Hogyan készül a kohászati ​​koksz

Bevezetés

Az acélnak intenzív hőre és erős széntartalmú tüzelőanyagra van szüksége. A kohászati ​​koksz ezt lehetővé teszi a modern vasgyártásban. Sok iparág támaszkodik nap mint nap a kohászati ​​kokszra. Mégis kevesen értik, hogyan állítják elő. Ebben a cikkben azt vizsgáljuk, hogyan képződik a kohászati ​​koksz kokszszénből. Megtanulja a gyártási folyamatot, a minőségi tényezőket és azt, hogy miért számít ez az acélgyártásban.

 

Mi a kohászati ​​koksz és miért számít az acélgyártásban?

Mi az a kohászati ​​koksz, és miben különbözik a többi kólatípustól

A kohászati ​​koksz egy magas széntartalmú tüzelőanyag, amelyet válogatott kokszszének kokszolókemencében, nagyon magas hőmérsékleten történő hevítésével állítanak elő. Az eljárás eltávolítja az illékony vegyületeket, és erős, porózus szénszerkezetet hagy maga után. Az acélgyárak erre az anyagra támaszkodnak, mert forrón ég, és kémiai reakcióba lép a nagyolvasztókban. Szerkezete azt is lehetővé teszi, hogy a gázok áthaladjanak a kemence terhén. Ez a gázáramlás stabilan és hatékonyan tartja a vasgyártási reakciókat.

A kohászati ​​koksz főbb jellemzői a következők:

● Magas fix széntartalom

Nagy százalékban tartalmaz szenet, amely égés közben erős hőt termel. A magas szénkoncentráció elősegíti a redukciós reakciókat is a kemencében.

● Alacsony szennyeződés

A hamu, a kén és a nedvesség alacsonynak kell maradnia. A felesleges szennyeződések növelik a salak mennyiségét és csökkentik a kemence hatékonyságát.

● Porózus szerkezet és nagy szilárdság

Belső pórusszerkezete lehetővé teszi a gázok keringését a kemence terhelésében. Az erős mechanikai tulajdonságok segítenek a koksznak ellenállni a nagy kemenceterhelés alatti zúzásnak.

Az alábbi táblázat bemutatja, hogy a kohászati ​​koksz miben különbözik az iparban használt egyéb szén-üzemanyagoktól.

Anyag típusa	Fő forrás	Tipikus használat	Főbb jellemzők
Kohászati ​​koksz	Kokszolószén	Acél nagyolvasztók	Magas széntartalmú, erős szerkezetű, porózus
Termikus szén	Szénlelőhelyek	Áramtermelés	Nagyobb illóanyag-tartalom, kisebb szilárdság
Kőolajkoksz	Az olajfinomítás mellékterméke	Alumínium, cement	Magas széntartalmú, de eltérő fizikai szerkezet

A kohászati ​​koksz szerepe a kohóvasgyártásban

A nagyolvasztó kemencéjében a Metallurgical Coke egyszerre több kritikus feladatot is ellát. Ez nem csak üzemanyag. Vegyi anyagként és fizikai hordozóanyagként is működik. Ez a kombináció pótolhatatlanná teszi a hagyományos vasgyártási technológiában.

Először is elsődleges hőforrásként működik. Amikor forró levegő kerül a nagyolvasztóba, a koksz gyorsan reagál az oxigénnel. Ez a reakció rendkívül magas hőmérsékletet eredményez, gyakran meghaladja a 2000 °C-ot. Ezek a hőmérsékletek megolvasztják a vasércet, és létrehozzák az acélgyártáshoz szükséges olvadt fémet.

Másodszor, a kohászati ​​koksz redukálószerként működik. Égés közben a koksz szén-monoxid gázt termel. Ez a gáz az ércben lévő vas-oxiddal reagál. A reakció eltávolítja az oxigént, és az ércet fémvasssá alakítja. E kémiai lépés nélkül a vas nem nyerhető ki hatékonyan.

