CS199641B2 - Coke in the form of briquettes and method of making the same - Google Patents

Description

Vynález se týká briketovaného koksu a způsobu jeho výroby.

Poptávka po koksu vhodném k použití ve vysoké pecí se neustále zvyšuje úměrně se zvyšováním výroby surového železa v celém světě. Vysokopecní koks tvoří ve vysoké peci redukční činidlo, dále zdroj tepla a nosný materiál, který nese vrstvy rudy a musí mít dostatečnou propustnost, takže koks hraje podstatnou úlohu při výrobě surového železa ve vysoké peci. Protože je nezbytné, aby ve vysoké peci mohl vsázkou procházet vítr, musí mít vrstva koksu dostatečnou pevnost, aby unesla tlak celé náplně rudy, a bubnový index, který udává množství koksu s velkým rozměrem a zjišťuje se na specifikovaném sítu po zkoušce v rotačním bubnu.

Pro výrobu koksu s dostatečnou pevností se používá spékavého uhlí, které se může smíchat s obyčejným uhlím v množství, jež není nižší než určitá daná hodnota. Výroba spékavého uhlí je však omezena jak místně, tak kvantitativně, takže spékavé uhlí je ve srovnání s ostatními druhy uhlí drahé. Zejména při panující ropné krizi vzrostla značně cena spékavého uhlí, kterého se v důsledku toho dováží podstatně menší množství. Následkem toho mají výrobci surového železa velké obtíže při získávání potřebného množství spékavého uhlí pro výrobu koksu. Proto hrozí nebezpečí, že se zhorší jakost koksu a tím nepříznivě ovlivní provoz vysokých pecí. Navíc se předpokládá, že ve velmi blízké budoucnosti budou všechny zdroje spékavého uhlí vyčerpány.

Za těchto okolností se dostal do popředí způsob výroby koksu z obyčejného uhlí, tedy z uhlí obsahujícího menší množství pojivá než spékavé uhlí, a tento pokus měl částečný úspěch v aplikaci na vysoké pece.

V rámci těchto pokusů o nahrazení spékavého uhlí jako suroviny pro koks obyčejným uhlím se vyrábí tzv. briketovaný koks, při jehož výrobě se smíchá obyčejné uhlí s určitým množstvím smoly, asfaltu a dehtu, potom se směs briketuje pod tlakem na daný tvar a karbonizuje za účelem koksování. Briketovaný koks má pevnost srovnatelnou s běžným koksem, avšak má následující nevýhody: hustota náplně briketovaného koksu ve vysoké peci je větší než obyčejného koksu, takže je větší i jeho sypná váha; to má za následek zmenšení tloušťky vrstvy koksu při jeho stejném množství a zmenšení mezer mezi jednotlivými briketami. V důsledku toho se zhorší propustnost koksového lože, což .piá za následek zvětšení poklesu tlaku dmíchaného větru a nestabilní provoz vysoké pece. Mimoto má

199841

I briketovaný koks hladký povrch, takže · tření mezi jednotlivými zrny je malé a koks klůuže rychle do· střední části vrstvy rudy v peci. Tím se koksová vrstva segreguje , nebo ruda vnikne mezi zrna koksu a vytvoří směsnou vrstvu koksu a rudy, která zhorší propustnost koksu.

Jedno· ze zdokonalení spojených s výrobou briketovaného koksu je popsáno v americkém patentovém spisu č. 3 725 038, který se týká způsobu výroby polygonálního koksu v koksovacích komorách, přičemž tento koks je použitelný pro vysoké pece. Polygonální koks však nemá potřebnou propustnost pro vzduch a způsobuje velký pokles tlaku. Kromě toho spočívá způsob výroby polygonálního koksu v lisování pelet ze spékavého uhlí a v koksování těchto pelet, zatímco postup výroby briketovaného koksu používá obyčejného uhlí smíchaného s pojivém jako je smola, asfalt a dehet, načež se směs pod tlakem briketuje a koksuje. Jak již bylo uvedeno, je velice obtížné získat dostatečná množství spékavého uhlí, takže uvedený způsob výroby polygonálního koksu není nijak slibný z hlediska materiálové základny.

Účelem vynálezu je odstranit nedostatky běžného· briketovaného koksu · vhodného· pro vysoké pece.

