/
Текст
1\.11. ( I)le"OB
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
I ........ -11 ...... .. . ....,.... .'i.' .....
,:.. :.. .,'!. ..,.-.: . ' ..:. .'.ё..,ё'. ....
,'1. , ': ' . ,!, . _".-,.. ., . ....... . ...'IIIIi:... . ....... " ..,..
. .. . . . ...... .... ..,.... . .".. -.'
a;. ... : .... i .': :;: .-.... ":..I :;.
: =i i ,': .!i'i. : " ;:.' :f:
J ............ . ., .,..." ." .......:..:0 . ..:. '!.'
:;J ::!f...,.; !:f l .'.. .. . :: .I(:;: ':!\
f@J:ii';. : . i:.\\ .i;)'
...,.....:.... ... "."': ":';'V :,
':;:. " . !i:"'\' . ' : . ' , ' . a.......!...!:.. . ' ..
........ ...; :'8.. ... ''' . ....! . ..
ik :...::I . I . . :-:;. !. м:, .' . ..
w""'''' ',,,,,,,80r.-.0 .,. ..... :OI:.. .......
......!!.;. . ...:. .I.'..'fj.. .........,. .. .
a .:..':' , . . . ., . ..... 5 .. :,..' ....... .-..
:1:."."'.-.-.' ..... . .... ..... .'.'
". ..... ..; . .... , . . .. . ... . .. . . ............
. . ,.. ...... . . . ..... ......... .... .
...'...t:.i,....:'-... ,..... ...'. .,_.....
. ....,.,.-: . ..: \ . :.-.:.... "::. ' ..
.I ...".........:.....' ..ё....... . I
.. . ....;:.. \:... .... .....!.. .
· ..-ё,............ ,..... .' 8"
'''",. ...:.... . ... ...... ...
......1., '0t8.' .. . ,.... ....
...1 .. ......' ; ,.: ... ...:.
....", .'!t..: ... ......' ,.. ..
........... ........, .. . .
,... ':. ... .,_,. .::....:i
.% !:., :"';;.. . ! ..
.::. ' I \...'Чi . ,.:lI.'\1: :
i.. .....$ r.... . ! : .:t l :
, .. . . . ...,..:..:..:.:;.!:&. . :.. '8#
.. .... ,..... .:!18 t: 8 .
.. . .&... ..:.,. .:..". _...,!.JI
",.'.,.,'l.'i::.'. . '!..e: .
....... .. .......!.........,.:.
... : . :'.. ..f- ; :o .
....l. I :. :-....... .,.. ..!.:......
,..... . . . i..: .. ; ...
....... ... .:.- ...;,....:!.. .. ...
..... ..... . . . . .t.:' ." '"
. '1 '11 .... .......... ....;:
,::..,;ti::' ;.i !I. :...,. .
. ... ...... ,,' . .... J . ... '1 ...a!..
: ..,.. ,. ..,.." . "' ''''
!. .. . ...e . ...'!. .;:.,....'...
.-.и.. ' ....jI.. t!1., 'oo. .<l....:'
' .-:.:!.. '.=,.:. . ..... ,..
.... . ! ., ..: ..'
, . ' : !f: :l;f!\
.. ..' ". .. \tt... ........
.:t "':..i:''' 8'iil... t\'\!.r..
....;l..;....':.... I -.:..:.. .: . .::
, ....:. ,. .. &:81."" .
'. . \ ,.,.. ... I !i'..
-:;4.. !,; . ·
. .... .:,:.. _1\1... ..ftt8
:Iii=-" .. .:... _'. ;м,а
.:..,...;. _ ' .r:i5 . .;а.
. . . ...... ,.. ..",. ,=.. .
, .1. '.".:""J' , ' .' . """ . .
... ...,. ..... . . .. ; : ....
.. . ....:..!:.. - .... .....,..
.. ...........;. ........... ''! ..
..;.:. . . ..;:.!.. ., . . ! :1. :!
........ g'1:.'\'i. ., ....;..'!-.,
,.:. ,,:;.:, : :..!".:':" ;'
.. ... I ..';...:I. . . ..:e.
;"::: . .!J::i!.:.! . ' 'r ::r:ч.
.:r'rl,;;.e:.. _. . !... !. .
ОСНОВЬI
оценки
и улучшения
качества
доменноrо кокса
К.И. Сысков
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
основыI
оценки
и улучшения
качества
доменноrо кокса
й
Москва
"Металлурrия"
1984
удк 669.162.16
Ре ц е и з е и т AOKr. "тец, наук. r.В.СперанС1СtIЛ
удк 669.162.16
: тeopen.чесю.е оСновы оценки иуJJ)'чiueвиS качествадомениоrо кокса. С ы с К о в К.И.
М.: МeтaJШУРrия, 1984,184 с..
--ИЗложеНа "теории поведения кокса в доменном процессе, показанQ влияние
свойств кокса на интеисивиость и ровиость Хода домеииых печей и. обоснованы по-
каэатeJIИ свойств AOMeннoro кокса, обусловливающие ero качество. PaCCMoтpeнь:I за-
: кономерноC'l'И процесса разрушеНWI. кокса как текстурцо иеОДJIОрОДJIоrо матери-
ала, виды прочности кокса и мe'I'ОДИ1<И их определения, даниые СИТОВЫХ анализов
кокса мноrиx коксохимичесКВХ заводов. ОбосНован способ оценки raзодинами-
"ческих свойств кокса по I<,омnлексиому показатemo физических свойств коэф-
I фициеиту raзопроницаемOC'l'И. Изложены некоторые способы УЛУЧЩеНWI качества
! кокса.
; дпя наУЧНЫХ и ииженерно-технических работников коксохимическоro и домен-
:поrо производств. Мржет быть полезна cтyдeittaм соответствующих специальное-
'тей. Ил. 64. Табл. 121.'Библиоrp. список: 164 пазв.
KOHCТaнТJOl Иванович Сысков
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ
И УЛУЧDlEНИЯ КАЧЕСТВА
ДОМЕННоrо КОКСА
. Редактор издательства ИД.Нuзовqева
Художественный редактор IO.И.СмУРЫ2UН
Технический редактор ЛС.ЕpNIlкова
Корректор, ид.королъ
Обложка ХУДОЖНИка С.А.Содтанова
ИБ N' 2680
Подписано в печать 20.02.84 !T 07013
Формат бумarи 6Ох90 1/16 Бумara офсетная N' 2
Печать офсетная . Печ.п.ll,SО Kp.-O'lТ, 11,75 Уч. изд.п.13,67
Тираж 840экз. Заказ. 674 Цеиа!2р.l0к. Иэд.N'О970
Набрано в издателъстве "МeтaJШУРrия"
на Электронном компоэере ИБМ 82 оператором ОЯ.Свuненковоu
ОРАена TpYAoBoro KpacHoro Знамени. .
издательство "МeтaJШУРrия", 119857, rcn, Москва, r 34.
2-й Обыденский пер., д. 14.
Московская типоrpaфия N' 9 Союзполиrpафпрома
при rосударственном комитете СССР
по. делам издательств, полиrpафии и книжной торroвли
r. Москва, ВолочаевскaJI ул., д. 40
с 2803020200 072 9
040(01) 84 1 в4
@ Издательство "Металлурrия:", 1984
. ПРЕДИСЛОВИЕ
Обеспечение металлурrни высококачествеlDlЫМ коксом в настоящее
время является важнейшей народнохозяйствеlDlОЙ проблемой. Вопросы
качества кокса и методов есо оценки приобрели еще большую актуаль-
ность в связи с сооружением мощных домеlПlЫX печей.
В 1949 с. автором этой IOIИI'И бьша издана моноrрафия "Теория пове-
дения кокса в домениом процессе", в которой предложена сравнитель-
но простая методика оценки качества кокса с приведенйем покаэателей
к одной стадии разрушения. Подобные методики отсутствуют в мировой
практике коксохиМическоrо и ,домеlDlОСО производств. Методика осно-
вана на использовании комплексноrо 'покаэателя коэффициента rаэо-
проницаемоСти и общих положений rаэодинамики. Поэтому она универ-
сальна и првменищ ддя oцeнq новых эффективных способов улучшения
качества кокса. К ним следует отнести оценку качества более мелких
коксов и oтд узких есо классов.
РаЗвитие с:ТаПICТИЧеск&Х методов исследований в последнее время по-
мосает с большей достоверностью устанавливать связи между покаэателя-
ми свойстВ кокса и работой ДOMelDlЫX печей и дpyrиx асресатов. При ис-
пользовании любоrо метода прежде всесо необходимо выявить, какими
свойствами кокса характеризуются рассматриваемые технолоrические
процессы, и далее рассмотреть лишь основные свойства, влияющие на ин-
тенсивность и ЭJCОИОЫИЧJlость процесса. Такой метод весьма трудный,
поскольку влияние мJiоrиx важнейших свойств на домеlпlый и друrие
'процессы остается до настоящеrо времени недостаточно ясным. Напри-
мер, не ясно, как влияет механическая прочноеть кокса (rOCT 5953 72)
или есо реакциоlПWI способность (rOCT l0089 73) на шпеисивность
хода домеlпlых печей.
Одним из основных требований к качеcrву кокса JlВдяется высокая
rаэопроницаеМQСТЬ есо наCЬППlОЙ массы в домеlDlОЙ печи. Поэтому в
КНИI'е более подробно рассмотрены факторы, влияющие на формирова-
ние raэопроницаемости, и ОIПIсан метод ее определения. Затронуты воп-
росы и: ДИСКУСCIIОlDlоrо характера. Айтор заранее выражает приэнатель-
ность читателям, которые, оэнакоМJIСЬ с книrой, ПрИ1ШIют свои замеча-
'НИИ.
3
ВВЕДЕНИЕ
Ускорение наУЧIю техническоro nporpecca теСНО связано с разработкой
научных основ интенсификации производственных процесСов и повышеШl-
ем требований к качеству материалов, используемых в этих npoцессах.
