеси, согласно изобретению в качестве коксующей добавки используют отходы крекинга нефти с содержанием серы 3,5-4,5 мас.% добавки, в состав угольной шихты входят угольные концентраты газовых жирных углей, газовых жирных отощённых углей, газовых углей, коксовых слабоспекающихся углей при соотношении компонентов в смеси, мас.%: коксующая добавка 50-70, угольная шихта 30-50.The technical result is ensured by the fact that in the method for producing coke for smelting non-ferrous metals, which includes mixing the coal charge with a coking additive and coking the mixture obtained, according to the invention, oil cracking waste with a sulfur content of 3.5-4.5 wt.% Is used as a coking additive. additives, the coal charge contains coal concentrates of gas fat coal, gas fat lean coal, gas coal, coke low-caking coal with a ratio of components in the mixture, wt.%: coking additive 50-70, coal coal HTA 30-50.

Технический результат достигается за счет того, что коксующая добавка имеет нефтяное происхождение, добавка состоит из отходов крекинга нефти, в частности из гудронов - остатков бикрекинга, и занимает основную массовую часть в смеси для получения кокса 50-70 мас.%. Тяжелые отходы крекинга нефти используют в качестве добавки после их дополнительной обработки.The technical result is achieved due to the fact that the coking additive is of petroleum origin, the additive consists of waste oil cracking, in particular of tars - biccracking residues, and occupies the main mass fraction in the mixture to obtain coke 50-70 wt.%. Heavy waste oil cracking is used as an additive after their additional processing.

Содержание серы в такой добавке составляет 3,5-4,5%. Содержание серы в получаемом коксе составляет 2,5% против 0,6 в металлургическом коксе, что делает его пригодным для производства цветных металлов.The sulfur content in this additive is 3.5-4.5%. The sulfur content in the resulting coke is 2.5% versus 0.6 in metallurgical coke, which makes it suitable for the production of non-ferrous metals.

Низкое содержание золы в коксующей добавке менее 1% снижает зольность кокса на 5-6%, за счет чего увеличивается содержание углерода в коксе и повышается его теплотворная способность. Зольность получаемого кокса 6,5-8% по сравнению с доменным коксом 11-13%. За счет этого содержание углерода в получаемом коксе выше, чем в металлургическом на 4-5% и более. Повышенная теплотворная способность кокса улучшает технические показатели плавки никеля в шахтных печах.Low ash content in the coking additive less than 1% reduces the ash content of coke by 5-6%, due to which the carbon content in the coke increases and its calorific value increases. The ash content of the produced coke is 6.5–8% compared with domain coke 11–13%. Due to this, the carbon content in the produced coke is higher than in the metallurgical one by 4-5% or more. The increased calorific value of coke improves the technical performance of nickel smelting in shaft furnaces.

Содержание коксующей добавки 50-70 мас.% обеспечивает максимальное качество кокса по прочностным показателям при обеспечении не затрудненного выхода коксового пирога из печи для коксования. При данном процентном содержании коксующей добавки летучие вещества в горючей массе кокса составляют 25-26%, толщина пластического слоя шихты (Υ) составляет 14-15 мм, что обеспечивает нормальный выход кокса из печи для коксования. Летучие вещества в нефтяной коксующей добавке представляют собой нескоксовавшиеся углеводороды, характеризующиеся высокой ароматичностью, термостойкостью и способностью образовывать жидкую фазу при нагревании. Чем больше содержание летучих веществ в коксующей добавке, тем больше содержание в ней таких углеводородов, повышающих её термопластические свойства, такие как спекаемость и температурный интервал пластического состояния.The content of the coking additive 50-70 wt.% Provides the maximum quality of coke in terms of strength indicators while ensuring not difficult exit of the coke cake from the furnace for coking. With this percentage of coking additive, volatile substances in the combustible mass of coke are 25-26%, the thickness of the plastic charge layer (Υ) is 14-15 mm, which ensures the normal output of coke from the furnace for coking. Volatile substances in a petroleum coking additive are non-coking hydrocarbons characterized by high aromaticity, heat resistance, and the ability to form a liquid phase when heated. The higher the content of volatile substances in the coking additive, the greater the content of such hydrocarbons in it, which increase its thermoplastic properties, such as sintering and the temperature range of the plastic state.

Коксующая добавка в процессе коксования за счет высокого температурного интервала пластичности улучшает прочностные качества кокса по показателям М25, М40, М10. Получаемый кокс имеет механическую прочность М25 82-86%, что является оптимальным для плавильных печей производства цветных металлов, имеющих малый объем.The coking additive in the coking process due to the high temperature range of plasticity improves the strength properties of coke in terms of M25, M40, M10. The resulting coke has a mechanical strength of M25 82-86%, which is optimal for smelting furnaces producing non-ferrous metals having a small volume.