Předmětem vynálezu · je briketovaný koks s vlastnostmi vhodnými pro ' vysokopecní provoz, zejména se zvýšenou propustností pro plyny, stejnoměrností tloušťky vrstvy v peci a s vysokým povrchovým třecím odporem; podstata vynálezu spočívá v tom, že briketovaný koks má kromě vlastních lisovaných ploch nejméně jednu uměle vytvořenou lomovou plochu, ' přičemž jeho velikost zrna je 25 až 60 mm.

Uměle vytvořená lomová plocha způsobuje, že jednotlivá zrna koksu podle vynálezu mají velkou třecí plochu a tedy velký třecí odpor, který působí proti vzájemnému pohybu zrn, takže 'koks je srnovatelný s drahým vysokopecním koksem vyrobeným ze spékavého koksového uhlí. Poněvadž zrna koksu · je nepravidelná, je jeho sypná hustota menší a tloušťka vrstvy ve vysoké peci větší; poněvadž vrstva koksu má' velké množství · dutin mezi nepravidelnými zrny, propouští redukční plyny a současně zmenšuje úbytek tlaku ve vysoké peci. Množství koksu, které 'spadává doprostřed vysoké pece, je· nepatrné, takže vrstva ' koksu si udržuje stejnoměrnou tloušťku a nemísí se s vrstvou rudy, což zabraňuje spečení vsázky.

Způsob výroby briketovaného· koksu, při kterém se k uhlík běžného druhu přidá pojivo, uhlí se tlakem slisuje · a brikety se koksují, spočívá podle vynálezu v tom, že koksované brikety o výchozí velikosti 60 až 120 mm se drtí a následujícím ' prosátím rozdrceného · briketovaného koksu se vytřídí zrna požadované velikosti v rozmezí 25 až 60 milimetrů. '

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s výkresy, kde obr. 1 znázorňuje schematicky způsob výroby známého briketovaného koksu, obr. 2 znázorňuje způsob výroby drceného briketovaného koksu podle vynálezu, obr. 3 ukazuje v perspektivním pohledu tvar drceného· briketovaného koksu · podle vynálezu, obr. 4 je přístroj k měření sypného úhlu koksu, obr. 5 je přístroj · k měření úbytku tlaku koksového lože, obr. 6' je diagram znázorňující vztah mezi povrchovou · rychlostí Up a . úbytkem· tlaku na jednotku vrstvy lože Δ ' P/L ke srovnání propustnosti drceného · briketovaného koksu s polygonálním ' koksem, obr. 7 znázorňuje . vztah mezi indexem K odporu proti proudění plynu a velikostí zrn Dp různých druhů koksu a obr. 8 ukazuje vztah mezi indexem K odporu proti proudění plynu a velikostí zrn Dp různých druhů rudy.

Jak již bylo uvedeno, je účelem· · vynálezu rozřešení problémů spojených s briketovaným koksem a ovlivňujících · nepříznivě provoz vysoké pece.

Briketovaný koks se vyrábí (obr. 1) tak, že surovina ze zásobníku 20 se rozemletá vede do předehřívací pece 21 a z ní do míchačky 22. Promíchaná surovina pak přichází do briketovacího lisu 23 a syrové brikety se koksují v koksovací peci 24.

Při výrobě drceného koksu podle vynálezu se postupuje' stejným způsobem, v brlketovacím lise 23 se však lisují podstatně větší syrové brikety o velikosti 60 až 120 mm, které se koksují v koksovací peci 24 a poté, drtí v drtiči 25 na zrna s nejméně jednou nepravidelnou lomovou plochou. Drcený koks se pak třídí na sítě na zrna s velikostí 25 až 60· mm.

Jak bylo ' uvedeno, je velikost surových briket v rozmezí 60 až 120 mm. Dolní hranice 60. mm byla zvolena proto, aby rozdrcené brikety měly nepravidelné tvary a měly různé vyduté a vypuklé plochy. Horní hranice 120 mm pro· brikety před koksováním byla zvolena s přihlédnutím k výrobním možnostem, zejména pokud jde o zdroje · tlaku a o zařízení potřebná pro výrobu . briket. Výhodné rozmezí velikosti koksových briket před drcením · je 60 až 80· mm.