На XXVI съезде КПСС бьто отмечено: "Безусловной предnосьткой реше-
ШlЯ всех народнохозяйственных задач. , . является развитие тяжелой ин-
дустрии. Особенно это касается ее базовых отраслей, в первую очередь
,топливно-энерreтических"l. Коксохимическая ПрОМЬПIIЛенность представ-
ляет собой важную часть ТОШlивно энерrетическоro комплекса, поэтому
вопросы повьnuения эффективности использования кокса как доменноrо
ТОШlива для производства чуryна приобрели важнейшее значеШlе.
Несмотря на развитие бездомешюй металлурrии, актуальность вопро
сов совершенствования и интенсификации существующеro проиэводства
,остается. В черной металлурrии намечается дальнейшее сооружеШlе ДOMeH
!ных печей объемом 5000 м З и более, а к качеству кокса для таких печей
!предъявляются повьnuенные требования [8] . Анализ состояния уrольной
. базы коксования показьmает теНДенцию к уменьшению в шихтах доли
жирных и ксксовых уrлей и повьnuеШlЮ доли слабоспекающихся уrлей,
а это неизбежно должно привести к ухудшеШlЮ качества кокса..РешеШlе
проблемыI расширеlЩЯ сырьевой yrольной базы коксования неразрывно
связано с совершенствованием существующеrо метода и разработкой
новых методов коксования, ПОВЬШlеШlем качества кокса, правильной
ero оценкой и с интенсификацией AOMeIIПoro процесса. Любые MeТOДbI
улучшении качества кокса MOryт быть использованы и дли расширении
сырьевой уrольной базы коксования. При этом качество кокса может
.
остаться на исходном уровне. но вводится дополнительное количество
менее дефицитных уrлей.
В стране имеются большие запасы слабоспекающихея уrлей в Кузбас-
се. Экибl\СТУЭСКОМ бассейне, Западном Донбассе и др. В связи с этим осо-
бое эна еШlе прнобретает разработка способов коксования УWIOniеlПlЫX
шихт и оценки качества получаемоrо при этом кокса. аиболее эффектив-
ным способом расширения сырьевой уrольной базы является ynлотнеШlе
уrлей в lpI астическом состоянии с получеШlем формовок и последующим
. I Материалы ХХУI съезда КПСС. М.: Политиздат. 1982, с. 38.
4
их коксованием. Кроме Toro, состояние уrольной базы aвvсит от целе-
направпешlOСТИ расходования уrпей, а следовательно, и получаемых из
них коксов. В настоящее время не весь доменный кокс используется в
доменном производстве. Например, по данным 1968 r., только 84 % круп
Horo кокса поступало на вьmлавку чуryна [1, 2]. Из 32,5 % кокса 25
40 мм для аrломерации потреблялось 14,9 %. Подобное использование
кокса, предназначенноrо для доменных печей, недоnyсТимо. Коксовая
мелочь, необходимая для arломерации, должна быть получена из менее
дефицитных и более дешевых некоксующихся yrлей. Из 89,1 % кокса
.кл сса < 10 мм для arломерации использовалось 85,9 %.
В .973 r. в СССР бьто произведено'80 млн.т кокса, из нихдомеЩlOrо
65,7, лиrейilOro (класса >40 мм) 3, , орешка 1,6 и коксовой мелочи
3,4 МЛН.Т. ПРИ' этом избыток доменноrо кокса бьт израсходован не' по
прямому назначению. Имелся дефицит: по литейному коксу 0,6 млн.Т,
по орешку 1 млн.т И по коксовой мелочи 4,4 млн:r.. [3]. Производство.
кокса по районам и roAaM представлено на рис. 1 [45].
Несмотря на большие запасы yrлей в СССР и значительное количество
. добываемых yrлей (в 1975 r. добыто 701 млн.т), вопросы ПlИXтования с
ориентацией на использование для коксования менее дефицитных и более
. дешевых yrлей имеют весьма большое значение.
Запасы уrлей до rлубины 800 м, используемых для коксования, и
СОСТaltЫ шихт показан:ы на рис. 2. Несоответствие использования yrлей
их запасам вьщвиrает задачу дальнейшеrо ПОВЬШlения содержания ra.
зовых yrлей в шихтах для коксования. Решение :пой задачи зависит
от точности метода оценки физических свойств кокса, 06условлива
ющих качество ero как доменноrо ТОIDIива. Трудности заключаются и
в том, что не существует научно обоснованных rOCTOB для оценки ка-
чества кокса, не установлено еДИНЫХ требований к качеству кокса, полу-
чаемоrо из уrпей различных бассейнов СССР, нет общепринятых мето-
60
СССР
...
60
+0
20
с:::
100
Эапасы Шихты
1975 r. 1980 r.
OC 8 OC 17 ОС lб
I( 7
Ж IJ /( lJ /( 1"
Ж J5' нi JI
.r 7Z
r J5 r J9
!JCCP
80
.;
I:S 60
IJO
1910 1920
zo
Рис, 1. Развитие проиэводства кокса по OT
дельным районам и в целом по СССР
Рис. 2; Запасы yrлей в недрах до rлу'
бины 800 м по маркам и использо-
ванне их в шихте
5
дик для оценки качества коксов. так, для оценки механической проЧ-
ности кокса на Востоке СССР применяется большой колосн:иковЬ1Й, а на
Юrе СССР малый барабаны. Все это делает невозможной сравШIТельную
оценку качества кок сов различных заводов и требу разработки комп-
лексных показателей и еДШlOrо подхода к оценке свойств AOMemlOro ro:.
рючеrо. .
С целью получения единоro метода оценки качества коксов различных
заводов ВУХИНом разработана система кодовой оценки ero свойств [6].
Соrnасно этой системе, кокс оценивается по чет.ырем показателям, вы&
ранным в качестве важнейших: М 10 , М 40 , сернистость И зольность. Уста-
новлена десятибалльная система оценки кокса по каждому из четырех
показателей. Наивьiсшая оценка соответствует первому номеру кода этой
системы, т .е. кокс, получивший наименьшую сумму базшов, имеет наилуч-
шее качество (табл. 1). По дaнныII табл. 1, лучшими по качеству кокса-
МИ, имеюЩими код менее 11, явлJlJOТСЯ коксы Новолипецкоrо (блок II) ,
Череповецкоrо (блок 11) и Зanадн ибирскоrо металлурrических заво-
дов. Коксы подобноi'o качества проиэВодится в ФРf и во Франции [6] .
Приведенная кодификация позволяет однозначно оценивать качество
кокса различных заводов, сравнивать ero с зарубежными аналоrами и 0& .
леrчaет решение вопросов 'о присуждеmm Знака качества метазшурrичес-
кому ТOIшиву. Однако она имеет такие недостатки, как эмпиричность и
неДостаточная обоснованность показателей свойств кокса как характерис-
тик качества домениоrо кокса..
. Влияние на работу домеlПlЫX печей влажности, зольности, сернистости
кокса и выхода ле1}'ЧИХ веществ более или менее BЫJlcнeHO, чеrо нельзя
сказать о физико-химических и физических свойствах кокса. Нельзя
считать достаточно выясиеШIЫМ влияние пористости на доменный процесс.
, СJJЯЗЬ показателей свойctв кокса с работой домеlПlЫX печей установлена
лишь качественная. Степень соrnасования принятых для оценки показа.
телей свойств Ko .ca с работой доменных. печей весьма ниэ:кая. Большим
достижением является создание математиЧеских моделей связи, однако'
они носят эмпирический характер и не имеют в своей основе общеприз-
нанной теории.
,Особенно неблarополучныM следует считать положеJПIе, создавшееся
с оценкой механической прочности кокса по показателям остатка в боль-
Табllича 1. Кодовая систеМа оценки Knecтвa кокса
d A d .%
КОAQВЫЙ знак м;,о,% O'% St,%
1 6 80 0,6 9,0
2 6,l 7 78,0 79,9 0,61 0,8 9,01 10
3 7,1 8 76,0 77,9 0,81 1,0 10,O1 1l
4 8,1 9 74,O 75,9 1,01 I,2 ll.oI 12
5 9,l 10 7.J,O 73,9 1,21:'1,4 12,01 13
6 1O,1 1l 70, 71,9 1,41 1,6 13,01 14
7 1l,1 12 68.0 69,9 1,61 1,8 14,01 15
8 12,l 13 . Об,О 67,9 1,81 2.0 15
9 > 13 <66 >2 > 15
6
шом барабане'М 40 'М 25 иМ 10 . Несмотря на простоту, этот метод имеет
следующие крупные недостатки: _
. а) отсутствует прямая связь между свойСтвами кокса и показателими
рабо'l'Ы домеlПlЫX печей. Например, высокая прочнOCIЬ кокса при малой
кусковатости и однородности кусков по размеру не обеспечивает. хоро:.
шей rазопроницаемости столба IШавильных материалов в домеШlОЙ печи,
а следовательно, шпенсивности ее хода и производительности [ 7] ;
6) JlРИ оценке кокса по вых.о.цу крупных классов, например по М 25 ,
который составляет 8 90 % от выхода Bcero кокса, практически OT
сутствует Шlформации о крупности кусков основной массы кокса и од-
нородности их по размеру;
в) не учитывается исходный rранулометрический состав кокса', изме-
неlШе KOToporo и должно характеризовать прочнOCIЬ кокса;
r) не позволяет правШIьно наметить пути улучшении и оценить измене- -
lШе качества кокса при составлении yrольных шихт и разработке новых
способов коксовании вследствие неоднозначности изменении показателей
крупности (М40' М 25 ) и прочности (М 10 ) коксов после достижеНИJl'
необходимой cnекаемости ШilxТЫ.
.Для устранении иЗложеНных недостатков необхоt(имы наУ1ЩО обосно-,
ванный подход к выбору показателей, характеризующих качество кок.
