Металургійний кокс

Що таке металургійний кокс?

Металургійний кокс є незамінною сировиною у виробництві чавуну та сталі і є життєво важливим для доменного процесу виплавки чавуну. У середовищі з низьким вмістом кисню вугілля нагрівають до 900-1100 °C, а потім піддають сухій перегонці для його отримання (включаючи коксовий дріб). За такої високої температури вугілля виділяє леткі речовини та вологу, а тверда частина, що залишилася, перетворюється на пористий вуглецевий матеріал під назвою кокс. Кокс є не лише основою виробництва заліза, але й життєво важливим фактором всього процесу виробництва заліза.

Процес виробництва металургійного коксу

Принцип виробництва коксу

У доменній печі кокс є джерелом вуглецю для реакції відновлення залізної руди і підтримує структуру печі, щоб вона залишалася стабільною. Кокс реагує з киснем повітря, утворюючи чадний газ, який вступає в реакцію з оксидом заліза в залізній руді, відновлюючи його до металевого заліза і виділяючи вуглекислий газ.

Кокс не тільки діє як відновник, але його міцна структура також підтримує залізну руду і вапняк, забезпечуючи нормальну роботу печі. Пориста структура коксу сприяє проникненню газового потоку і підвищує ефективність реакції. Дрібнозерниста структура коксу (близько 1,5 мікрон) оптимізує реакційне середовище всередині доменної печі, роблячи реакцію відновлення більш ефективною.

Етапи виробництва

Спеціалізовані коксові печі, як правило, здійснюють виробництво коксу. Будівельні бригади зазвичай будують коксові печі заввишки 6 метрів, завглибшки 15 метрів і завширшки 0,5 метра, з'єднуючи кілька блоків у великомасштабну виробничу систему. Вугільна коксова шихта нагрівається до температури близько 1000°C всередині коксової печі за рахунок нагрівання стін.

Під час цього процесу леткі речовини, що містяться у вугіллі, такі як гази та смоли, вивільняються і переробляються, перетворюючись на кокс. Кожна коксова піч може обробляти від 15 до 30 тонн вугілля, яке поступово формується під час процесу обвуглювання, що триває близько 18 годин.

Летючі речовини уловлюються як побічні продукти і часто використовуються у виробництві добрив або хімікатів, що дозволяє коксохімічному виробництву не лише задовольняти потреби металургії, а й сприяти ефективному використанню ресурсів.

Основні параметри процесу

Кілька технологічних параметрів впливають на якість і продуктивність коксу. По-перше, міцність коксу має вирішальне значення; він повинен бути достатньо міцним, щоб витримувати навантаження залізної руди в доменній печі. По-друге, необхідно контролювати реакційну здатність коксу, щоб він міг ефективно відновлювати оксиди заліза. Крім того, не менш важливою є пориста структура коксу; вона повинна мати хорошу проникність для повітряного потоку, щоб забезпечити безперебійний перебіг реакції відновлення.

The fine-grained mosaic structure of the coke is an important quality indicator, which improves the reactivity of the coke and promotes the rate of the reduction reaction. Therefore, operators must strictly control parameters such as coal coke ratio, coke oven heating temperature, and carbonization time during production. These factors directly affect the final quality and production efficiency of coke. These factors directly affect the final quality and production efficiency of coke.

Фізичні та хімічні властивості металургійного коксу

Фізичні властивості

Металургійний кокс повинен витримувати дроблення і стирання, щоб стабільно працювати в доменній печі. Його структура пор також суттєво впливає на потік газу, забезпечуючи безперебійний перебіг реакції. Теплопровідність, щільність, вміст летких речовин і вологи також впливають на продуктивність коксу.

Хімічні властивості

Основними компонентами металургійного коксу є вуглець, водень, кисень, азот і сірка, і співвідношення цих елементів безпосередньо визначає його характеристики. Стандартними методами вимірювання вмісту вуглецю і водню є спалювання при високій температурі, перетворення вуглецю на вуглекислий газ, водню - на водяну пару, а газу - на поглинання абсорбентом. Потім вони обчислюють приріст ваги, щоб отримати співвідношення. Зазвичай вміст азоту аналізують, перетворюючи його на аміак, а сірку вимірюють за допомогою високотемпературного спалювання. Метод простої різниці, який віднімає 100% від вмісту інших елементів, екстраполює вміст кисню.

Застосування та вимоги до продуктивності металізованого коксу

Використовується в металургійній промисловості

Металургійний кокс необхідний для доменного виробництва чавуну, забезпечуючи джерело вуглецю для залізної руди. Зі збільшенням попиту на чавун і сталь зростає і потреба в металургійному коксі. Він є джерелом вуглецю як відновник і допомагає газовому потоку проникати через його пористу структуру, забезпечуючи ефективне протікання реакції в доменній печі.

Однак виробництво металургійного коксу також має екологічні проблеми. На кожні 1 000 тонн виробленого коксу утворюється 1 000 кубометрів дуже небезпечних стічних вод. Це призводить до споживання великої кількості водних ресурсів, і металургійна промисловість змушена вирішувати цю проблему.

