Ещё во времена СССР стояла проблема ограниченной доступности коксующихся углей. Слабо коксующиеся угли распространены гораздо шире, но непригодны для производства кокса по классической технологии.
Эффективная методика получения кокса из такого рода углей была разработана профессором Л.М. Сапожниковым в 1955 г. в Институте горючих ископаемых АН СССР.
Технология производства формованного кокса в течение длительного времени испытывалась на опытно-промышленной установке Харьковского опытного коксохимического завода производительностью по углю 7 т/ч.
Было получено ~20 тыс. т кокса, характеризовавшегося высоким качеством: М25 = 88+92%, М10 = 7+9%. Этот кокс был испытан в ходе трех опытных доменных плавок: в 1973 и 1984 г.г. на Днепропетровском металлургическом заводе им. Г.И. Петровского, а также в 1986 г. на Липецком металлургическом заводе "Свободный Сокол". (Формованным коксом последовательно заменяли от 25 до 100% используемого слоевого кокса.)
Опытные плавки подтвердили положительные свойства формованного кокса как доменного топлива. Производительность доменной печи увеличилась на 5%, а расход кокса, уменьшился на 2,5%. Ход доменных печей был ровным; горения фурм не было.
В ходе плавок была выявлена интересная особенность формованного кокса: он достигал зоны фурм, сохраняя свою форму, благодаря чему улучшалась газопроницаемость столба шихтовых материалов в доменной печи. Это обусловлено повышенной сопротивляемостью формованного кокса дробящим усилиям, а также особенностями процесса его газификации в условиях доменной печи.
Параллельно с Харьковским заводом ИГИ поставило две экспериментально-промышленные линии по производству формованного кокса на площадке Московского коксогазового завода, где сотрудники ИГИ проводили исследования в течение 15 лет.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований ИГИ, УХИНа, ВУХИНа и Гипрококса позволили на рубеже 70-х и 80-х годов приступить к промышленной реализации технологии. На Баглейском коксохимзаводе было начато сооружение головной промышленной установки производительностью 2 млн. т кокса в год.
С целью ускорения сроков промышленного освоения новой технологии был выделен пусковой комплекс в составе двух технологических установок по скоростному нагреву угля, формовочного отделения и печей прокаливания производительностью 500 тыс. т кокса в год. Сметная стоимость пускового комплекса составляла ~80 млн.руб. в сметных ценах 1984 г.
Ход работ по промышленному внедрению технологии рассматривался и на страницах журнала "Кокс и химия".
В течение 1982-1987. г на строительстве установки было освоено 42,28 млн. руб. в сметных ценах 1984 г.; был выполнен большой объем строительно- монтажных работ, закуплено большое количество общетехнологического оборудования, размещены заказы на изготовление нестандартного оборудования и начато его изготовление. В частности, заводу был поставлен уникальный головной промышленный образец гусеничной пресс-формовочной машины. Однако в связи с экономическими трудностями в СССР, особенно остро проявившимися во второй половине 80-х годов, в 1987 г. сооружение установки было остановлено при уровне строительной готовности чуть более 50% и установка была законсервирована на неопределенный срок.
Аналогичная промышленная установка для производства кокса по этому методу мощностью 110 тыс. т в год была запроектирована на Зестафонском заводе ферросплавов (Грузия). Было начато строительство установки но в конце 80-х годов оно также было остановлено по тем же самым причинам.
Несмотря на это, процесс производства формованного кокса остается по-прежнему актуальным, так как эта технология по ряду показателей (расширение сырьевой базы коксования, улучшение качества кокса, улучшение условий труда, снижение количества выбросов вредных веществ) значительно опережает и классический процесс коксования, и его усовершенствования, касающиеся в основном предварительной подготовки угля (термической, частичного брикетирования, трамбования).
Преимущества этой технологии были по достоинству оценены в Японии, где в 60-70 гг был построен завод по производству формованного кокса, с успехом работающий по настоящее время. Количество производимого в Японии формованного кокса составляет 20,9 тысяч тонн в сутки.
-
Дополнительное разъяснение преимущества непрерывного метода коксования
Непрерывный метод коксования
С 50-х гг. ведется разработка непрерывного метода производ¬ства формованного кокса, начало которому было положено Л. М. Сапожниковым. Сущность этого метода заключается в разделении процесса коксования на стадии, каждая из которых осуществляется в отдельном аппарате, что дает возможность выдерживать оптимальный режим для каждой из стадий.
1 стадия - быстрый нагрев
Измельченный до кусков размером менее 3 мм уголь нагревается до температуры 435—470° С газовым теплоно¬сителем с большой скоростью (в течение нескольких се¬кунд). Нагрев может быть осуществлен в каскаде циклонов.
2 стадия - формование
Нагретые таким образом угольные зерна размягчаются и легко подвергается формо¬ванию при наложении небольшого внешнего давления (0,2—0,5 МПа). Все полученные формованные изделия имеют округлую форму, а размер их составляет 60—70 мм в поперечнике. Это имеет немаловажное значение для обе-спечения газопроницаемости столба материалов в доменной печи.
3 стадия - формование
Заключительными стадиями процесса являются спекание и прокаливание полученного формованного кокса, которые осуществляются в вертикальных печах непрерывного действия с внешним обогревом:
В верхней части печи производится загрузка формовок и их нагрев до температуры 550—600° С. При этом происходят спекание зерен, образование структуры полукокса и выделение основной массы летучих веществ. Эта стадия во избежание деформа¬ции формовок проводится с небольшой скоростью (до 1,5— 2 К/мин).
В средней части печи при дальнейшем нагреве до 750° С образуется структура кокса. На этой стадии выделяется лишь небольшое количество летучих веществ — в основном во¬дород и метан. Скорость нагрева на стадии прокаливания может быть несколько большей, чем при спекании.
В нижней части печи происходит сухое тушение кокса и его удаление.
Каждая стадия контролируется и регулируется заданными режимами компьютерной программы.