са, и тщательное изучение вЛИЯНИJI свойств кусковых мате'риалов на про-
. цессы,. в которых они используются а fal< e зависимости Me пока..
эателJIМИ свой и ре ульта ами производствеШlЫХ процессов. I
ТЕOPИJI ПОВЕДЕНИЯ КОКСА В ДОМЕННОМ ПРОЦЕССЕ
Эффективность работы доменных печей характеризуется их произво-
дительностью И paC OДOM сырых атериалов на едишщу массы вьптавля-
eMoro чyryнa. Производительность в основном обусловливается интенсив.
ностью процесса и ровностью хода печей. Расход cbIPblX материалов зави-
сит от их свойств, состава вьптавляемых чyryнов и степени использо-
вания темовой и химической знерrии rазов, в токе которых сырые ма-
териалы, нarpeBlUlcb. испьпывают ряд превращений. изменящих их физи-
ческое состояние и химический состав. Поведение rорючеrо в домешlOМ
процессе еще недостаточно ясно. Наблюдения за домеШIЫМ процессом
позволили вы.яI$тьь наиболее важные свойства AOMeIIИoro rорючеrо, ус-
тановить взаимосвязь между ними и показателями работы.
Из сказанноrо следует, что достаточная шпенсивность процесса и ров-
ность хода печи при малом расходе rорючеrо являются основными усло-
ВИJIМИ успеuпlOЙ работы доменных печей. Реализация этих условий зави-
сит во мноrом от характеристик металлурrическоrо кокса, которые и, сле-
дует принять за показатели ero качества как домеШlOrо топлива.
Концентраты . руд представляют собой тонкодисперсный материал,
Применение руд в таком виде приводит к пониженшо rазопроницаемости
стоnба мавильных материалов и, следовательно. шпенCИJШОcnt хода до-
меШlOЙ печи. С целью ПОВЬШlения ее концентраты руд подверrают окуско-
ванию и получают более подrотовлеlПl}'lO к доменноЙ мавке руду в виде
arломерiта или окаТЬШlей. Поэтому большой IПIтерес представляет рас-
смотрение вопроса о ВЛИJIНИИ физических свойств рудных материалов и
кокса на rазопроницаемость домешlOЙ шихты.
Arломерат и окатыши разрушаются при передаче их к скипам домен-
Horo цеха [ 11] вследствие недостаточной прочностИ (табл. 2).
ТабаUJ#ll 2. Разpyw-ие &rJlOMepaтa
Точка ol'60pa rРUlупометрический состав, %. кпассов. мм
пробы
>40 25 40 10 25 5 10 3 5 3
Перед бункерами . . . 5.4 4,5 29.6 36.2 14,4 9.9
После бункеров . . . . 1.9 2.4 24,1 37.7 17.4 16.5
Из приведеlDlЫX дaнных видно, что количество мелочи (класса < 3 мм) ,
образующейся в arломерате уже при передаче ero из бункера. к скипу,
возраст"ет в 1,7 раза. Таким образом, arломерат представляет собой леrко
истирающийся (по сравнению с коксом) материал. При опускании'в до-
мешlOЙ печи на rлубину порядка 6 м от уровня засыпи arломерат восста-
навливается: трехвалентные соединения железа переходят в двухвалент-.
ные. Этот процесс также сопровождается резким снижением ero прочности
и значительны1M уменьшением КруIШости. То же самое происходит и с ока-
ТЬШlами [9]. Данные Д.r.Хоxnова [12] подтверждают очень большое
влияние степ ни осстановления железосодержащих соединений окаТЬШlей
8
на процесс их разрушениs. Из рис. 3 следует, что при восстановлении arло-
_ мерата образуется значительное количество мелких классов с размером
частиц < 1 мм. Соrласно данным [ 13], при 400 ос лишь 20 % аrломерата
- имеет частицы крупностью > 5 мм. Частицы крупностью > 8 мм при
400 ос уже отсутствуют.
По данным [ 10], температура в домеlПЮЙ печи объемом в 2700 м Э на
расстоJIНИИ 1,6 м от уровня засыпи равна 2QO--..7OO 0J;. Таким образом,
можно считать, что весь arломерат и окатЬШIИ уже в верхней части домен-
ной печи практически превращаются в мелочь с размером частиц < 8 мм.
Следовательно, необходимо пpиllJl1'ь такой механнзм перемещения руд-
ных чаcnщ в массе кокса: частицы руды, как более тяжелые, сеrреrируют
в свободные объемы наСЫlП{ой массы кокса и опускаются вниз. При Э',1'ом
rазопроницаемость насldIlНОЙ массы кокса уменьшается. Таким образом,
raзoпрониЦаемость доменной шихты можно
характеризовать rазОПРОНlщаемостью насып-
ной массы кокса при свободном сечении ка-
налов ДЛJI прохождениs rазов, уменьшенном
на величину ече)IИИ рудных чаСТИЦ, находя-
щихся между кусками кокса, т .е. rазопрони-
цаемость наСЫIПЮЙ массы кокса ЯВЛJlется
основным фактором, формирующим rазо-
проницаемость столба IDIавильных матери-
алов в доменном процессе.
Рис. 3-. ВJlИJПDlе степени восстановления ока-
тышей на их прочнOC'l'Ь
10
..
..
8
«:::»
6
1,0 60 80
Степень
IlIсстаНII6.леНIlIf, '*
дaнныIe о разрушении кокса в смеси с arломератом приведены в ра-
боте [14]. Испьпанне проводили с навесками кокса 50 кr и arломерата
15 Kr. Смесь разрушали в стандартном малом барабане при 100 оборотах
и затем разделJlЛИ в растворе хлористоro цинка (табл. 3) .
Табтща 3. Испытание кокса в смеси с ИJlОМератом
Проба
Классы, мм
6 80
4 60
2S 40
10 2S
0---10
Кокс ЮJасса
60 80MM. . . . . .
Кокс + arломерат
40,4
44,6
0,8-..
38,0
34,6
18,8
13,8
10,6
25,2
Кокс класса
40 60 мм. . . . . .
Кокс + arломера'1 .
1,8
2,4
27,2
6,0
7,8
28,0
66,5 25,7 2,8
25,0 ' 2,6
26,0 24,0' 23,6
П р н м е ч а н н е. В числителе кокс, в знаменателе arломерат.
5,0
6,4
26,4
9
Из приведеШlЫХ в т 6Л. 3 данных ВИДНО, Что КОКС в смеси' с аrломера-
том истирается в большей мере (ПОВЬШIеШlе выхода классов < 10 мм).
Результаты раздельноrо испытания аrломерата этих же классов и кок-
са методом последовательноrо наложения разрушающих усилий приве-
дены на рис. 4, из KOToporo следует, что выход класса < 25 мм Д1UI кок-
са бьш примерно в 10 раз меньше, чем для аrnомерата. Столь сильное
различие в прочности кокса И аrломерата указывает на то, что мнеНИе о
необходимости приближения размеров кусков аrломерата к размеру
кусков кокса и сохранения соотношения между этимн исходными раз-
мерами необоснованно. Нельзя не отметить. также, что соотнош е раз-
меров при разрушении кокса и arломерата быстро изменяется не только
вследствие меньшей прочности arломерата, но и вследствие ero значи-
те ьноrо разрушения при восстановлении. --Сеrреrация частиц' руды нес-
колько снижает rидравлическое сопротивление доменной IIIИХТЫ. Поэто-
- му нельзя считать характерной величину rидравлическоrо сопpotИВЛе-
ния смесей в спокойном (недвижущемся) состоянии при малЫХСIC:ороо-
тих rазов. Однако зти исследования все же имеют определенную цен-
ность, так как показывают относительное различие в rидравлическом
сопротивлении разных материалов. На рис. 5 приведеныl кривые изме-
нения rидравлическоrо сопротивления слоя кокса и аrломерата высотой
в 1 м при разном раСходе воздуха [ 15] . Сопротивление arломерата клас-
са 10 мм более чем в 5 раз преВЬШIает сопротивление кокса класса
15 25 мм при расходе воздуха 5 м Э /мин. Послойная зarрузка кокса и
arломерата лишь незначительно снижает сопротивление смеси. Таким
образом, в спокойном (невзвешенном) состоянни rидравлическое соп-
ротивление аrломерата в печи в несколько раз выше, чем кокса! Oднa
50 ко, если за физическую модель
просыпания принять просыпание
arломерата и заполнение им
лишь части свободных межкус-
ковых промежутков в насыпной
массе кокса, то повышение rид-
равличеСКОf() сопротивления для
подобной модели будет rораздо
меньше.
'ь
"
.0
-
11:)
,
t: JO
.,.
zo
10
:С::::
50 100 150 ZOO
'Iисло ооорото8
Z50
Рис. 4. Влияние числа оборотов ба-
рабана на количество образующей-
си мелочи arломерата ( ) и кокса
( ):
1 класс 60 80 мм; 2 класс
40 60 мм
Итак, arломерат и окатыши в несколько раз уступают по прочности
, коксу И леrко разрушаются при их восстановле в 'шахте,- доменной
печи..
как уже бьшо сказано, домеlпlый кокс является peareHToM, источни-
ком теша и носителем rаЗОПРОlIНЩl.емости стол а шавильных матери-
10
алов в доменНом процессе. Каждая
из пере'DIсленных функций rорюче.-
1'0 представляет собой необходимое
условие осуществления доменноrо
процесса. Но какая из этих Функ
ций лимитирует расход кокса, опре.-
деляет интенсивность хода ДOMeH
НbIX печей и максимальную их про-
изводительность?
Рис. 5. rидравлическое сопротивление
кокса, arломерата и их смесей:
1 arломерат 6 10 мм; 2 кокс + ar.
