Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу

• Название: Сырьевая база и подготовка материалов к металлургическому переделу
• Анкор: Petrushov_S.N._Sirevaya_baza_i_podgotovka_materialov_k_metallurgicheskomu_peredelu__uchebnoe_posobie_2009
• Дата: 17.02.2023
• Размер: 4.61 Mb.
• Имя файла: Petrushov_S.N._Sirevaya_baza_i_podgotovka_materialov_k_metallurg.doc
• Тип: Учебное пособие; #942271
• страница: 15 из 23

8.2 Производство кокса

В настоящее время основным твердым топливом доменной плавки является кокс. Кокс – это твердая спекшаяся масса, остающаяся после удаления из каменного угля летучих веществ и смол путем прокаливания его без доступа воздуха при температуре 900-1200 ^оС.

8.2.1 Историческая справка

Первые опыты доменной плавки на коксе известны с 1665 г. В 1735 году английский инженер А.Дерби разработал технологию производства чугуна на коксе. Первая доменная печь, работающая на коксе, была задута в Европе во Франции в 1785 г.

Вначале кокс также как и древесный уголь получали в кучах. Для коксования использовали крупные куски угля с содержанием золы 1-2 %. В XIX веке на смену коксования в кучах пришла технология производства кокса в стойловых (полуоткрытых) печах.

Первые печи закрытого типа появились в Англии еще вначале ХVI века. Однако, массовое применение печей закрытого типа (ульевые печи) началось только в XIX в.

Коксовые печи (вертикальные) были разработаны инженером Аннольтом в 1850 г. Первые коксовые печи с отопительными простенками были построены во Франции в 1856 году, а в 1867 году в Бельгии были разработаны основные элементы современных коксовых печей. В начале 80-х годов XIX в. во Франции и Германии начали строить печи с улавливанием летучих веществ и регенерацией.

В 1900 г в Канаде впервые применили динасовые огнеупоры, а в 1908 г в США была построена коксовая батарея, полностью выложенная из динаса.

В России начало использования каменного угля связано со строительством Томского железоделательного завода на реке Томь в 1769-1771 гг. В 1829-1830 гг. были получены первые партии промышленного кокса. Производство кокса на Дальнем Востоке (о. Сахалин) началось в 1872 г. На Среднем Урале в 1885 г начал работать Луньевский коксовый завод (30 коксовых печей полуоткрытого типа без улавливания летучих).

Объем производства кокса в 1913 г в США составил 42 млн.т; Германии – 34,6; Англии – 13; России – 4,4 млн.т.

В Украине после революции 1917 года начато активное строительство коксовых батарей. В 1927 г построены динасовые печи в Рутченково, 1928-1929 гг пущены 10 динасовых печей в Енакиево. Примерно в это же время был пущен Брянковский коксохимический завод.

К началу второй мировой войны СССР располагал 31 коксохимическим предприятием мощностью – 25 млн.т в год. Примерно половина их была построена в Украине. Во время войны значительная часть предприятий была разрушена. В 1949 г коксохимическое производство было восстановлено и достигло довоенного уровня. В 1958 г была введена первая батарея из 77 печей с камерами объемом 30 м³, в дальнейшем объем камер достиг 32,4 м³. Годовая мощность таких печей составила 830 тыс.т кокса в год.

Среди производителей кокса в 1995 г лидирующее положение занимали (млн.т): Китай – 62, Япония – 60, Россия – 27, Германия – 20, Польша – 18, США и Украина – 15, Индия – 13.

В целом производство и потребление кокса в мире за последние 20 лет изменилось немного: в 1980 – 376 млн.т, в 1990 г – 373 млн.т, в 1995 г – 355 млн.т, в 2000 г – 343 млн.т., 2005 г – 350 млн.т.

В промышленно развитых странах оно снизилось со 188 до 140 млн.т, а в развивающихся странах возросло с 26 до 55 млн.т.

8.3 Угольная промышленность Украины

Уголь является основным сырьем для производства кокса. Разведанные запасы угля в Украине составляют 120 млрд.т, в том числе – 47 млрд.т балансовые. По данным геологоразведки Украина может добывать 150-170 млн.т угля.