Velikost zrn rozdrceného briketovaného koksu leží · v rozmezí 25 až 60 mm. Jsou-li totiž rozdrcená zrna menší ' než 25 mm, zhoršuje se propustnost pro . plyny, zatímco horní hranice 60 mm bere v úvahu velikosti zrn briketovaného koksu, kterého se nyní používá ve vysokých pecích. Výhodná velikost rozdrcených zrn briketovaného koksu podle· vynálezu leží v rozmezí 40 až 45 mm.

Produktivita při · výrobě ' briketovaného koksu závisí na výkonu briketovacího· stroje. Protože briketovaný koks podle vynálezu má větší velikost jednotlivých briket než dosavadní briketované a tvarované koksy, lze výkon stroje podstatně zvětšit. Obr. 3 ukazuje vlevo tvar polygonálního koksu a vpravo· tvar briketovaného rozdrceného koksu, který sestává z ' tvarovaných ploch a lomových ploch, přičemž lomové plochy jsou nepravidelné a mají vypouklé ’a vyduté tvary. Tím se zvětšuje tření mezi jednotlivými zrny drceného koksu, který se v důsledku toho chová podobně jako obyčejný vysokopecní koks. Nepravidelnost tvaru drceného koksu vede ke snížení sypné hmotnosti a ke zvýšení tloušťky koksové vrstvy, což má za následek zlepšenou propustnost koksové vrstvy a snížený úbytek tlaku ve vysoké peci. ,

Drcený · briketovaný .koks podle vynálezu má chování srovnatelné s běžným koksem, slouží jako jeho· náhrada a zajišťuje· účinný a stabilní provoz ve vysoké peci. Protože způsob výroby koksu podle vynálezu navazuje na dosavadní způsoby a doplňuje je pouze. drcením a tříděním vyrobených briket, lze jej provádět velice jednoduše a hospodárně.

Výhody, které přináší · drcený briketovaný koks podle vynálezu, spočívají v tom, že tloušťka vrstvy koksu je naprosto stejnoměrná, protože množství koksu spadávající ke středu · vysoké pece je značně · menší v důsledku zvětšení sypného úhlu koksu. Koksová vrstva je dobře propustná, protože mezi zrny koksu je v důsledku jejich nepravidelného tvaru dostatečné množství mezer a dutin. Mimoto má vrstva koksu dobrou soudržnost, protože jednotlivé . kusy drceného· koksu působí na sousední kusy vysokým třením, takže koks se nesmíchá s vrstvou rudy.

Tyto· výhody vynálezu jsou podepřený výsledky zkoušek.

Sypný úhel:

Pomocí zkušebního přístroje podle obr. 4 byly měřeny sypné úhly Θ. Výsledky zkoušek ukázaly sypné úhly 0 běžného briketovaného koksu v rozmezí 35 až 38°, zatímco drcený briketovaný koks · podle vynálezu má zvětšený sypný úhel 45°, který je srovnatelný s běžným koksem. Tento úhel je velice podobný úkazu spojenému s úpravou rudy; sypný úhel rozdrcených kulových rudných pelet leží totiž v rozmezí 40 až 47°, naproti tomu sypný úhel nerozdrcených pelet leží v rozmezí 33 až 37°. Zvětšený sypný úhel drcených pelet odpovídá sypnému úhlu rudného aglomerátu, který je asi 45°. Kromě toho byly prováděny zkoušky z polygonálním · koksem podle uvedehého amerického· patentu č. 3 725 038. Podle způsobu popsaného v tomto· patentu se koks vytvarovaný do kulového tvaru převede na polygonální tvar broušením smirkovým papírem. Takto· vyrobený polygonální koks · má sypný úhel 38“, který je srovnatelný s briketovaným koksem.

Sypná hmotnost koksu · v peci:

Tabulka 1 udává syipnou hmotnost · koksu ve vysoké peci. Oproti briketovanému koksu je sypná hmotnost v důsledku rozdrcení koksu značně nižší, přičemž dutiny v koksovém loži se · úměrně zvětší. Polygonální koks má tvar mnohostěnů a tvary jeho zrn jsou v podstatě stejné, takže polygonální koks nasypaný do vysoké pece,vytvoří velice,· hustou vrstvu, která má velkou sypnou hmotnost a malé dutiny mezi zrny.