ломерат; З. послойная эarрузка; 4
кокс 15 25 мм
G
'!;'
" .
z
1 Z J +
Рl1СКОD 80.1i1J'Kl1 I'f"ll'fUH
5
Чтобы установить теоретический расход кокса в доменном процессе,
необходимо принять наиболее характерную реакцию восстановления
окислов железа. Механизм восстановления окиси железа в доменном
процессе предс}'авлен М.А.Павловым [16] в ВИДе следующей цепи ре-
акций:
9С + 902 == 9С0 2
9С0 2 + 9с == 18СО
6Fе20з ... 2СО == 4Fез 04 + 2С0 2
4Fез 04 + 4СО == 12FeO + 4С0 2
12FeO + 12СО == 12Fe + 12С0 2
.
6Fе20з + 18С + 902 == 12Fe + 18С0 2
Суммарная реакция после сокращения коэффициентов приобретает
вид
2Fе20з + 6с + 302 == 4Fe + 6С0 2 .
(1)
Отсюда следует, что теоретический расход уrлерода на тонну восста-
навливаемоrо железа составит
(6.12: 4.56) 1000 == 321'Kr.
Реальный расход кокса в доменных печах rораздо больше, так как
кокс является и источником тепла. Например, минимальный расход кок-
са после предварительной механической обработки составил 536 [17],
при повышенном перепаде давлений на фурме и КОЛОIШIИке 512 [18] и
при сухом тушенИ}I 496 Kr/T чуryна [ 19]. При повышенном HarpeBe дутья
и обоrащении еro кислородом или водородом расход кокса может еще
несколько понизиться. Однако дальнейшее снижение расхода кокса будет
11
связано с повышением rидравлическоrо сопротивления столба плавиль-
ных материалов и вряд ли будет приемлемым из-за возможноrо сниже-
ния интенсивности хода доменных печей.
Из иэложенноrо следует, что количество кокса, pacxoдyeMoro в до-
менных печах, во всех случаях обеспечивает необходимое количество
тепла для протекания доменноrо процесса. Таким образом, кокс как
источник тепла не является фактором, лимитирующим производитель-
ность доменных печей.
Кокс как peareHT прежд.е B.cero должен характеризоваться скоростью
- rорения, которая зависит от реакЦИQННОЙ способности ero, концентрации
кислорода в дутье, удельной поверхности кусков кокса и температуры
процесса. Мнения специалистов о том, какой реакЦИQННОЙ способностью
должен обладать кокс в доменном процессе, до cero времени не являются
однозначными. ЗначительнаЯ скорость rope-
ния дpeBecHoro уrля. являвшеrося очень хо-
рошим доменным топливом. привела к оши-
бочному мнению о необходимости получать
и камеIOlОYrольный кокс с высокой реак-
ционной способностью [ 7] . Нусеель и Хезлам
,полarали, что скорость rорения определя-
ется скоростью диффузни. и поэтому реак-
ционная способность не имеет значения как
характеристика качества кокса.
zo
со
15
'"
'"
500 1000 1500
РасстОlllfllе 0/11 i!ЛQза
9'51'1'1 I'IМ
РИс. 6. Изменение состава raэов в окислитель-
ной зоне ropHa домениых печей
Под воздействием подаваемоrо в доменную печь возду?,а cropaeт опре-
деленное количество уrлерода в сравнительно небольшом пространстве
ropHa доменных печей. Область расходования уrлерода кокса. т .е. прост-
ранство. в котором выделяется основное количество тепла, носит назва-
ние окислительной или активной зоны. Она расположена около фурм в до-
менной печи. Длина ее оrраничена областью развития реакций окисления
yrлерода до. уrлекислоты и восстановления уrлекислоты до окиси
yrnерода:
с + 02 == С0 2 (2)
С0 2 + С == 2СО (3)
2С + 02 == 2СО. (4)
Длина активной зоны определяется по данным состава rазов. отбира-
емых из ropHa доменных печей по радиусу. В качестве примера на рис. 6
12
приведены средние данные об изменении состава rорновых rазов по 11
американским доменным печам [16]. Из этих данных 'следует, что сред-
няя длина окислительн й и восстановительной зон для изучения лелей
составляет соответственно около 800 и 400 мм. С увеличением количест-
ва дутья и кинетической энерrии rазов длина активной зоны возрастает,
но обычно не превышает 12OO 14OO мм.'
Таким образом, кокс cropaeт в ropHe домешlOЙ печи вблизи фурм и
как peareIO не является фактором, лимитирующим интенсивность хода
и производительность доменных печей.
Рас мотрим третью функцию кокса как носителя rазопроницае-
МQСТИ. Кокс является еДИНС1,'Венным' материалом, находящимся в твердом
состоянии на всех rоризонтах доменной печи. Он необходим, как "разрых-
литель" зта роль превосходит надобности для двух друrnх целей" [7]
(т.е. как источника теlDIа и как peareHTa). А.д.rотлиб [21] указывает,
что на долю КОЛОllIНИковоrо rаза приходится 3/4 массы получаемых про-
дуктов; SS % массы потребляемых доменНой пе ю материалов сощав
ляет rазообраЗRое дутье. Чтобы ввести такое rромздное количество дутья,
ero приходится подавать под давлением, приближающимся к давлению
массы столба lUIавильных материалов в доменной печи. Подача дутья под
более высоким давлением невозможна из-за опасности нарушения ровнос,
ти хода доменных печей. Таким образом, количество воздуха, а следова
тельно, и кислорода (при заданной ero концентрации в дутье), подава-
емою в печь, лимитируется предельно допустимым давлением дутья.
Количество дутья, вводимое в доменную печь.. лимитируется raзопрони-
цаемостью стол а lUIавильных материалов, которая обусловливается
прежде Bcero наличием в доменной шихте прочноrо КруШlOrо KycKoBoro
материала металлурrическоrо кокса.
Следовательно, показатель rазопроницаемости насышlOЙ массы кокса
должен быть принят в качестве основной ero характеристики.
КРиrЕРНй rИДРАВПИЧЕСкоrо ПОДОБИЯ
НАСЫПНЫХ МАСС МАТЕРИАЛОВ
И ИНТЕНСИВНocrь ХОДА ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
Чтобы судить о проницаемости насыпной массы кусковых материалов,
незаполненные промежутки между кусками материалов следует рассмат-
ривать как отдельные rазопровоДЬ1. Хотя насьurная масса кусковых ма-
териалов представляет собой весьма сложный лабиринт таких rаэопрово-
дов, не поддающийся до cero времени точному расчету, тем не менее ока-
залось вЬзможным и к нему приложить некоторые общие теоретические
положения.
Общую потерю напора при движении rазов АР можно рассматривать
как сумму потерь напоров на создание скорости АР а , преодоление тре-
ния АР а и местных сопротивлений APf;. :
AP=-АРd+АРа+АРf;.' ,
(S)
13
Потеря CKopocmoro напора Pa' назывемоrоo часто ДIПIамическим,
обусловлена созданием скорости потока и подсчитывается по формуле
м d == W 2'1 r/ 2g .
(6)
Величина напора, необходимоrо на преодоление сил трения (шерохо:
ватости) , может быть определена из выражения
Ма == (аР l/F) (w 2'Y r / 2 g),
(7)
rдe о безразмерный коэффмциент трения; Р периметр каналов, м;
1 длина каналов, м; F WIOщадь поперечноrо сечения каналов для про-
хода raзов, м 2 . . .
Выражение (7) представляет собой формулу Дарси Вейхсбаха (для
потери напора за счет трения), в которой диаметр заменен rидравличес-
ким радиусом. Вследствие этоrо козффициеш трения о в этом выраже-
нии равен ОДНОЙ четвертой коэффициента трения f. Величина ,О зависит
от шероховатости стенок каналов и для установившеrося режима дви-
жения потоков rаза в' мощных домеШiЫХ печах принята не зависящей
от числа Re. Коэффициент Pl/F представляет собой безразмерную харак-
теристику насЬППIОЙ массы ICYCKOBoro материала, обусловливающую ее
СОПРОТИВJJение за счет сил трения. Напор, затрачиваемый на преодоле-
ние местных сопротивлений (поворотов, сужеuий и расширения струй),
. подсчитыветсяя по известной формуле
P == 1: [(w2'Yr)/2g], (8)
rдe 1: козффициеш местных сопротивлений.
. Чтобы определить общее сопротивление насьmной массы кусковых
материалов, в выражение (5) подставим значения Pd' Pa и /lP из
уравнений (6), (7) и (8). Получим
F
+ 1: )
w'''Ir.
'.
2х
(9)
аР'
P== (1 +
Из уравнения расхода rаза следует, что
Q=FoFgW, (10)
rдe Q расход дутья в шахтной, например доменной, печи, м Э /с; F
доля живоrо сечения в общем сечении канала (xapaкTepHoro сечения до.
менной печи); F характерное сечение доменной печи, м 2 ; W ско-
/ g .
рость raза, м с.
После подстановки значения скорости из формулы (10) в формулу
(9) имеем
/lP= [ (1 +
аР'
F
1
+1:Ю ]
F .
Q2"1r.
2H
(11)
14
с помощью этоrо выраженИя м жно подсчитать сопротивление слоя
кусковых материалов вообще и в шахтных печах в частности. Подобно
критериям Рейнольдса и Нусселыа, одинаковые значения которых выра-
жают подобие процессов с точки зрения характера движения, введем но-
вое ПОНJlТие о критерии подобия rидравлических свойств масс кусковых
материалов. Одинаковые значения этоrо критерия будут соответствовать
Bcerдa одному в тому же качеству материалов с точки зрения rазопро
цаемости их насыIПIOЙ массы, разные значения разным ачествам.
Новый критерий принят автором ЛШIIЬ для области движения rазов
в шахтных печах с Шlтенсивно протекающими процессами, коrда коэф-
фициент трения не зависит от 'DIсла Рейнольдса или зависит незначитель-
но. Выражение, нахоДЯщееся в крутых скобках формулы (11), пред-
ставляет собой'безразмерный козффицие т,' характеризующий в основном
падение статическоrо напора rазов. ВыражеlDlе, нахоДЯЩееся в квадрат-
ных скобках этой формулы, представляет собой безразмерный миожи-
тель, зависящий исключительно от свойств насыlIoйй массы кусковых
материалов. Этот безразмерный МНОЖИ1ель и представляет собой новый
критерий, который необходимо применять для характеристики rид-
равлическоro подобия физическоrо состоJIНИJI кусковых материалов.