Шахтный фонд Украины состоит из 251 административной и 278 технических единиц с суммарной мощностью 183,5 млн.т. Обслуживает угольную промышленность 65 обогатительных фабрик, годовая мощность которых составляет 149,7 млн.т рядового угля, из них 20 – мощностью 52,8 млн.т для коксования. 45 фабрик мощностью 96,9 млн.т – для обогащения энергетических углей, в том числе 23 фабрики мощностью 46.1 млн.т – обогащают антрациты. 80 % шахт – газоносные. Они ежегодно выбрасывают в атмосферу около 3 млн.т метана. В среднем на 1 т угля выделяется 100 м³ метана. Общие запасы метана составляют более 3 триллионов м³, поэтому добычу метана параллельно с углем следует рассматривать как отдельную отрасль. Средняя толщина пласта угля от 0,5 до1,5 м. Глубина залегания 700-1500 м.

Шахтный фонд Донецкой области состоит из 122 шахт, суммарная мощность которых составляет 90 млн.т. Производственная мощность шахт Луганской области – 59,5 млн.м³, Днепропетровской – 13,8 млн.т.

Украина обладает крупными ресурсами коксующихся углей – 29 млрд.т в том числе 18 млрд.т – балансовые. Запасы угля сосредоточены в недрах Донецкого (17,6 млрд.т) и Львовско-Волынского бассейнов (0,5-0,6 млрд.т).

Мировые ресурсы коксующихся углей оцениваются примерно в 1,5 трлн.т (10 % общих ресурсов угля), а разведанные запасы – около 400 млрд.т. Большая часть запасов сосредоточена в США (118 млрд.т, см. табл.), Китае (80 млрд.т) (таблица 8.1).

1. Вещественный состав углей

Согласно теории органического происхождения углей ископаемые угли делятся на четыре класса (Стадников Г.Л.):

1. 
   Гумусовые угли (почва) – т.е. угли торфяного происхождения остатки разложения наземной растительности.
   

Таблица 8.1 – Ресурсы коксующихся углей, их добыча в мире в 1980-2000 годах

Страна	Ресурсы угля, млрд.т		Добыча угля, млн.т
	Всего	В том числе экономично извлекаемые	1980 г	1990 г	1995 г	2000 г
Всего в мире В том числе: Украина Россия Казахстан США Китай Польша Великобритания ФРГ Австралия Индия Япония Колумбия Франция	1500 29 441 11 255 300 92 93 44 26 21 4 1 5,5	400 7 20 3 118 80 6,6 3,8 30 14 10,7 – – –	630 68 93 30 124 50 46 15 44 50 21 8 1 5	600 68 93 30 91 100 54 13 27 69 28 5 20 5	600 40 55 20 95 110 56 12 30 79 25 – 20 3	550 451) 601) 201) 100 120 60 10 30 80 25 – 30 2

¹⁾– оценка

2. 
   Сапропелевые угли (сапрос – гнилой), т.е. образующиеся при накоплении органических веществ с примесью неорганических материалов глины, песка.
   
3. 
   Сапропелево-гумусовые.
   
4. 
   Гумусо-сапропелевые.
   

Каменные угли для технологических целей по содержанию микрокомпонентов углей подразделяют на пять групп:

1. 
   Витренит – бесструктурные и структурные микрокомпоненты – просвечивающиеся под микроскопом буро-красными тонами, при нагревании способны плавиться и спекаться.
   
2. 
   Семивитрит – под микроскопом окрашиваются в светло-коричневые тона, при нагревании не обладают плавкостью, но спекаются.
   
3. 
   Фюзенит – под микроскопом имеют черный цвет, при нагревании не переходят в пластическое состояние и не спекаются
   
4. 
   Лейптинит – форменные элементы гумусового ряда (споры, пыльца, смолы) – под микроскопом – желтый цвет – при нагревании не спекаются.
   
5. 
   Альгинит (водоросли) – под микроскопом – желтый цвет – при нагревании способны к спеканию.
   

Определяющим фактором при определении качества углей является их возраст. Самым молодым по возрасту является торф, затем бурый уголь и, наконец, каменный уголь.

В зависимости от возраста каменные угли подразделяются на следующие марки (по мере увеличения возраста): длиннопламенный (Д), газовый (Г), жирный (Ж), коксующийся (К), отощенно-спекающийся (ОС), тощий (Т), полуантрацит (ПА), антрацит (А). Теплота сгорания углей в зависимости от возраста изменяется от 25000 до 30000 кДж/кг.

8.4 Краткая характеристика основных угольных бассейнов

Из всего количества угля на территории бывшего СССР для слоевого коксования пригодно около 50 млрд.т. Более половины его находится в Донбассе, в Кузнецком бассейне – более четверти, еще меньше – Карагандинском бассейне, далее – Печерский, Кизиловский и т.д.

В Донецком бассейне залегают все угли (табл.8.2). Промышленные запасы коксующихся углей составляют более 17 млрд.т. Глубина запасов – до 1500 м.