Производство кокса
Рассмотрены следующие аспекты:
- история зарождения и развития коксохимического производства
- использование разного вида углеродистых материалов: дерева, древесного угля, древесного кокса, каменного угля, каменноугольного кокс
- основные этапы развития отрасли и ее влияние на развитие металлургии и большой химии
- судьбы крупнейших специалистов, без которых развитие коксохима было бы невозможно
Термическая (пирогенетическая, т. е. без доступа воздуха) переработка твердых горючих ископаемых производится в промышленности при различных температурах в зависимости от назначения процесса. В промышленной практике получили распространение процессы: полукоксование, среднетемпературное коксование, высокотемпературное коксование и деструктивная гидрогенизация.
При коксовании каменных углей получают кокс, коксовый газ, смолу, сырой бензол, аммиак, пирогенетическую воду. Основным продуктом является кокс, 80% которого идет в доменные печи для выплавки чугуна.
В доменную печь загружают кусковые материалы: рудную часть, кокс, флюсы и получают три продукта – чугун, шлак и доменный газ, причем целевым продуктом является только один из них – чугун.
Для производства металлургического кокса применяют каменные угли определенного типа − средней степени метаморфизма, обладающие рядом специфических свойств, присущих только спекающимся и коксующимся углям.
История каменного угля насчитывает до 300 миллионов лет. Он образовался из древесных остатков в так называемом каменноугольном периоде истории земли, когда еще миллионы лет оставались до старта первого птеродактиля, когда землю населяли уродливые стегоцефалы, когда росли дремучие леса древовидных папоротников и хвощей, а в заливах теплых морей скапливались сносимые реками остатки растительности и морских водорослей.
К углям, используемым в процессе коксования для производства доменного и литейного коксов, предъявляется ряд требований. Смесь углей (шихта) должна обладать коксуемостью, иметь определенный в достаточно узких пределах выход летучих веществ, ограниченное содержание минеральных веществ, серы и в некоторых случаях − фосфора.
Шихту составляют из нескольких компонентов (групп, шахтогрупп), и многие ее свойства не являются аддитивной величиной (толщина пластического слоя, выход жидкоподвижных продуктов в центробежном поле, кажущаяся вязкость, газопроницаемость, вспучиваемость и др.).
Производственный процесс получения кокса и химических продуктов коксования современного коксохимического предприятия делится на четыре технологические стадии.
При классическом слоевом процессе коксования нагрев шихты в камере осуществляется в результате внешнего (через стенку) двустороннего подвода тепла. Угольная загрузка под действием высокой температуры последовательно и непрерывно проходит следующие стадии от стен камеры к центру загрузки: подсушки, пластического состояния, полукоксования и образования кокса.
Коксовая печь, как теплотехнический агрегат, состоит из камеры, где происходит коксование угля, отопительных простенков, где сгорает отопительный газ, и регенераторов для утилизации тепла отходящих продуктов сгорания. Коксовые печи компонуются в батареи, а последние − в блоки.