Критерий, отнесенный- к еДШIИЦе объема модели KycKoBoro материала,
далее обозначается через h ' и пршmмается за показатem. свойств куско-
вых материалов, характериЗующих их физическое СОСТОJlНИе и качество
по raзопроmщaемости:
h' == (1 + иРl/Р + 1: ,> 1/P .
(12)
После подстановки h ' в выражение (11) получим
АР == h' (Q2 r/2g Р; ) .
Решив зто уравнение относительно Q, имеем
(13)
Q == у2к bl'/ r FgV1/h',
, Обозначим: 11== .J 1i l1P/ r; '
Torдa ...
r == Vl/h ' .
(14)
.(15, 16)
Q== l1Fgr:.п, (17)
rде Q количество дутья, м З /с; 11 показатель Шlтенсивности дутья,
м/с; r..ч. -: коэффициент rазопроницаемости домеlПlОЙ шихты .(безраз-
мерныи) .
Таким образом, количество дутья, как это следует из выражения (17),
пропорциоиальнопокаэателю интенсивности (скорости) дутья, rulOщaдk
xapaктepHoro попере'DIоrо сечения доменной (шахТНОЙ) пе'DI и коэффи-
циенту raзoпроницаемости, зависящему только от критерия подобия на-
сыIuIйй массы материалов.
Если материалы lЦo{еют одну и ту же 'кусковатость или одинаковую
равномерность по размеру кусков или же одинаковую прочность и тер-
. 15
МОСТОЙlcость, это еще не значит, что они равноценны по rазопроницаемос,
УН. Основным условием равноценности кусковых материалов по rазо-
проmщaeмости является идентичность значений критериев подобия rид-
равлических свойств h' или r . Чем больше значение последнеrо, тем
большее количество водорода кислорода можно ввести в доменный про-
цесс и повысить производительность печи, Отсюда следует, что за пока-
затель качества кокса, влияющий на шпенсивность хода печей, следует
'принять коэффициент rаЗопроницаемости насЬППIОЙ массы кокса.
ОПЫТНЫе доменщики обычно подают дутье в соответствии С качеством
сырых материалов. По-видимому, Для каждой доменной печи целесооб-
разна некоторая оптимальная напряженность дутья. При повышении ее
значения сверх оптимальноrо доменная печь будет работать с осадкамн.
Как уже бьVlО сказано, интенсивность хода доменных печей лимитиру-
ется количеством ПОДЗВаемоrо кислорода. Поэтому можно записать
==QQo ' (18)
rдe производительность доменной печи, Kr/c; Q количество метал-
ла, получаемоrо на единицу объема кислорода, вводимоrо с дутьем,
кr/м З ; Q объем кисЛорода, вводимоrо в печь; приведеlПlЫЙ к нормаль-
ным усцовиям, м 3 /с.
Пересчет объема) кислорода на воздylШlое дутье вычислили по выра-
жению
Qo == 0,01 CQo,
(19)
rде Qo количество воздушноrо дутья, приведеlПlоrо к нормальным ус-
ловиям, м 3 /с; С концентрация кислорода в дутье, % (объемн.)
Подставив значение Qo из формулы (19) в формулу (18), имеем
== 0,01 QCQo. (20)
Подставив в зто выражение значение количества дутья из формулы
(17) , получим
== 0,01 QСl1Fgr:п. (21)
Заменив сечение домеlПlОЙ печи характерным диаметром D:
== 785 . lO s QCl1D2r . (22)
Данное выражение может ЫTЬ названо уравнением шпенсивности хо-
да доменных печей. Из Hero следует, что при сохранении допустимой
'ровности хода производительность будет тем больше, чем значительнее
скорость дутья и концентрация в нем кислорода, больше сечение печи и
выше rазопроницаемость шихтыI. Целесообразность сооружения мощ-
ных доменных печей большоrо диаметра подтверждена практикой.
Скорость дутья 11 характеризует ero напряженность и может быть подс.
читана по выражению (15). Разность давлений дутья между ropHoM, Р и
16
колошником Р к может быть принята как характеристика потери напора
rазов при прохожд нии их через столб lDIавильных материалов в доменной
печи, Т.е.
t1P:: Р Р
к'
(23)
В этом случае выражение для скорости rазов имеет вид
710 = V2g(P PKH o, (24)
rAe 110 скорость дутья, приведенная к нормальным условиям, м/с;
10 1DI0ТНОСТЬ дутья, приведенная к нормальным условиям, кr/м З ;
P разность давлений между уровнями фурм и колошника, Па.
ПЛотность rазов можно принять равной 1DI0ТНОСТИ воздуха
(1,293 кr/м З ), Torдa
'fJo З,90vР Р к . (25)
Выражение (25) позволяет по данным доменноro цеха быстро вычис,
лить напряженность дутья 'fJ.
rазопроницаемость доменной печи по всему ее объему может быть оп-
ределена по данным дутьевоrо режима. Если в выражение (17) вместо 'fJ
подставить ero значения из формулы (15) и вместо Fg 1DI0Щадь сече-
доменной печи, получим
, 0,287 'Yr Q
r =( ) =К
ш IP .J'Y r .J l!.P, ш .Jl!.P
rAe r' rазопроницаемость доменной llШхты; Кш коэффициент, зави-
сящий от 1DI0ТНОСТИ дутья И размера печи (для одной и той же печи, ОДНО-
ro и Toro же состава дутья он может быть принят постоянным); ДР
перепад давлений raэов на уровне фурм и на КОЛОППlике.
Из. выражения (26) вытекает, что ДЛЯ доменных печей ОДlПlаковоrо
диаметра при постоянной 1DI0ТНОСТИ (составе) дутья rазопроницаемость
доменных печей можно характеризовать через показатель r Ш' равный
Q
(26)
F ш = Qo/V P,
(27)
rдe др потеря давления.
rазопроницаемость доменной llШхты r ш зависит от rазопроница-
емости наСЫIПlOй массы кокса r', нarpузки рудной сыпи на кокс Н и
свойств некоксовых материалов. При анализе этих факторов полнее
вскрываются причины влияния свойств кокса на работу доменной печи.
rазопроницаемость насыпной массы кокса зависит oTero иоходной круп-
ности, прочности и равномерности по размеру кусков и их формы. Пос.
ледние два показателя влияют на живое сечение каналов для прохода
rаза (объем свободных межкусковых промежутков в насьпmой массе
кокса JI). Влияние основных факторов и свойств кокса на шпенеив-
ность хода доменных печей и их производительность представлено схе-
мой рис. 7.
17
п
d o I v
'-....r/
н I rp
"'-FO/
11 I д
'-.....QO;:;
с I ос
A/
Рис. 7. Основные факТОРЫ, влияющие на ЮlТексивность
хода и производительность ДOMelUlЫX печей:
П прочиость KycKoBoro кокса; а о крупность исход
HOro кокса; v объем межкусковых промежутков; r
критерий raэопроницаемости насыпной массы кокса;
Fo живое сечение каналов в доменной печи; Н нarpуз-
ка руды, на кокс; Ф физические свойства некоксовых
материалов; Qo '76 о количество дутья; 11 скорость
дутья; D диаметр домеЩ{ой печи; с кокцеитрaЩui кис-
лорода в 'дутье; а количество чyryна, выплавляемоrо на
1 м З дутья; производительность доменной печи
Таким образом, основными свойствами кокса, влияющиМи на ИlПен-
сивность хода, а следовательно, и на производительность доменных печей,
являются rазопроницаемость насьшной массы кокса и показатели, фОfМИ-
рующие ее крупность, прочность и объем межкусковых промежутков-.
Последний зависит от равномерности rранулометрическоrо состава по раз-
меру кусков и от формы кусков кокса.
Эти показатели следует положить в основу оценки доменноrо rорюче--
ro и принять их за показатели качества кокса, характеризующие ннтен-
сивность хода печей. Однако зто совершенно не означает, что необходимо
отказаться от изучения процессов, формирующих прочность KYCKoBoro
кокса: структуру, пористость' И миоrие дрyrие ero свойства.
КОКС В ДОМЕННЫХ ПЕЧАХ
Кокс в доменных печах подверrается воздействию высоких те,мператур
(до 2000 OC)' " потоков rазов и механических наrрузок в перемешающих
слоях. Моделирование зтих процессов представляет собой еще нерешен
ную задачу. Поэтому в большинстве исследований освещаются отдельные
стороны Этой проблемы.
Ниже рассмотрено изменение структуры, состава и свойств кокса в до-
менном процессе. Данные об изменении тонкой структуры кокса, извле-
ченноtо из доменных печей, почти не отражены в литературе, за исключе-
нием ИlПересной' и обстоятельной работы Е.М.Солдатенко и Л.П.Семиса-
лова [23]. Они изучили структуру проб кокса, отобранных С 27 rоризон-
тов доменной печи после ее быстроrо охлаждения: '
L ,им Си % . L ,им
Верх шахты . . . . .. l,44 59,7 Заплечики. .. l,60
Середина шахты . . .. 2,49 63,4 ropH. . . . .. 4,72
Распар. . . . . . . . .. 2;65 69,0
Величиной L с обозначен размер блоков по нормали к IUlоскостям yr
леродных сеток, слаrающих эти блоки, величиной СО количество уrле-
рода, орrанизованноrо в блоки. Повышение С о при опускании кокса к
ropнy доменной печи указьmает на обоrащение кокса циКлическими фор-
мами уrлерода. Дальнейшее упорядочение структуры уrлеродных бло-
18
C..<r %
b!S,4
76,2
t: .15,0
:t:
......