Послереакционная способность (горячая прочность) кокса С8К - 60-63% обеспечивается за счет высокого значения показателя отражения витринита в коксующей добавке. Показатель отражения витринита Ко равен 1,8-2,4%, тогда как уголь марки К, аналогичный применяемой добавке по показателям технического анализа, имеет показатель отражения витринита К₀ = 1,15-1,18%.Post reactivity (hot strength) of coke C8K - 60-63% is provided due to the high value of the vitrinite reflection index in the coking additive. Vitrinite reflectance Co is 1.8-2.4%, while coal of K, similar additive used for technical analysis indicators has a vitrinite reflectance K ₀ = 1,15-1,18%.

Все компоненты угольной шихты - концентраты газовых жирных углей, газовых жирных отощённых углей, газовых углей, коксовых слабоспекающихся углей имеют низкую технологическую ценность. Однако за счет смешения с коксующей добавкой получают кокс с содержанием данных угольных концентратов, имеющий высокие прочностные свойства. При высокой послереакционной способности О8К,All components of coal charge - concentrates of gas fat coal, gas fat lean coal, gas coal, coke low-caking coal have low technological value. However, due to mixing with the coking additive, coke is obtained with the content of these coal concentrates having high strength properties. With a high post-reaction capacity of O8K

- 1 022518 так называемой горячей прочности, реакционная способность ОК1 получаемого кокса такая же низкая, как и у обычного металлургического кокса, что важно для плавильных агрегатов производств никеля, ферромарганца, меди и ее сплавов.- 1 022518 of the so-called hot strength, the reactivity of OK1 of the produced coke is as low as that of conventional metallurgical coke, which is important for smelting plants producing nickel, ferromanganese, copper and its alloys.

Способ получения кокса для выплавки цветных металлов осуществляют следующим образом.The method of producing coke for smelting non-ferrous metals is as follows.

Коксующую добавку и угольные концентраты выгружают через вагоноопрокидыватель с боковой выгрузкой, системой ленточных конвейеров подают на укладчик-заборщик роторный для выгрузки и усреднения на открытом складе угля. Усреднение коксующей добавки на укладчике-заборщике роторном производят в автоматическом режиме по схеме шеврон-трапеция или фронтальный надвиг. Проводят контроль сыпучей массы для обеспечения однородной спекаемости и стабильного содержания летучих веществ путем отбора проб и проведением соответствующих анализов. Усредненную коксующую добавку с открытого склада угля при помощи укладчика-заборщика роторного системой ленточных конвейеров загружают в бункеры по 1000 т. Из бункеров производят дозировку компонентов шихты. Заданное процентное содержание коксующей добавки 50 мас.% и 50 мас.% угольных концентратов обеспечивают весовыми дозаторами. Далее дробят смесь до требуемого помола кл. 0-3 мм и системой ленточных транспортеров подают в угольную башню коксового цеха. Шихту из угольной башни посредством загрузочного вагона загружают в коксовые печи с объемом камер 30,9 м³. Период коксования печей задают в интервале 24-28 ч. Температурный и гидравлический режимы коксования подбирают и регулируют под шихту получаемого кокса для выплавки цветных металлов. Температуру в простенках печей устанавливают и поддерживают регулированием на 15-20°С ниже, чем для доменного кокса при таком же периоде коксования печей. После выдачи и тушения кокса производят его сортировку по обычной схеме: системой ленточных транспортеров направляют на грохочение, а затем в бункеры кокса. Перед погрузкой спецкокса из бункеров в ж/д вагоны производят дополнительное грохочение на специально установленных под бункерами кокса грохотах на ситах с размером ячеек 30 мм.The coking additive and coal concentrates are discharged through a side dumper wagon tipper, a belt conveyor system is fed to a rotary stacker for unloading and averaging in the open coal storage. Averaging of the coking additive on the rotary stacker-intake is done automatically according to the chevron-trapezium or front thrust scheme. The bulk solids are monitored to ensure uniform sintering and a stable content of volatile substances by sampling and conducting appropriate analyzes. The averaged coking additive from an open coal warehouse using a rotary stacker-collector belt conveyor system is loaded into bins of 1000 tons. From the bins produce the dosing of the charge components. The specified percentage of coking additive 50 wt.% And 50 wt.% Coal concentrates provide weight dispensers. Next, crush the mixture to the desired grinding cl. 0-3 mm and the belt conveyor system are fed to the coal tower of the coke workshop. The mixture from the coal tower through the boot car is loaded into a coke oven with a chamber volume of 30.9 m ³ . The period of coking of furnaces is set in the range of 24-28 hours. The temperature and hydraulic modes of coking are selected and adjusted under the charge of the obtained coke for smelting non-ferrous metals. The temperature in the walls of the furnaces is set and maintained by regulation 15-20 ° C lower than for the blast-furnace coke during the same period of coking of the furnaces. After the coke has been dispensed and quenched, it is sorted according to the usual pattern: a system of belt conveyors is sent to screening, and then to the coke bins. Before loading the special coke from bunkers to railway wagons, additional screening is performed on screens that are specially installed under coke bins on sieves with a cell size of 30 mm.

