Технология получения специальных материалов для производства электроугольных изделий и огнеупорных масс

Основным видом такого рода каменноугольных материалов является пек, получаемый из смолы — побочного продукта высокотемпературного коксования каменных углей.

По данным Research Group-Info Mine, в России в 2002 году было произведено 680,7 тыс. т. пека, в то же время импорт пека и пекового кокса составили соответственно 154508 и 115717 т.

Количество вырабатываемого пека находится в непосредственной зависимости от потребности черной металлургии в коксе. Эта потребность в ближнесрочной, и тем более в среднесрочной перспективе, будет уменьшена на 30-40 % в результате широкомасштабного внедрения технологии получения чугуна с вдуванием в горн доменных печей пылеугольного топлива. Поэтому можно предположить, что предложения на рынке пека и пекового кокса будут значительно меньше потребности в них черной и цветной металлургии.

В России не практикуется получение пека для производства анизотропного, игольчатого кокса (ИГК), обладающего низким коэффициентом термического расширения и высокой электрической проводимостью, низким содержанием серы.

Для изготовления такого рода электроугольных изделий и огнеупорных масс, работающих при высоких температурах, и в режиме «нагрев-охлаждение» требуется особого вида жидкое связующее нефтяного или угольного происхождения, обладающее мезогенными свойствами, т.е. способностью при нагреве до 600 0С, образовывать крупные сферулы с правильной ориентацией. В зарубежной практике коксохимический пек для формирования в нем мезофазы подвергается очень сложной переработке. Между тем, общепризнано, что пластическая масса коксующихся углей с высокими показателями спекаемости изначально имеет подобную, структуру.

Нами предложен способ стабилизации, пластического состояния таких углей путем их термического растворения в маслах коксохимической смолы, обладающих свойствами донора водорода.

Процесс термического растворения некоксующихся углей достаточно полно разработан, что же касается углей со спекающими свойствами, то в литературе какие-либо сведения отсутствуют.

Нами на Западно-Сибирском металлургического комбината (ОАО ЗСМК) в лабораторных условиях были проведены предварительные исследования по созданию способа стабилизации пластического состояния углей. Экспериментальная часть выполнялась на специально созданной установке с оборудованием для тонкого помола угля (0-80 мкм), приготовления органо-угольной пасты, реактором (объем 300 мл), снабженным мешалкой и обогревательной печью.

В качестве сырья использовали коксующийся угли, марки, ГЖ с толщиной пластического слоя 24 мм. Его смешивали с определенной частью растворителя — антраценовой фракцией смолы коксования. Приготовленную таким образом пасту помещали в реактор, нагретый по условиям опыта до температур 210-350 0С, добавляли остальную часть растворителя до заданного массового соотношения и осуществляли изотермическую выдержку в течение 10-60 мин под регулируемым давлением выделяющихся летучих веществ. Степень конверсии угля в пекоподобный продукт составляла 85-90 %.

Качество полученного продуктов оценивалось по общепринятым показателям, характеризующих свойства традиционного связующего для огнеупорных масс — высокотемпературного пека, как температура размягчения в том числе содержание веществ, нерастворимых в хиноли- не (ВНРХ), содержание веществ, нерастворимых в толуоле, зольность, выход летучих веществ На дифрактометре ДРОН-2 был осуществлен рентгеноструктурный анализ.

Рентгеноструктурный анализ продуктов растворения и высокотемпературного пека, показал, что продукт растворения угля марки ГЖ обладает наилучшими параметрами структуры.

Весьма примечательным является и тот факт, что при примерно одинаковом уровне температур размягчения пека и продукта растворения угля марки ГЖ, содержание в последнем веществ, нерастворимых в хинолине, ниже более чем 2,5 раза.

Было показано, что уже при достаточно низкой температуре наблюдается значительная степень, конверсия органической массы в присутствии растворителя, которая достигает максимума при 300 0С. Дальнейшее повышение температуры приводит к развитию реакций поликонденсации, о чем свидетельствует увеличение содержания веществ, нерастворимых в хинолине, и ухудшение структуры получаемого продукта.

Аналогичные тенденции проявляются при увеличении времени контакта. В интервале 30-60 мин повышается выход веществ, нерастворимых в хинолине и ухудшаются показатели, характеризующие структуру продукта.

Влияние продукта растворения угля марки ГЖ на эксплуатационные свойства огнеупорных материалов было показано при изготовлении образцов доменной леточной массы. Прочность каркаса обожженного изделия из массы обеспечивается за счет присутствия в ее составе 15-16 % пека с высокой температурой размягчения

Поскольку в составе шихты для ее производства содержится более 50 % минеральных компонентов, то проведение дешламации полученного продукта не представлялось целесообразным.

Испытания в огнеупорной лаборатории (ОАО ЗСМК) показали, что замена пека опытным продуктом привела к увеличению прочности обожженных образцов леточной массы в 2,5-3 раза, значительно меньшему изменению подверглись при обжиге и геометрические размеры образцов, полученных с использованием заменителя пека.

На способ получен патент. Предлагается проведение работ по его совершенствованию способа для получения из данного продукта игольчатого кокса (ИГК) и других высокоструктурных углеродных материалов. Проработана технологическая схема и предварительный бизнес-план организации производства материала и получения ИГК из него в количестве 6000 т ИГК/год.

Дата публикации: 11.02.2012

Похожие записи:

• 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
• Кластерный подход при формировании технопарков рационального природопользования