.1+,5
.14,0
'IIS
I I
1 1 I I
I I
1 I t I
< I I I
I I (
I I I
I I
t:J
5 10 15 ZO
PIIl'CтtJIIH/le 11т leflKII ШII.tт6l,1'1
Рис. S. Изменение структуры кокса
(межслоевоro расстоJIНИЯ) в домен-
ной печи
* 84
""'...
82
с:.
80
78
76
7+
5 10 15 ZO
PIICCт()RH/le от 8ep.t1l ШIIхтl1'1l'1
Рис. 9. Изменение структурной проч-
ности J(oKca в домеlUlОЙ печи
ков при опускании кокса в ropHe приводит к образованию кристаллитов,
слаraющих rрафит. Этот процесс получает значительное развитие лишь при
высоких температурах в ropHe, на что указывает увеличение L с и С а для
ropHoro кокса, а также изменение межслоевщо расстояния (рис. 8) . Нс-
тmmая IDIОТНОСТЬ кокса в зоне фурм увеличивалась до 2,026 против
1,911 r/см З для кокса, отобранноrо из скипа.
Снижение структурной прочности кокса по мере опускания ero в печь
представлено на рис. 9 [24]. Кривая рис. 9 не повторяет кривую рис. 8.
Это объясняется тем, что СТ}1уктурная прочность, определяемая по Н.С.
rрязнов:У, зависит не только от микро-, но и от макроструктуры, в том
числе и от ero пористости. Увеличение пористости кокса в домешlOЙ пе-
чи обусловлено воздействием на Hero rазов, преимущественно СО 2 .
Весьма обстоятельная работа по изучению пористости кок сов, извле-
ченных из доменной печи N° 3 Новолипецкоrо металлурrическоrо завода,
выпоmtена Ю.Я.Филоненко [24]. Соrласно этим данным, пористость кок-
са В доменной печи увеличивается, а прочность несколько снижается
(табл. 4). Величину прочности кокса оценивали копровым методом [ 28] .
Таблича 4. Пористость И npoчиость кокса в доменной печи
Место Содержание пор, %, в коксе по Порис- Дроби- Истира-
отбора классам, мм OCTЬ, мость, . емость,
пробы % % %
< 0,1 O,l O,2 О,2 О,Э 0.Э О,5 >0,5
Исходный. . 19,3 12,0 7,6 5,9 14,0 58,7 70,3 15,6
Середина
шахты.... 16,6 14,2 8,1 6,3 14,8 59,8 66,6 15,5
Низ шахты . 17,7 15,9 8,7 9,3 15,0 62,1 66,6 15,5
Распар . . . . 12,9 11,1 7,0 8,6 17,7 62,6 61,9 20,2
ropH.... . 9,1 10,9 10,5 10,7 26,1 63,2 63,0 18,6
19
Из табл. 4 видно. ЧТО в коксе по мере ero движения в домеюlOЙ печи
уменьшается содержание мелких пор « 0,2 мм) и повьпuается содер-
жание пор> 0,3 мм; при этом умеиьшается дробимость кокса. Это понят-
но, так как уменьшение IDIОТНОСТИ, с одной стороны, и реализация тре-
ЩШI, С друrой, приводят к получению кусков кокса с большим сопротив-
лением к дроблению. А.Н.Решетко и С.И.Панченко ПРШIИсывают образо- .
- ванне дополнительной пористости кокса на верхних уровнях домеюlOЙ пе-
'чи восстановлению проникшей в поры кокса аrломерациOlПlОЙ (рудной)
- ПЬD1и . [ 2S, с. 161 164]. Подтверждением зтому, ПО их мнению, является
частичное заполнение металлом объема пор (S 6 %) и неровный характер
: их стенок. Количество металла, включеlПlоrо в куски кокса, извлечен-
Horo из доменной печи, в среднем составляло 30 % и достиrало SS %.
Я.М.fОЛЬМШТо1<: И Р.Е.Лейбович также не исключают возможность на-
сыщения кокса ПЬDIШlками руды, проникающими внутрь кусков кокса.
Таким образом, имеется несколько факторов, влияющих на увеличение
пористости кокса в домеlПlЫХ печах. Из рис. 10 видно, что наибольшее
увеличение ero пористости наблюдается между низом шахты и ropHoM пе-
чи [26]. Из изложеlПlоrо следу-
ет, что rлавной причиной ПОВЬJ-
шения пористости кокса надо
считать реакцию yrлерода с yr-
лекислым rазом, протекающую
Шlтенсивно блarодаря более вы-
сокой температуре на нижних
rоризонтах печей.
Рис. 10. Пористость кокса с различ-
ных roризонтов домеlUlОЙ печи:
1 ИЗ скипа; 2 с нижней части
шахТЫ; 3 roрновой
46
'"
460
t
...
456'
It:
ал
c::s
lJO ZJ
lJ' размера лор
1.8
Исследования кокса из шахты, распара и ropHa домеlПlОЙ печи Орско-
Халиловскоrо еталлурrическоrо комБШlата [27] показали, что сущест-
веlПlЫХ изменений в петроrрафическом составе кокса не происходит.
Влаrа испаряется из кокса при ПОСТУIDIении ero на колошник доменной
печи. В табл. 5 приВедены данные об изменении техническоrо и элемент-
Horo состава коксов из скипа и извлечеlПlЫХ из домеlПlОЙ печи Днепро-
петровскоrо металлурrическоrо завода [28]. Из этих данных видно, что
зольность кокса в ropHe домеlПlЫХ печей повышается до 40 % и более.
Основным фактором, влияющим на повьпuение зольности, является про-
питьшанне кокса в домеlПlОЙ печи (преимуществеlПlО с поверхности)
жидкими IШIаками и чуryном. Повьпuение -зольности в результате cropa.
ния yrлерода кокса значительно меньше. В домеlПlОЙ печи происходит так-
же обессериванне кокса. Из табл. S следует. что обессериванне кокса из
донецких yrлей доcтиrало 58 %. По дaнным [29], оно не превосходило
40 %. Десульфурация связана с ПОСтyIШением кокса в зону высоких тем-
20
ТаблиЦll 5. РезУnЪDТЫ техническоrо 8Н8JlИза КОКСОВ, %
Место отбора W А а уа 8° со но 0° но 8°
t
пробы КОКса
КОКС из донечких У2Лей
Скип...... 2,81 8,69 2;69 1,35 94,03 0,88 2,63 0,99 1,47
ФурмеНН8JI
зона. , . . . . 0,22 12,76 0,86 98,45 0,22 0,0 0,42 0,91
ropH. . . . . . 0,19 41,00 0,59 99,10 0,26 0.0 0,25 0,69
КОКС из К)lзнечких )l2Лей
СКШ1..... . 2,19 13,03 2,66 0,39 95,73 0,83 1,79 1,21 0,44
Фурменная
зона. . , . . . 0,30 17,72 0,28 98,97 0,18 0,0 0,54 0,31
ropH..... . 0,25 40,66 0,10 99,44 0,11 0,0 0,24 0,21
ператур домеlПlОЙ печи, разрушеШlем при зтих температурах термически
стойких соединений серы и их реarированием в основном с кальцием и
мarнием.
В rориовом коксе ПОВЬПlIалось содержание yrлерода (с 94 до 99,5 %),
что указьшает на протекание процессов rрафитизации. В коксе нижних
rоризонтов, включая ropH домеlПlЫХ печей, остается незначительная часть
водорода и азота. Это можно объясlШТЬ сложностью высокомолекуляр-
ных соединений, составляющих кокс, и высокой термостойкостью азо--
IИстых соединений кокса. Состав золы ropHoBoro кокса по фракциям при-
веден в табл. 6 [30, с. 187 191], из которой следует, что зола rориовоrо
кокса содержит повышеlПlое количество железа и кальция, что J;Iодтверж-
дает факт проникновения частиц рудной ПЬD1и и жидкоrо чyryна в кокс.
Данные дlIя кокса, куски KOToporo не проШIТаны IШIаками и - чуryном,
приведены в табл. 7 [З 1]. При 1750 ос кокс имел более ШlЭКую золь-
ность. Это объясняется час'fИ1ПiОЙ возroнкой минеральных примесей. Ре-
акциOlШая способность Taкoro Шlзкозольноrо кокса (А 4,14 %) была
понижеlПlОЙ по сравнению с исходным rорючим.
ТаблuЦll 6. Состав золы домеииоrо и ropHoвoro КОКСОВ, %
Компоненты
золы
Классы кокса, мм
>60 40 60 2S 40 10 2S < 10
Доменный КОКС
6,99 6,90 6,68 7,70 7,81
49,70 49,36 49,30 48,71 49,40
31,02 30,75 31,77 32,71 30,42
5,76 5,66 5,39 6,63 6,89
rорновой КОКС
37,18 16,33 18,98 16,57 14,36
21,61 31,42 30,82 28,24 24,88
14,77 20,08 17,26 15,66 10,34
6,76 17,71 18,73 26,23 37,07
21
Fe
Si0 2
Al 2 О з
СаО
Fe
Si0 2 .-
Al 2 О з
СаО
Представляют интерес данные об изменении ЗОЛЬНОСТII и выХоде лету-
чих веществ из кокса по высоте и радиусу шахты домеlПlОЙ печи. Из дан-
ных [32] следует, что наибольшее изменение свойств кокса происходит
на нижних rоризонтах домеlпlых печей, что указьшает на необходимость
определения rазопроницаемости кокса по ero rранулометрическому
составу в ropHe или распаре. fранулометрический состав домеююй шихты
существеlПlО влияет на ее rазопроницаемость. Следовательно, по rрануло.
м трическому составу кокса можно судить о ero качестве, как показатеде
интенсивности хода домеlПlЫX печей. Кокс, непосредствеlПlО извлечеlпlый
из доменных печей, заrрязнен IWIаками, прониКшими в поры кокса час-
тичками руды и образовавшимся в .