Дренажная способность полученного кокса для шлаков при плавке выше, чем металлургического кокса, произведенного только из углей. Поэтому распределение продуктов плавки в плавильном агрегате при фильтрации эффективнее на данном коксе, чем на металлургическом коксе. Общее время плавления и фильтрации в 2-3 раза ниже на полученном коксе по сравнению с металлургическим коксом. Это имеет большое значение при процессах плавки в шахтных печах и печах малого объема, т.к. позволяет увеличить производительность таких печей и снизить расход кокса на тонну продукта плавки. Снижение расхода кокса обусловлено именно улучшением физико-химических свойств кокса: более высокой теплотворной способностью, повышенной плотностью, повышенным средним размером кусков кокса и, следовательно, меньшей поверхностью горения и реакционной способностью. Низкая реакционная способность кокса благоприятна для шахтной плавки агломерата из окисленных руд.The drainage capacity of the produced coke for slag during smelting is higher than that of metallurgical coke produced only from coal. Therefore, the distribution of smelting products in the smelting unit during filtration is more efficient on this coke than on metallurgical coke. The total melting and filtering time is 2-3 times lower on the coke produced compared with metallurgical coke. This is of great importance in smelting processes in shaft furnaces and furnaces of small volume, since allows you to increase the productivity of such furnaces and reduce coke consumption per ton of product smelting. The reduction in coke consumption is due precisely to the improvement of the physicochemical properties of coke: a higher calorific value, increased density, an increased average size of the coke pieces and, consequently, a smaller burning surface and reactivity. The low reactivity of coke is favorable for the smelting of sinter from oxidized ores.

Получаемый для выплавки цветных металлов кокс имеет следующие технические показатели и характеристики:The coke obtained for smelting non-ferrous metals has the following technical indicators and characteristics:

Показатели качества Quality indicators Кокс доменный Coke domain Кокс, получаемый заявляемым способом Coke produced the claimed method Влага, XV. % Moisture, XV. % 6,0 6.0 5,2 5.2 Зольность, А, % Ash content, A,% 12,5 12.5 6,8 6.8 Сера, 8, % Sulfur, 8,% 0,6 0.6 2,8 2.8 Прочность, М25,% Strength, M25,% 82,0 82.0 85,6 85.6 Горячая прочность, С5К., % Hot strength, S5K.,% 55,0 55.0 62,3 62.3 Реакционная способность, СК1, % Reactivity, CK1,% 30,7 30.7 30,4 30.4

При заявляемом способе получения кокса для выплавки цветных металлов значительно снижаются затраты на его производство за счет применения определенных марок углей и нефтяной коксующей добавки, вследствие чего улучшаются технико-экономические показатели при производстве никеля, ферросплавов, меди.When the claimed method of obtaining coke for smelting non-ferrous metals significantly reduces the cost of its production through the use of certain grades of coal and petroleum coking additives, resulting in improved technical and economic indicators in the production of nickel, ferroalloys, copper.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ получения кокса для выплавки цветных металлов, включающий смешение угольной шихты с коксующей добавкой и коксование полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве коксующей добавки используют отходы крекинга нефти с содержанием серы 3,5-4,5 от массы добавки, в состав угольной шихты входят угольные концентраты газовых жирных углей, газовых жирных отощённых углей, газовых углей, коксовых слабоспекающихся углей при соотношении компонентов в смеси, мас.%: коксующая добавка 50-70, угольная шихта 30-50.A method of producing coke for smelting non-ferrous metals, which includes mixing the coal charge with a coking additive and coking the mixture, characterized in that the coking additive uses waste oil cracking with a sulfur content of 3.5-4.5 by weight of the additive, the composition of the coal charge Coal concentrates of gas fat coal, gas fat lean coal, gas coal, coking low-caking coal with a ratio of components in the mixture, wt.%: coking additive 50-70, coal charge 30-50.