Принципы выбора сырьевых материалов.

В технологии производства углеродных материалов важную роль играет выбор сырьевых материалов, ведь правильный подбор сырья сокращает весь производственный цикл и гарантирует лучшее качество продуктов.

Выделяют общие припринципы выбора и использования сырья в производстве материалов и изделий:

• достаточность и комплексное использование сырья;

• наибольшее соответствие производству требуемой продукции и принимаемой технологии переработки сырья;

• получение продукта с требуемыми показателями качества;

• максимальное энергосодержание сырьевых веществ, обусловленное их нестабильным или метастабильным состоянием;

• способствование максимальному сокращению длительности производственного цикла и созданию безотходных технологий, а также разработке энергосберегающих технологий и сохранению экологического равновесия.

Так пеки, используемые в качестве связующего, должны характеризоваться достаточно высоким коксовым числом и спекаемостью, чтобы образующийся при обжиге заготовок кокс связывал изделие в единый монолит. В то же время пеки должен быть подвижным, чтобы подвергаемая формованию масса обладала необходимой пластичностью. Для изготовления ряда изделий требуется их пропитка после прокалки специальным пропиточным пеком, который должен обладать высокой текучестью. Благодаря этому он проникает в поры изделия и после окончательного обжига и гравитации дает изделия высокой плотности и необходимых механических и электротехнических характеристик.

В свою очередь контроль качества кокса осуществляется по следующим его характеристикам.

1. Технический анализ. Здесь дается информация о содержании серы (S), золы (А), летучих веществ (ЛВ) и влаги (W). Важнейшая характеристика
   кокса – содержание углерода (нелетучего) – здесь не определяется. Его находят по разности С _НЕЛЕТB = 100 – (А + ЛВ + S), а содержание влаги в коксе дается сверх 100.

--(S)Сера является вредной примесью чугуна и в подавляющем большинстве случаев кокс является главным ее поставщиком. Содержание серы в коксе определяется её содержанием в углях, поступающих на коксование. Практикой работы доменных печей установленно, что увеличение содержания серы в коксе на 0, 1 % сопровождается увеличением удельного расхода кокса в среднем на 0, 3 % с одновременным таким же снижением производительности печи.%.

--(A) Зола в коксе является крайне нежелательной примесью и ее содержание должно быть минимальным. Зола в коксе влияет на выход шлака и прочность кокса. Известно, что разрушение кусков кокса происходит по его зольным включениям. Поскольку содержание кремнезема в золе кокса чаще всего составляет 50 % и более, то для получения требуемой основности шлака необходим ввод в шихту основных оксидов, что снижает показатели доменной плавки. Считается, что каждый процент увеличения золы в коксе снижает производительность печи от 1, 0 до 1, 8 % (при содержании золы в коксе, соответственно, от 10 до 13 %) и увеличивает расход кокса от 1, 2 до 2, 0 %.

--(ЛВ) Содержание летучих веществ в коксе косвенно характеризует его качество. Их содержание зависит от продолжительности периода коксования и конечной температуры коксования. Чем выше указанные параметры коксования, тем меньше в коксе летучих веществ. Нормальным содержанием летучих веществ в коксе считается 0, 8 - 1, 2 %. Повышенное содержание их в коксе свидетельствует о незавершенности процесса коксования и отрицательно сказывается на его качестве. Такой кокс получил название – " недопал". Он характеризуется более темным цветом в сравнении с коксом хорошего качества и пониженной механической прочностью. Уменьшение выхода летучих веществ в коксе ниже 0, 5 % свидетельствует об увеличенном периоде коксования, что приводит также к снижению прочности кокса вследствие его " пережога" и увеличения трещиноватости.

--(W) Влага в коксе не приносит вреда доменному процессу. При загрузке в печь влажного кокса происходит испарение этой влаги за счет тепла отходящих из печи газов - температура колошникового газа снижается. Для нормального технологического режима плавки очень важно использовать кокс с минимальными колебаниями его влажности. Поскольку загрузка кокса в печь осуществляется по массе, то при минимальных колебаниях влажности кокса гарантирует стабильность теплового режима плавки.

1. Гранулометрический состав. Кокс в доменной печи определяет газодинамическое сопротивление слоя шихты движущемуся потоку газа и должен быть крупным, а также сохранять размер кусков по мере его движения от колошника к фурменным очагам. Гранулометрический состав кокса – это распределение его кусков по классам крупности, выраженное в процентах к массе исходной пробы. ГОСТ предусматривает следующую градацию кусков кокса по крупности: > 80 мм, 80-60 мм, 60-40 мм, 40-25 мм и 25 мм. Гранулометрический состав коксов различных коксохимических предприятий России также приводится в справочной литературе. Следует отметить, что фракция + 80 нежелательна. Увеличение фракции +80 на 1 % приводит к увеличению удельного расхода кокса на 1, 2 %. Фракция -25 отсеивается и не используется в доменных печах.
2. Прочность. Это - важнейшая характеристика кокса, определяющая в первую очередь газодинамические характеристики столба шихтовых материалов в доменной печи. Появление мелочи при разрушении непрочного кокса не только ухудшает газопроницаемость шихты в печи, но и уменьшает размеры форменного очага, а значит и газораспределение в поперечном сечении доменной печи. Под прочностью кокса понимают его способность противостоять разрушающим воздействиям всех видов. Прочность определяется в барабане диаметром 1 м и длиной 1 м. Внутри барабана приварены 4 уголка с полочкой 100 мм. В барабан загружается 50 кг кокса фракции > 25 мм. Затем барабан вращается в течение 4 минут со скоростью 25 об./мин., после чего кокс извлекается из барабана и рассеивается на ситах с ячейками 60х60 мм, 40х40 мм, 25х25 и 10х10 мм. Выход кусков менее 10 мм (показатель М10) 11 характеризует истираемость кокса, а выход кусков кокса более 40 и 25 мм (показатели М40 и М25) – определяет его механическую прочность. Истираемость производимого кокса меняется в пределах от 6 до 11 % (от массы загруженного в барабан кокса), а выход класса более 25 мм составляет 84-98 %.
3. Пористость. Пористость - это отношение объема пор куска к объему всего куска, выраженное в процентах. Пористость кокса влияет на условия его горения: чем выше пористость, тем интенсивнее происходит горение кокса, что приводит к сокращению объема фурменных очагов. Пористость кокса зависит от свойств исходных углей, состава угольных шихт, идущих на коксование, она определяется также режимом коксования и колеблется в пределах 35 - 50 %.
4. Насыпная масса. Это - масса кокса в единице объема. Установлено, что доменные печи лучше работают на коксе с меньшим значением насыпной массы. Насыпная масса определяется не только геометрией куска, но и соотношением в слое крупных и мелких фракций. Чем однороднее кокс по гранулометрическому составу, тем меньше его насыпная масса и выше газопроницаемость. Считается, что насыпная масса доменного кокса имеет значение в пределах 0, 45 - 0, 47 м3/м3.
5. Температура воспламенения. Определенную роль играет при задувке доменной печи. Для производимых коксов температура воспламенения находится в пределах 650 - 750 °С. Реакционная способность кокса характеризует его способность взаимодействовать с диоксидомуглерода по реакции С+СОB2B=2СО-Q и определяет ее скорость. Повышение реакционной способности кокса приводит к развитию реакции прямого восстановления железа и перерасход кокса.
6. Реакционная способность.