'нИх лезом. При определении rpa- Ta ицa 7. Характеристика коксов, из-
нулометрическоrо кокса следует влеченных из ДОМeJiиыx печей
пользоваться специально разрабо.
танной методикой. для этоrо дутье
прекршЦается. Проба из доменной ПоказатeJIИ
печи извлекается через,' амбразу.ры
фурм специальныМи лопатами или
скребками в металлические носил-
ки. »з них материалы выrружают-
ся на свободную чистую бетонную
или чyrунную 1D10Щадку. Выrру-
женныIй на 1D10щадку кокс быстро
охлаждается. В коксе из ropHa пе-
чей обычно отсутствуют куски
> 80 мм. Кокс достаточно рас-
сеять на ситах с квадраrnыми от-
верстиями 60, 40, 2S и 10 мм. Ко.,
личество КЛассов кокса определя.
ли с точностью до 0,1 Kr.
Классы кокса с размером кусков < 2S мм бывают пропитаны IШIаком
и чyryном и имеют ПОВЬПIIенную зольность. Поэтому дlIя более мелких
классов кокса rранулометрический состав их определяют, учитьшая
зольность, на основании которой делают поправку на действительную
массу кокса. Поправку произвоДJIТ по выражению
100 Ad .
. d
1 0,01А к
rде а содержание кокса в данном классе пробы, %; A зольность
кокса, поступающеrо в доменную печь, %; Ad зольность пробы дан-
Horo класса кокса, %.
fранулометрическиil ,?остав материалов, извлечеlПlЫХ из ropHa домен-
ных печей, приведен в табл. 8. В пробах материалов из домеlПlЫХ печей
Запорожскоrо металлурrическоrо завода и ММК содержалось соответ-
ствеlПlО до 38 и 12 % примесей.
. fорновой кокс содержал очень малое количество коксовой мелочи
(класса 10 мм). Это можно объяснить окислением ее yrлекислотой,
22
а==
KOKCЪl
ИСХОД-
НЪJЙ
1200 ос
1750 ос
Содержание,
%:
С . . . . .
Н... ..
S ... . .
А.... .
ИC1'ИНИaJl
пnотность,
r/CM&. . . . .
Реакционная
способиоC'tЬ,
% -... ...
89,42
0,50
0,96
8,34
90,42
0,22
0,84
8,42
95,20
0,16
0,50
4,14
1,916
1,984
2,050
44,0
50,4
27,4
(28)
ТаблuЦll 8. I'ранупометричесЮII состав, ", М8терИ8JJОВ,
JlэвлечeнJIыx из ropнa доменных печей
Масса Классы, мм
Мато- пробы.
риал Kr > 60 40 60 2S 40 IS 2S 10 IS S 10 I S '0 1
3апорожскuй металлУРZU'lескuй завод
Проба в
целом . . . 87.0 22,0 29.0 18,0 12.5 0,6 4,5 3.4
КоКс.... 53,9 18.6 39.1 22,3 9.4 4.4 1.3 1.9
Прнмеси. . 33.1 26.5 14.2 11.3 18.1 15.3 8.7 -5,9
ММК
Проба в
целом . . . 101.0 4,8 16,0 25.8 20.8 8,1 17.6 4.8 2.1
КОКС... . 89,0 5.4 18.1 30.2 23,3 8,4 10.2 3.5 0.9
Прнмеси. . 12.0 5.8 69.8 13.7- 10.7
Проба в
целом . . . 58.0 8.8 21.5 28.5 17.2 4.4 11.1 7.0 1.5
КОКС... . 53.4 9.5 23.4 31.0 18,7 4.4 7.5 4.4 1.1
Примеси. . 4..6 4.4 51.0 38.8 5.8
образующейся при восстановлеlПlИ руд, и захватом небольшоrо коли-
чества коксовой мелочи расIiлавлеlПlЫМ шлакоМ. Влияние времени пре-
бывания в печи ropHoBoro кокса на ero rранулометрический состав
показане в табл. 9 [38], из которой ВИДНо ПОВЬШIение выхода класса
< 2S мм с увеличением времени пребьшания кокса в ropHe домеШlОЙ
печи.
В работе [З3] утверждается, что длительность пребывания кокса
в домеШlОЙ печи приводит лшпь к незначительному измельчению кок-
са. В работе [38] указьшается на необходимость отбора проб кокса из
ropHa сразу же после остановки домеШlЫХ пече .
.Изменение rpанулометрическоrо состава ко((са по мере ero продви-
жения к ropнy домеШlОЙ печи показано на рис. 11 [71. из KOToporo сле-
дует, что класс кокса с размером кусков> 80 мм леrко дробится и ero
содержание уменьшается почти в 8 раз при перемещеlПlИ из KOKcoBoro
цеХа (к.ц.) в домеlПlЫЙ (д.ц.). Количество мелочи, образующейся при
зтом, незначительно.
ТаблuЦll 9. вШuп.ве времени npеБыaRJuI кокса в rорие печей
на ero rраиуJЮМетрическиi состав, 9ь
Время Классы. мм
после оста-
новки печи ::> 60 40 60 2S 40 lS 2S 10 IS
30 мин, 12.0 37.2 38.4 7,5 4.9
1 СУТ. 2,5 17.2 52,5 17.0 10.8
2 СУТ. 2.9 10.8 41.8 29,7 14.8
: 12 СУТ. Нет 18.6 39.1 22.3 9,4
< 10
10.6
23
Данные раооты Л.П.Семисалова и др. [34" с. lOs 111] указывают на
наличие значительных количеств класса 4 60 мм в домеlПlОЙ печи. Эти
данные бьmи получены на Енакиевском металлурrическом заводе при
отборе мноrоЧ1lслеlПlЫХ проб материалов из домеlПlОЙ печи, охлажден-
ной азотом. Из табл. 10 следует, что rранулометрический состав кокса
сильно изменяется при движении ero к ropнy домеlПlОЙ печи. КЛасс
> 80 мм практически исчезает. Содержание класса 60----80 мм 8 ropHoBoM
коксе в 4 раза меньше, чем в коксе KOKcoBoro цеха. Класс 40 мм
образуется из классов> 40 мм и ero содержание в ropHoBoM коксе увели-
чивается в 7 8 раз. Эти цифры указьшают на преобладающую роль дро-
бящих усилий по сравнению с исТирающими при нахождении кокса'в до-
меlПlОЙ печи. Вследствие этоrо наблюдается незначительное содержание
коксовой мелочи в доменной печи (см. табл. 10), что объясняется также
высокой скоростью реarиpoвания мелочи из-за значительной удельной
поверхности [ по реакции
(3) ]. Изменение rрануломет-
рическоrо состава кокса,
отобранноrо с 24-ro rоризон-
та по сечению домеlПlОЙ печи,
показано в табл. 11, из КОТО-
рой видно, что разрушение
кокса в центре ropHa мень-
ше, чем на ero периферии.
60
>80
11 1З 15
А-ц Шахтtl
17 SI9н2//(з
,"-ори
к.ц
Рис. 11. Изменение ситовоrо соста-
ва кокса при движении в ropH
печи. Цифры на кривых клас-
сы кокса, мм
Более значительное разрушение периферийноrо кокса, по-видимому,
обусловлено большей скоро&ью ero опускания и более высокими тем-
пературами. Распределение кусков кокса по их размеру в пробе кокса,
ТаблUЦillО. I'раиУJJОМетрическнА состав кокса, %, в доменной печи
Место отбора Классы, мм
пробы
>80 60 80 4 60 20 40 1 20 3 10 <3
Коксовый
цех. . . . .. .. 20,0 40,0 33,0 5,5 0,5 1,0
ДомеННЫI1
цех. . . .. , , . 10,3 35,7 46,3 6,7 0,1 0,9
Доменная печь;
5-11 rоризонт 11,0 32,5 46,6 8,9 0,2 0,1 0,7
15-11 .. , , . . 2,0 20,0 52,3 23,3 0,8 0,1 1,5
19-11 .. , . . . 2,0 16,5 47,7 30,0 1,2 0,4 2,2
24-11 .. . .. . 1,1 9,3 38,2 40,6 6,9 2,2 1,7
24
TalМицa 11, I'ранупометрическиi состав кокса, %,
с 24-ro rориэоита печи
Место отбора Классы, мм
пробы
>60 40 60 20 40 10 20
Центр ..,.,., 13,8 55,7 26,3 2,3
Периферия 1 , , . 14.4 44,7 34,9 2,3
Периферия 4 . . . 6,8 29,6 46,9 11,5
< 10
1,9
3,7
6,0
взятой с S.ro rоризонта шахты доменной печи, бьшо более равномерным.
Из данных.табл. 12 следует, что коксовой мелочи в ropHoBoM кокСе
содержится сравнительно немноrо. То же самое следует отмешть и в
отношении проб кокса, отобранных из шахты печей [ 40] .
TolМицa 12. I'раиупометрическиi состав rориовоrо кокса, %
Место отбора Классы, мм
проры
>60 40 60 20 40 10 20
Центр ....... 38,1 52,6 8.2 0,2
Периферия 1 . . . 43,7 46,6 9,0 0,1
Периферия 2 . . . 47,0 41,9 9,3 0,1
< 10
0,9
0,6
0,4
Вследствие повышения пористости кокса при перемещении ero в ropH
домеlпlыIx печей происходит снижение ero структурной прочности (см.
рис. 9). При этом снижается прочность, оцениваемая через показатели
М 40 и M 1o . Из рис. 12 видно, что механическая прочность проб кокса,
отобранных из .центра печи, претерпевала неболъшие изменения. Они вы-
ражзлисъ В некотором упрочнении кокса при прохождении через шахту .
t 15 t 15
.. i
1
Q:
10 !It 10
"" о::.