Вимоги до продуктивності

Механічна міцність коксу

Виробництво металургійного коксу вимагає певних хімічних і фізичних властивостей. Ці властивості включають механічну міцність коксу, структуру пор, щільність і теплопровідність. Щодо механічної міцності, то основна увага приділяється міцності коксу на стиск, стійкості до роздавлювання і стійкості до стирання. Ці властивості є дуже важливими, оскільки здатність коксу витримувати навантаження і тертя запобігає його руйнуванню під високим тиском.

Структура пор і проникність

Кокс має гарну порову структуру, тобто пористість і правильний розподіл діаметрів пор, які мають суттєвий вплив на проникність газового потоку і підвищують ефективність доменної реакції. Крім того, важливим фактором, що впливає на порову структуру, є щільність коксу.

Щільність та її вплив на міцність

Критичні фактори, що впливають на порову структуру, пов'язані з щільністю коксу, оскільки щільність відображає щільність порової структури коксу. Поглиблене розуміння щільності показує, що вона також впливає на механічну міцність коксу, тому чим вища щільність коксу, тим краща його механічна міцність.

Теплопровідність

Нарешті, теплопровідність у фізичних властивостях також впливає на рівномірний розподіл температури доменної печі, а теплопровідність коксу впливає на теплопровідність доменної печі.

Хімічні властивості та реакційна здатність

Вимоги до хімічних властивостей в основному стосуються вмісту вуглецю, водню, кисню, азоту та сірки в коксі. Наприклад, процес значно знижує високий вміст вуглецю в коксі, що впливає на його здатність до реакції відновлення в процесі виплавки заліза. Вміст сірки також суворо контролюється, оскільки високий вміст сірки впливає на процес виплавки заліза і знижує реакційну здатність коксу. Оператори повинні переконатися, що високий вміст цих хімічних елементів не впливає на процес виплавки заліза, а також звернути увагу на шкідливі елементи в коксі, такі як фосфор і ванадій. Контролюючи їхній вміст, фахівці можуть запобігти зниженню реакційної здатності коксу.

Порівняно з іншими кока-колою

Ливарний кокс і металургійний кокс

Металургійний кокс і ливарний кокс належать до категорії коксу, тобто твердого палива. Однак металургійний кокс марки 90% переважно використовується в доменних печах для виплавки чавуну, тому його називають доменним коксом. Ливарний кокс, який безпосередньо використовується в печах для виплавки чавуну, є основним паливом для цього процесу.

Різниця між ливарним і металургійним коксом

Швидкість реакції, пористість, механічна міцність та інші властивості коксу відображають їхні відмінності. Наприклад, металургійний кокс, що використовується в доменній печі, має вищу швидкість реакції для підтримки процесу відновлення в доменній печі. Однак ливарний кокс потребує тепла, тому швидкість реакції коксу нижча. Металургійний кокс має велику пористість (35%-50%).

Ливарний кокс повинен забезпечувати кращу ефективність теплопередачі, а також мати меншу пористість, щоб зробити кокс більш компактним. Крім того, металургійний кокс потребує вищого рівня механічної міцності. Ливарний кокс потребує більшої псевдощільності для підвищення теплотворної здатності та стійкості до високих температур.

Загальні характеристики ливарного та металургійного коксу

Металургійний і ливарний кокс суттєво відрізняються за вимогами до виробництва та експлуатаційними характеристиками. Проте вони мають однаковий стандарт щодо контролю вмісту золи та сірки.

Metallurgical coke vs petroleum coke

Впровадження нафтового коксу

Нафтовий кокс - це горючий твердий продукт, що відрізняється від металургійного коксу за складом, фізичними властивостями та сферами застосування.

Відмінності у складі металургійного коксу від нафтового коксу

По-перше, основним компонентом металургійного коксу є вуглець, який містить певну кількість летких речовин, золу (10%) і сірку. Вуглець основний компонент нафтового коксу з низьким вмістом золи (51ТП3Т), що утворюється в результаті видалення багатьох журналів із сировини після коксування.

Різниця між металургійним коксом та нафтовим коксом за фізичними властивостями

Металургійний кокс має високу механічну міцність і велику пористість (351ТП3Т-501ТП3Т). Нафтовий кокс має щільну структуру частинок і стільникову структуру, велику пористість, овальну форму.

Застосування та використання металургійного коксу в порівнянні з нафтовим коксом

Металургійний кокс в основному використовується в доменна піч та конвертерних процесах для польового застосування. Це також важлива сировина для чорної металургії, оскільки вона бере участь у металургійних реакціях для отримання розплавленого заліза.

Основне використання нафтового коксу - виробництво графітові електродиа також широко використовується в електродуговому чавуноплавильному виробництві, створюючи високопровідні графітові матеріали.

Вартість металургійного коксу

Ринкова ціна

Останнім часом ціни на металургійний кокс на китайському ринку мають загальну тенденцію до зниження: ціни на кокс сухого гасіння зараз становлять 295 доларів США за тонну, а кокс мокрого гасіння - 280 доларів США за тонну.

Коливання цін

Ціни на металургійний кокс та коксівне вугілля в короткостроковій перспективі все ще перебувають під знижувальним тиском, оскільки пропозиція металургійного коксу та коксівного вугілля перевищує попит і, як очікується, продовжуватиме демонструвати стійку тенденцію до зниження.