Коксування вугілля
Коксування вугілля – це термічний процес переробки кам’яного вугілля для отримання твердого вуглецевого палива – коксу. Процес коксування полягає у нагріванні вугілля без доступу повітря до температури 1000-1100°С у спеціальних печах – коксових батареях.
Мета коксування
Основною метою коксування є отримання коксу, який використовується як паливо та відновник у доменних печах для виробництва чавуну. При коксуванні відбувається термічне розкладання органічної речовини вугілля, внаслідок чого виділяються леткі продукти (смола, коксовий газ, аміачна вода) та залишається твердий вуглецевий залишок – кокс.
Типи коксового вугілля
Для коксування використовується спеціальне коксове вугілля, яке має певні фізико-хімічні властивості. Зокрема, воно повинно мати:
* Високий вміст вуглецю (не менше 80%).
* Низкий вміст сірки (не більше 1%).
* Низкий вміст золи (не більше 10%).
* Пластичні властивості, що забезпечують спікання частинок вугілля при нагріванні та утворення однорідного коксу.
Найкращими коксувальними властивостями характеризується вугілля кам’яновугільних басейнів Донецького, Кузнецького та Карагандинського.
Технологія коксування
Процес коксування здійснюється у коксових печах, які завантажуються коксовим вугіллям. Печі складаються з ряду камер зі стінками із вогнетривкого матеріалу, в яких відбувається процес коксування. Вугілля завантажується в печі, а після нагрівання відбувається його термічне розкладання.
Температурний режим коксування складається з трьох стадій:
* Прогрівання (до 300°С) – під час цієї стадії видаляється волога і починається розкладання органічної речовини вугілля.
* Пластична стадія (300-500°С) – за цієї стадії розм’якшується і спікається пластична маса, яка утворюється внаслідок розкладання органічної речовини вугілля.
* Стадія власне коксування (500-1100°С) – за цієї стадії відбувається видалення летких продуктів і формування твердого вуглецевого залишку – коксу.
Час коксування залежить від типу вугілля, розмірів коксових печей та температури процесу і зазвичай становить 12-18 годин.
Після закінчення коксування кокс виштовхують з камер печей і направляють на подальше гасіння та охолодження.
Продукти коксування
Основними продуктами коксування є:
* Кокс – тверде вуглецеве паливо з високим вмістом фіксованого вуглецю (90-95%).
* Коксовий газ – суміш газів, що виділяються під час коксування, яка містить метан, водень, етилен, пропілен та інші компоненти.
* Коксова смола – густа в’язка рідина, що утворюється за рахунок конденсації летких продуктів коксування.
* Аміачна вода – водний розчин аміаку, що утворюється за рахунок розкладання азотистих сполук вугілля.
Коксовий газ, смола та аміачна вода є цінними хімічними продуктами і використовуються для виробництва різних матеріалів, таких як бензин, пластмаси, добрива.
Екологічні аспекти
Коксування вугілля супроводжується виділенням шкідливих речовин в атмосферу, таких як:
* Діоксид сірки
* Монооксид вуглецю
* Бенз(а)пірен
* Пилові викиди
Для зменшення впливу коксохімічного виробництва на навколишнє середовище застосовуються різні заходи, зокрема:
* Уловлювання та переробка коксового газу
* Установка очисних установок для видалення шкідливих речовин з димових газів
* Застосування сучасних технологій коксування з низьким рівнем викидів
Ефективне управління коксохімічним виробництвом дозволяє мінімізувати екологічні ризики та забезпечити безпеку навколишнього середовища.
Запитання 1: Що таке коксування вугілля?
Відповідь: Коксування вугілля – це процес, що передбачає нагрівання бітумінозного або газового вугілля без доступу кисню (в умовах пиролізу) до температури близько 1000-1100 градусів Цельсія. Цей процес призводить до структурних і хімічних змін у вугіллі, перетворюючи його на спонгиозний, пористий матеріал, відомий як кокс.
Запитання 2: Яка роль коксу в металургії?
Відповідь: Кокс є основним компонентом у виробництві сталі. Він використовується як паливо та відновлювач у доменних печах, де відновлює залізну руду до рідкого заліза. Кокс забезпечує високі температури, необхідні для плавлення заліза, а також служить джерелом вуглецю для реакції відновлення.
Запитання 3: Які види вугілля підходять для коксування?
Відповідь: Не всі види вугілля придатні для коксування. Найкращим сировиною є бітумінозні та певні типи газових вугіль, які характеризуються високим вмістом летючих речовин, міцністю та відсутністю сірки та фосфору.
Запитання 4: Як відбувається процес коксування?
Відповідь: Коксування зазвичай здійснюється у вуглевипалювальних печах. Вугілля завантажується в камери, які потім герметизуються та нагріваються. Під час нагрівання вугілля розкладається, виділяючи летучі речовини, які збираються та використовуються як хімічне сировину. Залишається твердий залишок, який називається коксом.
Запитання 5: Які основні характеристики якісного коксу?
Відповідь: Якісний кокс повинен мати високу механічну міцність, низький вміст золи, добрим пористість і відповідну реакційну здатність. Він повинен бути стійким до стирання та розтріскування в умовах доменних печей. Високоякісний кокс забезпечує ефективне відновлення залізної руди та зменшує споживання енергії в процесі виробництва сталі.