Tabulka 1 — Měření sypné hmotnosti

Typ koksu	Sypná hmotnost kg/m3
briketovaný koks	617
drcený briketovaný koks
rozdrcený na dva kusy	550
12,7 až 15,9 mm	529
11,1 až 9,52 mm	511
polygonální koks	747
obyčejný koks	497

' Propustnost:

Propustnost koksu byla · měřena zkušebním zařízením podle obr. 5. Věž 6 s náplní zkoušeného koksu je v horní části spojena s · cyklónem 10 a v dolní · části do ní ústí potrubí 11 ž výstupu Rootsova dmychadla 1, opatřené regulačním ventilem 2. Za regulačním ventilem 2 je v potrubí· 11 zařazen úsek 5 s průtokoměrem 4 k měření protékajícího množství plynu. Za ústím potrubí 11 je ve věži 6 upraven usměrňovač 7 proudění. Před náplní a za náplní jsou · ve stěně věže 6 tlakové! kohouty 8 · propojené trubkou, v níž je zapojen manometr 9 k měření úbytku tlaku v náplni. Do potrubí -11 ústí před regulačním ventilem 2 potrubí s · obtokovým ventilem 3.

Obr. 6 znázorňuje získané výsledky a ukazuje vztah mezi povrchovou rychlostí Up, to · znamená rychlostí proudění plynu, a úbytkem · tlaku na jednotku vrstvy · koksu Δ P/L. Na diagramu značí tečky průměrnou velikost zrn drceného . koksu rovnou 10,3 mm, kroužky velikost · 14,2 mm, trojúhelníky velikost 34,6 mm a křížky znamenají polygonální koks s průměrnou velikostí zrn

11,9 mm.

Výsledky ukazují, že čím menší je velikost zrn drceného · briketovaného koksu, tím větší je úbytek · tlaku. Mimoto se ukázalo, že u polygonálního koksu při stejné velikosti zrn dochází k většímu úbytku tlaku než u drceného· briketovaného koksu podle vynálezu.

Výsledky zkoušek lze shrnout v následující rovnici:

K - ^AP

L . u_F°·¹³. ρΛ. Up>-87 ’ . ' kde

K je index odporu proti průtoku plynu (jednotky MKSj,

P je úbytek tlaku (mm HaO),

L je tloušťka koksové vrstvy (m), u_F je viskozita plynu (kg/m . s²), σ_Ρ je hustota plynu (kg/m3), ,

Up je povrchová rychlost · (m/s).

Obr. 7 znázorňuje vztah mezi indexem K odporu proti průtoku plynu a velikostí zrn koksu, přičemž čím je menší tento index K, tím lepší je.· propustnost. V diagramu tečky znamenají drcený briketovaný koks podle vynálezu, kroužky briketovaný koks, křížky polygonální koks a trojúhelníčky . běžný koks. . Pokusy bylo· potvrzeno, že propustnost drceného briketovaného koksu je nepatrně menší než u běžného koksu, avšak větší než běžného briketovaného koksu a polygonálního koksu, takže koks podle vy nálezu má . propustnost ležící velice blízko propustnosti běžného· koksu. Tento vztah je velice podobný jako u upravené rudy, jak ukazuje obr. . 8, kde tečky značí kulové pelety, kroužky drcené. pelety a křížky aglomeráty. To· znamená, že pelety daného určitého· tvaru, · které jsou rozdrceny, mají propustnost pro proudění plynu ležící mezi propustností aglomerátu a pelet, tedy lepší než propustnost pelet daného, například kulového tvaru.

Claims (2)

1. Briketovaný koks s vlastnostmi vhodnými pro vysokopecní provoz, zejména se zvýšenou propustností pro plyny, stejnoměrností tloušťky vrstvy v peci a s vysokým povrchovým třecím odporem, vyznačený tím, že má kromě vlastních lisovaných ploch nejméně jednu uměle vytvořenou lomovou plochu, přičemž jeho velikost zrna je 25 až 80 mm.

u

2. Způsob výroby briketovaného koksu podle bodu 1, při kterém se k uhlí běžného druhu přidá pojivo, uhlí se . tlakem slisuje a brikety se koksují, vyznačený tím, že koksované brikety o výchozí velikosti 80 až 120 mm se drtí a následujícím přesátím rozdrceného briketovaného koksu se vytřídí zrna požadované velikosti v rozmezí 25 až 80 mm.