Harmadszor, mechanikus támogatást nyújt a kemence terheléséhez. Vasérc-, folyasztószer- és kokszrétegek a kemencében. A kokszszemcsék távolságot tartanak fenn ezen anyagok között. Ez a távolság lehetővé teszi, hogy a gázok és az olvadt folyadékok akadály nélkül mozogjanak a kemencében.

 

Kohászati ​​koksz előállításához használt nyersanyagok

A kohászati ​​szén (kokszszén) megértése

A kohászati ​​koksz egy speciális szénfajtával kezdődik, amelyet kohászati ​​szénnek neveznek, és amelyet gyakran kokszszénnek is neveznek. Évmilliókon át mélyen a föld alá temetett ősi növényi anyagokból alakult ki. A hő és a nyomás fokozatosan átalakítja ezt a szerves anyagot szénben gazdag szénrétegekké. Ha ezt a szenet kokszolókemencében oxigén nélkül hevítik, az illékony vegyületek elhagyják a szerkezetet, és erős szénváz marad. Ebből a szilárd termékből kohászati ​​koksz lesz, a nagyolvasztó-vasgyártásban használt tüzelőanyag.

A gyártási folyamat során többféle kokszszenet használnak. Különböznek széntartalomban, melegítés közbeni képlékeny viselkedésben és illóanyag-szintben. Az acélgyártók gyakran kombinálják a különböző szénminőségeket, mivel mindegyik más-más tulajdonsággal járul hozzá a végső kokszszerkezethez.

● Kemény kokszszén

Erős tapadó tulajdonságokkal rendelkezik. Melegítés közben meglágyul, megduzzad, majd erős kokszszerkezetté szilárdul. Ez a típus képezi a kohászati ​​kokszgyártás gerincét, és mechanikai szilárdságot biztosít a nagyolvasztók belsejében.

● Félkemény kokszszén

Közepes szilárdságú kokszot állít elő. A termelők gyakran keverik erősebb szénnel a költségek és a teljesítmény egyensúlya érdekében. Segít megőrizni a kemence stabilitását, miközben szabályozza a nyersanyagköltségeket.

● Félpuha kokszszén

Nagyobb illékonyanyagot és gyengébb kokszoló tulajdonságokat tartalmaz. Megfelelő keverés esetén azonban javíthatja a gázáteresztő képességet, és segíthet szabályozni a koksz állagát.

A kohászati ​​szén kritikus tulajdonsága a plaszticitás a karbonizáció során. Ahogy a szén nagyjából 350 °C és 500 °C közé melegszik, puhává és képlékenysé válik. Az egyes szénrészecskék összeolvadnak, és folyamatos masszát hoznak létre. Amikor a hőmérséklet tovább emelkedik, gázok távoznak el, és a szerkezet porózus kokszlá szilárdul. E képlékeny fázis nélkül nem tud erős kohászati ​​koksz képződni.

A kokszszén típusa	Tipikus jellemzők	Szerep a kohászati ​​kokszgyártásban
Kemény kokszszén	Magas széntartalmú, erős csomósodási képesség	Koksz szilárdságot és szerkezetet biztosít
Félkemény kokszszén	Mérsékelt széntartalom és szilárdság	Kiegyensúlyozza a költségek és a koksz stabilitását
Félpuha kokszszén	Magasabb illékony tartalom	Beállítja a textúrát és a gázáteresztő képességet

Szén előkészítése és keverése kohászati ​​kokszgyártáshoz

Mielőtt a szén belépne a kokszolókemencébe, gondos előkészítésen kell átesni. A bányákból származó nyersszén ritkán rendelkezik a megfelelő mérettel, nedvességszinttel vagy összetétellel a közvetlen elszenesítéshez. A termelők ezért feldolgozzák és keverik a szenet, hogy biztosítsák a kokszolás során a stabil teljesítményt.

