В течение последних 15 лет во многих странах начали разрабатывать непрерывные способы получения формованного кокса. Наряду с экономическими и техническими соображениями и лучшим улавливанием пыли, загрязняющей окружающую среду, основной причиной этих исследовательских работ являются возможности расширения ассортимента углей, применяемых для производства металлургического кокса.
Разрабатываемые способы производства формованного кокса многостадийные (табл. 13). Существуют три стадии [59].
I. Термическая обработка исходного угля.
II. Формование кокса.
III. Термическая обработка формованного кокса.
Стадии I и III можно осуществлять тем или иным способом. На стадии I термической обработке подвергают весь уголь, применяемый для получения формованного кокса, или только часть его. Как видно из табл. 13, при производстве формованного кокса речь идет о комбинировании процессов, приведенных в табл. 7, с обязательной стадией формования.
При способах горячего брикетирования в процессах BFL [60, 61] и Ancit [31] осуществляют полукоксование 70—80% исходного угля. Для этого можно применить способы в псевдоожнженном слое, с циркуляцией теплоносителя, в восходящем потоке. В отличие от этих способов, в процессе FMC [62] полукоксованию
Таблица 13 Способы производства металлургического формованного кокса
Процесс | Страна | Технологические стадии | Производительность установок * т/сут |
Горячее брикетирование или гранулирование | |||
BFL | ФРГ | Полукоксование, двухкомпонентное | 300 |
|
| брикетирование |
|
То же | Англия | То же | 650 |
Ancit (EBV) | ФРГ | » | 250 |
УХИН | СССР | Частичное полукоксование, одноком- | 300 |
|
| понентное брикетирование, коксо- |
|
|
| вание |
|
ССС - BNR | США | Предварительное нагревание, горя- | 450 |
|
| чее однокомпонентиое гранулирова- |
|
|
| ние, коксование |
|
Холодное брикетирование или таблетирование | |||
FMC | США | Окисление, полукоксование, после- | 250 |
|
| дующее газовыделение, однокомпо- |
|
|
| нентное брикетирование, отвержде- |
|
|
| ние, последующее коксование в шахт- |
|
|
| ной печи |
|
DKS [64] | Япония | Двухкомпонентное брикетирование | 140 |
|
| с пеком, последующее коксование |
|
|
| в шахтной печи |
|
HBNPC [65] | Франция | Двухкомпонентное брикетирование | 150 |
|
| с пеком, последующее коксование |
|
|
| в камерной печи |
|
* Действующие или строящиеся установки.
подвергают весь исходный уголь, причем эта стадия состоит из двух отдельных ступеней — полукоксования и кальцинирования. Коксование осуществляют в псевдоожиженном слое.
При агломерации различают горячее и холодное формование (стадия II). Под горячим формованием понимают агломерацию каменных углей в состоянии размягчения, т. е. при температурах выше 400°С. Холодное формование ведут при температурах ниже температуры размягчения каменных углей, т. е. ниже 400°С. Поскольку для формования используют процессы брикетирования или гранулирования, различают горячее и холодное брикетирование, горячее и холодное гранулирование.
Стадия III — последующая термическая обработка формованного агломерата — может быть исключена. Так, на основе положительных результатов испытаний брикетов горячего брикетирования, изготовленных по способам BFL и Ancit, в доменных печах [63] можно полагать, что эти продукты с выходом летучих 7— 10% (в зависимости от типа исходного угля) можно использовать без последующей термической обработки в качестве топлива для доменных печей. Однако окончательное суждение можно сделать только на основе длительных (несколько недель) испытаний в доменной печи. Стадию III при необходимости можно вести в одну или в две ступени, в частности двухступенчатую обработку осуществляют в процессе FMC.
В процессах горячего брикетирования использованы способность каменных углей размягчаться и их связующие свойства. В интервале 450—520 °С, т. е. в условиях нагревания, применяемых при горячем брикетировании, большинство углей становится пластичными и способными формоваться. Поскольку уголь, находясь в пластическом состоянии, разлагается, а вскоре вновь затвердевает, интервал производственных параметров очень узок. Используя способность определенных углей к размягчению и их связующие свойства, инертный некоксующийся материал (например, мелкозернистый кокс) можно связывать небольшим количеством таких углей и подвергать прессованию с получением формованного материала высокой прочности.
Мелкозернистый кокс можно получать различными способами. Включение этих способов в общий процесс формования позволяет использовать внутреннее тепло мелкозернистого кокса для перевода угля-связующего в пластическое состояние, пригодное для формования. Обычно для процессов двухкомпонентного горячего брикетирования требуется 20—30% угля-связующего. Выход летучих в получаемых брикетах составляет 7—10%.