Термохимический способ окускования дисперсных материалов

Мелкозернистый буроугольный полукокс, получаемый из углей Канско-Ачинского бассейна по технологиям, разработанным фирмой «Сибтермо», характеризуются невысоким содержанием серы (0,3-0,5) %, и минеральных включений (5-10 %), низкой температурой воспламенения (150-200 0С), повышенной химической активностью. При несомненных достоинствах по отмеченным качественным показателям малые крупность и плотность насыпной массы порождают проблему создания специальных видов железнодорожного транспорта для поставки крупнотоннажным потребителям мелкозернистого углеродистого продукта. Кроме того, для некоторых металлургических и химических процессов (производство ферросплавов, фосфора, карбида кальция и др.) требуется углеродистый восстановитель с аналогичными свойствами, но более крупной кусковатости.

Одной из широко известных технологий окускования мелкозернистых материалов является брикетирование со связующим.

Для получения бездымного бытового топлива можно использовать традиционную технологию брикетирования со связующим.

Однако следует отметить, что на сегодняшний день имеется ограниченное количество связующих веществ, приемлемых для промышленного использования: нефтебитум, меласса, лигно-сульфонаты, гораздо реже жидкое стекло и совсем редко цемент. Ни один из этих материалов не обеспечивает универсально положительного решения с точки зрения потребительских свойств конечного продукта. Кроме, того, по данным ВУХИНа на получение прочных брикетов из буроугольного полукокса из-за высокой пористости расходуется связующего в 1,5-2 раза больше, чем при брикетировании угля.

Нами по заказу фирмы «Сибтермо» разработан способ химико-термического окускования буроугольного полукокса с получением углерод-углеродных композитов.

Его принцип заключается в следующем.

Полукокс, выходящий из реактора с температурой 700-8000С, выполняет функцию твердого теплоносителя для нагрева в специальном смесителе коксующегося угля до температуры максимального размягчения пластической массы. Соотношение компонентов для достижения поставленной задачи рассчитывается на основе совместного решения уравнений материального и теплового баланса смесителя.

Для получения композитов была создана экспериментальная установка, использовалась смесь: БПК «Сибтермо» (класс 0-3 мм) — 70 %, концентрат ГЖ (смесь углей марок Г и Ж) Кузнецкой ЦОФ крупностью 3-0 мм, толщиной пластического слоя 24 мм.) — 30 %.

Запасы углей этих марок в Кузнецком, Якутском и Улугхемском угольных бассейнах весьма значительны.

Температура нагрева БПК был задана на уровне 8000С, что соответствует возможностям технологии «Сибтермо».

При непосредственном контакте твердого теплоносителя с углем нагрев происходит в высокоскоростном режиме, что, как известно, приводит к значительному снижению газообразования, увеличению выхода нелетучих жидкоподвижных продуктов.

Реактор с навеской буроугольного полукокса (БПК) (35 г) помещали в шахтную электропечь, где осуществляли ее нагрев до 800 0С. По достижении этой температуры в микрореактор засыпали концентрат ГЖ (15 г) и осуществляли его перемешивание с полукоксом в течение 30-40 секунд. Скорость нагрева угля составляла 700-800 0/мин.

За этот промежуток времени происходило падение температуры смеси с 800 до 550 0С. При этом, отмечалось непродолжительное сильное газовыделение в интервале температур от 800 0С до 6000С и незначительное газовыделение в интервале температур от 6000С до 5500С. При дальнейшем падении температуры смеси ниже 5500С газовыделение полностью прекращалось. Затем полученную смесь перегружали в предварительно обработанную изнутри графитовой смазкой обогреваемую матрицу (температура матрицы 330-360 0С). На высыпанную смесь сразу же ставили пуансон, и после изотермической выдержки в течение 20-30 сек. матрицу помещали на платформу машины сжатия. Применяемое давление на матрицу — 100 кН. Конечная температура смеси, при загрузке в матрицу и время необходимое для получения готовой формовки составляли 410-430 0С и 120 секунд соответственно.

Выданный из матрицы композит охлаждали в слое песка до температуры окружающей среды. Потеря по массе композита от первоначальной массы смеси (50 грамм) усреднено составляла 14,0 %. Полученные композиты испытывали на прочность согласно ГОСТ 21289-75 на машине для испытания на сжатие ИП-6012-1000-1. Прочность на сжатие 85 кг/см2.

Результаты наших исследований а также работы, проведенные ранее в Институте горючих ископаемых (ИГИ) и Днепропетровском металлургическом институте (ДМетИ) позволяют предположить, что принцип термохимического окусковывания углерод-углеродных материалов может быть также применен в производстве минерально-углеродных композитов для использования в качестве компонентов шихты материалов в различных металлургических и химических процессах.

Приглашаем к сотрудничеству всех желающих.

Дата публикации: 13.02.2012

Похожие записи:

• Технология получения специальных материалов для производства электроугольных изделий и огнеупорных масс
• Проблема целесообразности смещения светового пятна на вечерний максимум электронагрузки в летний период в российской федерации как средства экономии энергоресурсов
• Снижение энергопотребления при транспортировке газа за счет оптимизации газодинамических характеристик центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов
• Отработанные железнодорожные шпалы — экологически безопасный, возобновляемый вид топлива
• Опыт реализации магистерском программы «возобновляемые источники энергии» в национальном исследовательском томском политехническом университете
• Автономный энергетический центр по утилизации отходов сельскохозяйственных предприятий