A szén előkészítése általában több lépésből áll:

● Zúzás és méretezés

A nyers szén nagy darabokban érkezik. A zúzás kisebb, jellemzően több milliméternél kisebb részecskékre redukálja. Az egyenletes részecskék egyenletesebben melegszenek fel a kokszolókemencékben. Az egyenetlen méretek gyenge zónákat hozhatnak létre a végső kohászati ​​kokszszerkezetben.

● Nedvesség beállítása

A nedvességtartalom erősen befolyásolja a térfogatsűrűséget és a hőátadást. A túl sok víz csökkenti a sütő hatékonyságát és késlelteti a szenesedést. A túl kevés nedvesség egyenetlen széntömődéshez és instabil kokszképződéshez vezethet.

● Szénkeverés

Különböző minőségű szenet kevernek össze gondosan megtervezett formulák szerint. A keverés egyensúlyba hozza a széntartalmat, az illékony anyagokat, a képlékeny viselkedést és az ásványi összetételt. A cél egy olyan széntöltet, amely minden ciklusban erős és stabil kohászati ​​kokszot termel.

A modern kokszgyárakban az előkészítő rendszerek gyakran automatikusan működnek. Egyesítik a zúzóberendezéseket, a szállítószalagokat, a tárolósilókat és a keverési vezérlőket. Az integrált gyártósorok javítják a konzisztenciát és csökkentik a működési változékonyságot.

Előkészületi szakasz	Cél	A koksz minőségére gyakorolt ​​hatás
Zúzás és szűrés	Hozzon létre egyenletes szénrészecskéket	Javítja a hőelosztást a sütőben
Nedvességszabályozás	Állítsa be a víztartalmat az optimális sűrűség érdekében	Növeli a karbonizáció hatékonyságát
Szénkeverés	Kombináljon különböző szénfajtákat	Stabilizálja a koksz szilárdságát és szerkezetét

A nyersanyag minőségét befolyásoló tényezők a kohászati ​​kokszgyártásban

Még a karbonizáció megkezdése előtt a nyersszén minősége határozza meg, hogy a kohászati ​​koksz hogyan teljesít a nagyolvasztóban. Számos fizikai és kémiai tényező befolyásolja a koksz végső szerkezetét és mechanikai szilárdságát.

Az egyik legfontosabb paraméter a széntartalom és az illóanyag. A magas széntartalom erősebb tüzelőanyag-értéket és stabil kemencereakciót biztosít. Az illékony komponensek, mint például a metán és a hidrogénvegyületek hevítés közben távoznak. Ha az illóanyag-tartalom túl magas, a koksz törékennyé és az elfogadható határokon túl porózussá válhat.

Egy másik kulcsfontosságú tényező a hamu és az ásványi szennyeződések. A hamu a szén ásványi anyagaiból, például szilícium-dioxidból vagy alumínium-oxidból származik. Ha magas hamutartalmú koksz kerül a nagyolvasztóba, az fokozza a salakképződést. Ez az extra salak energiát fogyaszt, és csökkenti a kemence termelékenységét.

A nyersanyag fontos jellemzői a következők:

● Szénkoncentráció

A magasabb fix széntartalom javítja az üzemanyag-hatékonyságot és a redukciós reakciókat a vasgyártásban.

● Hamu- és kénszint

Az alacsonyabb szennyeződések tisztább olvadt vasat eredményeznek, és csökkentik a salakképződést.

● Részecskeméret-eloszlás

Az egyenletes szénrészecskék egységes koksz textúrát és szilárdságot hoznak létre.

● Nedvességtartalom

A szabályozott nedvességtartalom stabil széntömítési sűrűséget biztosít a kokszolókemencékben.

 

Lépésről lépésre kohászati ​​kokszgyártási folyamat

Szén töltése kokszolókemencébe

A kohászati ​​koksz előállítása akkor kezdődik meg, amikor az előkészített kokszszén belép a kokszolókamrába. Ezek a kemencék hosszú, zárt kamrák, ahol a szén oxigénhiányos környezetben melegszik. Oxigén nélkül a szén nem ég. Ehelyett lassan átalakul erős szén-anyaggá, amelyet a kohóvasgyártásban használnak.

A modern kohászati ​​kokszgyárakban általában két töltési technikát használnak:

● Felső töltés

A szén a felső nyílásokon keresztül jut be a sütőbe. A kamra padlóján szétterül, és egységes szénréteget képez. A kezelők vízszintbe állítják a szenet, hogy a hő egyenletesen tudjon áthaladni az anyagon a szenesedés során.

● Bélyegtöltés

A szén a sütőbe kerülés előtt sűrű tömbökké tömörül. A mechanikus sajtolás növeli a térfogatsűrűséget. A sűrűbb széntöltetek általában erősebb kohászati ​​kokszot termelnek, és javítják a kemence hatékonyságát.

Karbonizációs és magas hőmérsékletű kokszolási folyamat

Miután a szén belép a kokszolókemencébe, megkezdődik a karbonizációs szakasz. A kemence falaiból származó hő fokozatosan emeli a szénmassza hőmérsékletét. Ahogy a hőmérséklet megközelíti az 1000–1100 °C-ot, a szén kémiai átalakuláson megy keresztül.

Ebben a szakaszban számos reakció megy végbe a sütő belsejében:

● Szénlágyító és képlékeny fázis

Köztes hőmérsékleten a szén puhává és képlékenysé válik. A részecskék összeolvadnak és folytonos masszát alkotnak. Ez a szakasz lehetővé teszi a koksz szerkezetének szilárdságát.

● Illékony gázok kibocsátása

Olyan vegyületek, mint a metán, a hidrogén és a kátránygőzök távoznak a szénből. Ahogy ezek a gázok távoznak, pórusokat hoznak létre a szerkezeten belül.

● Szilárd szénváz kialakítása

A folyamatos fűtés erősíti a szénhálózatot. Az eredmény egy porózus, de erős szerkezet, amelyet Metallurgical Coke néven ismerünk.

A karbonizációs ciklus általában 18-22 óráig tart. A reakció befejeződése után a kokszot még rendkívül forrón kinyomják a sütőből.

Koksz oltási és hűtési módszerek

A friss kohászati ​​koksz 1000°C feletti hőmérsékleten lép ki a kemencéből, ezért szállítás és tárolás előtt le kell hűteni. Ezt a hűtési folyamatot kioltásnak nevezik.

A kokszüzemekben két fő hűtési módszert alkalmaznak:

● Nedves oltás

Vízpermet közvetlenül a forró kokszra. Gyors lehűlés következik be, és nagy mennyiségű gőz képződik. Ez a módszer egyszerű és széles körben elterjedt, bár a folyamat során némi hőenergia veszít.

● Száraz oltás

Forró koksz kerül egy zárt hűtőkamrába, amely keringő inert gázzal van megtöltve. A gáz elnyeli a hőt és átadja azt az energiavisszanyerő rendszereknek. A száraz oltás javítja az energiahatékonyságot és segít megőrizni a koksz szilárdságát.

A hűtési sebesség befolyásolja a koksz minőségét. A fokozatos hűtés gyakran védi a belső szerkezetet, és csökkenti a kohászati ​​kokszrészecskék repedését.

A kohászati ​​koksz zúzása, szitálása és méret szerinti osztályozása

Lehűlés után a kohászati ​​koksz zúzó- és szitálóberendezésen halad át. Ez a lépés szétválasztja a kokszot az acélgyárak által igényelt szabványos méretű frakciókra.

Az egyenletes részecskeméret segít fenntartani a jó gázáramlást a nagyolvasztókban. Ha túl sok finom részecske van, a légáramlás korlátozódik, és a kemence hatékonysága csökken. Emiatt a kokszgyárak gondosan ellenőrzik a szűrési folyamatot.

Coke Type	Tipikus mérettartomány	Közös használat
Nagyolvasztó koksz	25-80 mm	A nagyolvasztó-vasgyártás fő tüzelőanyaga
Dió kóla	10-25 mm	A reakciók javítása érdekében a kemencébe keverve
Coke Breeze	<10 mm	Szinterező üzemekben vagy ipari tüzelőanyagban használják

 

Kohászati ​​koksz minőségellenőrzési és teljesítménymutatói

A kohászati ​​koksz minőségét meghatározó kémiai tulajdonságok

A kohászati ​​koksz kémiai összetétele erősen befolyásolja a nagyolvasztó teljesítményét. Az acélgyártók először a szénkoncentrációt és a szennyeződések szintjét veszik figyelembe. A magas fix széntartalom erősebb üzemanyag-értéket és stabil redukciós reakciókat jelent. Amikor koksz ég a kemencében, a szén oxigénnel reagál, és szén-monoxidot képez. Ez a gáz eltávolítja az oxigént a vasércből, és megolvadt vasat termel.

Számos kémiai indikátor segít a kohászati ​​koksz minőségének értékelésében:

● Rögzített széntartalom

Ez a koksz fő éghető részét jelenti. A magasabb fix széntartalom javítja a termikus hatékonyságot és támogatja az erős redukciós reakciókat. Az alacsony széntartalom csökkenti a fűtőértéket és növelheti az üzemanyag-fogyasztást a kemencében.

● Hamutartalom

A hamu az eredeti szén ásványi anyagaiból származik. A magas hamuszint növeli a salakképződést a vasgyártás során. A több salak nagyobb energiaigényt és alacsonyabb kemence termelékenységet jelent.

● Kén és nedvesség

A kén átjuthat az olvadt vasba, és befolyásolhatja az acél minőségét. A nedvesség csökkenti a koksz fűtési hatékonyságát és növeli az energiafelhasználást a nagyolvasztó működése során.

Az alábbi táblázat a Kohászati ​​Koksz minőségének értékelésére használt tipikus kémiai mutatókat mutatja be.

Kémiai indikátor	Mit mér	Az acéltermelésre gyakorolt ​​hatás
Fix szén	Szén-százalék a kokszban	Meghatározza az üzemanyag szilárdságát és hőértékét
Ash tartalom	Égés után ásványi maradék	Befolyásolja a salaktérfogatot és a kemence hatékonyságát
Kén	Kénszennyeződések a kokszban	Befolyásolja az acél tisztaságát és a kohászati ​​reakciókat
Nedvesség	Víztartalom a kokszban	Csökkenti a fűtési hatékonyságot és az energiateljesítményt

A koksz mechanikai szilárdsága és szerkezeti integritása

A kémiai összetétel önmagában nem határozza meg a kohászati ​​koksz teljesítményét. A fizikai erő is fontos szerepet játszik. A nagyolvasztó belsejében a koksznak meg kell tartania a vasérc és a folyósító anyagok nehéz rétegeit. Ugyanakkor a gázoknak felfelé kell mozogniuk a terhen keresztül, és az olvadt fémnek lefelé kell áramolnia. A gyenge kokszszemcsék finom részecskékké törhetnek, és elzárhatják ezeket az útvonalakat.

Számos fizikai jellemző határozza meg a koksz tartósságát:

● Mechanikai szilárdság

Az erős koksz ellenáll a nagy kemencenyomás alatti zúzásnak. Az erős részecskék fenntartják a kemence terhelésének szerkezeti vázát. Ez a stabilitás egyenletesen tartja a gázáramlást és támogatja a hatékony reakciókat.

● Porozitás és sűrűség

A kohászati ​​koksz pórushálózatot tartalmaz, amely a karbonizáció során keletkezett. Ezek a pórusok lehetővé teszik a redukáló gázok keringését a kemencében. A kiegyensúlyozott sűrűség és porozitás szilárdságot és áteresztőképességet egyaránt biztosít.

● Részecskeméret-eloszlás

Az egyenletes kokszméret javítja a légáramlást a kemenceoszlopon keresztül. A nagy eltérések szabálytalan üregeket hoznak létre, és megzavarják a kemence gázáramlását.

A kiváló minőségű kohászati ​​koksz tipikus szerkezeti jellemzői a következők:

● Porózus belső szénszerkezet

● Alacsony illóanyag-tartalom

● Magas kopásállóság a kezelés és a szállítás során

● Stabil részecskeméret a nagyolvasztóba való töltés után

A szerkezeti integritás megőrzése biztosítja a nagyolvasztó hatékony működését. A kokszdaraboknak ki kell bírniuk a magas hőmérsékletet, a mechanikai igénybevételt és a kémiai reakciókat, miközben leereszkednek a kemencén.

Kohászati ​​koksz ipari vizsgálati szabványai

A kokszteljesítmény valódi kemencekörülmények közötti értékeléséhez a gyártók szabványos laboratóriumi vizsgálatokat alkalmaznak. Ezek a tesztek a magas hőmérsékletű reakciókat és a mechanikai igénybevételt szimulálják. A mérnökök elemzik az eredményeket, hogy meghatározzák, hogyan fog viselkedni a kohászati ​​koksz a vasgyártás során.

Két széles körben használt mutató a CRI és a CSR:

● Kokszreaktivitási index (CRI)

Ez a teszt azt méri, hogy a koksz milyen könnyen reagál a szén-dioxiddal magas hőmérsékleten. A kokszminták ellenőrzött környezetben 950°C körül melegednek. A súlyvesztés azt jelzi, hogy a koksz mennyire reaktívvá válik a kemence működése során.

● Kokszerősség reakció után (CSR)

A CRI-teszt után a maradék koksz mechanikus bukdácsoláson megy keresztül. A nagy darabokban visszamaradt koksz százalékos aránya a kémiai reakció utáni szilárdságát jelzi. A magas CSR értékek általában erősebb kokszot jelentenek nagyolvasztó körülmények között.

További mechanikai értékeléseket is alkalmaznak:

● Dobteszt

A koksz forog a vizsgálódobban, és ismételten becsapódik a falakon. A mérnökök megmérik a forgatás után nagy darabokban visszamaradt koksz mennyiségét.

● Kopásállósági tesztek

Ezek a tesztek azt vizsgálják, hogy a koksz milyen könnyen törik a szállítás és a kemencetöltés során.

 

Következtetés

A kohászati ​​koksz a szén elszenesítésével és gondos minőségellenőrzésével képződik. Támogatja a nagyolvasztó hatékonyságát és a stabil acélgyártást. A Qinxin kellékei megbízhatóak Kohászati ​​koksz , amely ötvözi az erős nyersanyagforrásokat, az állandó minőséget és a megbízható ipari szolgáltatást.

 

GYIK

K: Mi az a kohászati ​​koksz?

V: A kohászati ​​koksz kokszszénből készült szénüzemanyag nagyolvasztó vasgyártáshoz.

K: Hogyan készül a kohászati ​​koksz?

V: Kohászati ​​koksz képződik, amikor a kokszszén 1000 °C feletti oxigénmentes kokszolókemencében melegszik fel.

K: Miért fontos a kohászati ​​koksz az acélgyártásban?

V: A kohászati ​​koksz hőt biztosít, csökkenti a vasércet, és támogatja a kemence szerkezetét.

K: Mi befolyásolja a Kohászati ​​Koksz minőségét?

V: A fix szén, hamu, kén, nedvesség és szilárdság határozza meg a kohászati ​​koksz teljesítményét.

K: Hogyan tesztelik a Metallurgical Coke-t?

V: A gyártók a kohászati ​​kokszot CRI, CSR és dobszilárdság értékelésekkel tesztelik.