х
Q, 5 5
\
«::i
а
се q:
)(
Х,<:
'х
о
60 70 80 90
f1 фg 1 %
Рис. 12. Изменение характеристик коксаМ. о
в rори доменной печи:
1 центр; 2. периферия
10 15 20 25
"",111 О/О
(о) Ма о (б) при перемещении кокса
25
и последующем небольшом ее снижении. Uрочность периферийноrо ,кок-
са в силу ero большей пористости снижалась более значительно при дви-
жении к ropHY печей: по показателю М 40 на IS % и по показателю M 10
на 12 %. Из приведенных данных следует, что истираемость повьnпает я
дlIЯ коксов, находящихся в периферийной зоне печей.
Увеличение истираемости ropHoBoro кокса отмечается также в раба-
тах [30, с. 187 191 и 3S]. Значительное изменение показателя М 40 дlIЯ
периферийноrо кокса указывает на ero большую дробимость вследствие
возникновения в нем термических напряжений в зоне высоких темпе-
ратур. Экспериментальные данные показывают, что наиболее сильное раз-
рушение кокса происходит в нижних rоризонтах доменных печей. При
этом периферийный кокс разрушается несколько больше по сравнению
с коксом, находящИмся в центре доменных печей. Поэтому эффектив-
ность работы печей во мноrом определяется СQстоянием кокса в области
распара и заrmечиков [36]. Изложенное указьmает a необходимость оцен-
ки кокса по rранулометрическому составу, имеющемуся или модепиру-
емому для нижних rоризонтов доменных печей.
ВЩf.ЯНИЕ свойcrВ КОКСА НА РОВНОСТЬ ХОДА ПЕЧЕЙ
PO HOCTЬ хода доменной печи является также ОДНИl\1 из основных
условий,. обеспечивающих ее ВЬJСОКУЮ производительность. Она зависит:
1) от противодавления домеюlOЙ шихты (примерно разности давления ra-
зов в области ropHa и стопба rmавильных материалов; 2) от площади по-
перечноrо сечения зоны rорения уrлерода тоrтива в ropHe печи; З) от пос-
тоянства свойств сырых материалов доменной rтавки и прочих менее важ-
ных факторов.
Отрицательное влияние чреэмерно 6ольшоrо давления дутья на ход
печи (появление осадок) известно. С.С.Фурнас и Т.А.джозеф [7] еще в
1940 r. указЫВflЛи, что давление ДУТЬЯ при нормальных условиях работы
доменной печи должно подцерживаться равным и сос'rавлять примерно
SO % от массы столба J,UИхты. Если объем свободных промежутков меж-
ду кусками материалов будет равен 9 %, то достаточно небольшоrо ero
уменьшения, чтобы поднять давление' до значений, подцерЖивающих мас-
су столба,щихты, что явится причиной зависаний. Поэтому более nцатель-
ная сортировка кокса по крупности и увеличение ero расхода являются
мероприятиями, устраняющими зависания. Подцержание постоянным
давления между какими-пибо двумя уровнями печи обеспечивает ров-
ность хода печи, Н.КЯеонидов считает необходимым условием обеспече-
ния инт нсивности дутья В печах постоянство отношения давления шихты
на уровне фурм к перепаду давлений между уровнем фурм и колошни-
ком, H.r .Маханек, изучая процесс на моделях, указывает, что основным
условием устойчивости их работы является соблюдение условия: масса
столба материалов должна быть больше противо авления и силы их тре-
ния о стенки модели.
Следовательно, одним из условий ровной ра6?ты домеююй печи яв-
ляется недопущение превьnпения HeKoToporo оптимальноrо значения про-
тиводавления дутья, соответствующеrо полезной высоте доменной печи,
26
При интенсификации домеююro проЦ'есса и ПОВЬШIении давления дутья
до чрезмерн6 больших значений появляется опасность возникновения
HepoBHoro хода домеmюй печи,
Увеличенuе числа осадок с возрастанием давления дутья особеlПlО Har
лЯДRО представлено на рис. 13 (данные работы ОДНОЙ из домеlПlЫХ печей
Маrнитоrорскоrо металлурrическоrо комбината). ПриЙtдеlПlые данные
указывают на большую роль rазо-
проницаемости насьпПlЫХ масс ма-
териалов в домеlПlОМ процессе, ко-
торая зависит от rазопроницаемос-
ти; массы кокса. Чем выше пока
затель rазопроницаемости r., тем
более ровно будет работать ДOMeH
нЗя печь и тем БОльшие возмож-
ности имеются для интенсификации
ее хода,
Рис. 13, ВJUUlНие давления дутья на
число осадок в доменно" печи
16
'1:i
с::> 8
1:)
lJJ lJ7 14-1
Да8ление tlgтbR,кПа
1+5
Ровность схода материала BropH доменной печи и -отсутствие костре-
ния зависят от поперечноrо сечения окислительной зоны в ropHe домен-
HLIX печей. Эта активщUl зона в вертикальном направлении почrи в 2 ра-
за больше, чем в rоризонтальном.
Соrласно работе [21], зона rорения является важным фактором, оп .
ределяющим ход печи. Влияние характеристик дyтьeBoro режима (ко-
личества, давления и температуры дутья) на размер зоны roрения под-
робно рассмотрено М.АЛавловым. Влияние же свойств топлива на объем
зоны rорения недостаточно выяснено. Между тем зона rорения уrлерода
кокса является причиной опускания материалов в ropH домеlПlОЙ печи.
При достаточном объеме окислительной зоны и нормальной работе
устройств, распределяющих материалы на колошнике, происходит более
ровное по счению печи опускание материалов в ropH. Проф. А.Д.fотлиб
[ 21] по этому поводу пишет: "Чем шире окислительная зона, тем, следо-
вательно, по более широким сечениям печи и, значит, более равномерно
будет ПРОИСХОДИТЬ сход материалов вниз, и по более широким сечениям, а
также более равномерно будет происходить подъем rазов вверх". При
значительном объеме зоны rорения уrлерода rорючие rазы проникают бо-
лее rлубоко внутрь печи, чем устраняется возможность замусоривания и
зашлаковывания ropHa домеlПlОЙ печи. Наоборот, при сужеlПlОЙ окисли
тельной зоне мелочь кокса, быстро отдуваемая к центру печи, попав в вос-
становительную атмосферу, не cropaeT. Если при этом печь работает на мy
сористом коксе и шлаки имеют недостаточно высокую температуру. то
все указанное может вызвать заrроможденность ropHa домеlПlОЙ печи.
27
Акад. М.А.Павлов указьmает, чrо "для правильной работы печи необ-
ходи ы температура у оси ropHa не спускалась ниже достаточнс>й
для расrтавления здесь конечноrо шлака, соответствующеrо по составу
и плавкости выплавляемому сорту чуryна". Это также свидетельствует
о необходимости прохождения rазами более длинноrо пути в направлении
к оси ropHa. Последнее же сопряжено с наличием достаточноrо объема
окислительной зоны. Конфиryрация зоны rорения кокса также имеет
значение. Повышение давления дутья, а следовательно, и скорости rаЗов
не только меняет конфиryрацию окислительной зоны; но и увеличивает
ее объем.
З.И.Некрасов, [37, с. 1 197] ук зьmает, чrо изменением объема
окислительной зоны можно влиять на опускание шихты и движение rазо-
Boro потока. По ero мнению, чем шире окислительная зона, тем ровнее
будут опускаться материалы по периферии печи и тем более будут затруд-
нены условия образования подвисаний. Вполне естественно, чrо в актив-
ной зоне имеется полость, в которой по краям свободно циркулируют
недоrоревшие более мелкие куски кокса. Скорость их движения достиrа-
ет 15 м/с, Д,лина полости 60()"",900 мм [38].
r.А.Воловик и друrие [39] считают, чrо чем длиннее активная зона,
тем ровнее ход печей и шире возможности их интенсификации. О попе-
речном сечении и длине зоны приближенно можно судить по ее объему.
Объем зоны roрения кокса перед фурмами Ю.Р.Тишбейн [40] считает
прямо пропорциональным объему rазов, образующихся в единицу вре-
мени У r' и продолжительност,И соприкосновения дутья с yrлеродом кок-
са 7 и обратно пропорциональцым удельному объему свободных проме-
жутков между кусками кокса v , м 3 /м 3 :
у== Yr 7 / VO ,
(29)
, ,
Известно, чrо с уменьшением размера. кусков кокса вследствие изме-
нения их формы уменьшается относительный объем промежутков. Cor-
ласно же выражению (30), это обстоятельство должно привести к уве-
личению зоны rорения, однако на практике наблюдается обратное. На
зто обстоятельство обращает внимание и автор этой формулы, указы-
вая на ее недостаточность для установления зависимости размера зоны
rорения от физических и физико-химических свойств кокса.
Более cTporoe математическое решение этой задачи изложено в нес-
кольких работах Энерrетическоrо института АН СССР. З.Ф.Чуханов [7]
для чисто диффузионноrо процесса вывел формулу длины кислородной
зоны 10 :
2
1 02 24 d Reo,2, (30)
rдe d линейный размер; Re число Рейнольдса.
Имеются и более сложные формулы, не показывающие прямоrо влия-
ния свойств кокса на размеры зоны ero rорения. Вьшод выражения для
объема зоны rорения связан с выявлени м комплекса свойств rорючеrо,
влияющих на ровность хода доменной печи.
28
Обозначим:
V объем зоныI рearирований кислорода воздуха, м 3 ;
'Ун насыпная 1D10THOCТb кокса, KI'/M 3 ;
S удельная поверхность кусков кокса, M2/KI';
VS'YH поверхность кусков кокса в зоне реаrnрования, м 2 ;
КВ удельная скорость реаrирования кокса с кислородом в воздуш-
ном дутье, м 3 /с,м 2 .
ТОI'да количество ВОЗДУШНОI'О дутья, приведенное к нормальным ус-
ловиям, составит, м 3 /с:
Qo == V'Y R SK s ' (30
Отсюда
V==Qo/('YHSKs)' (32)
Из фррмулы (32) следует, что объем окислительной зоны в печи тем
значительнее, чем больше подается peareHтa (дутья) в доменную печь.
Это положение долrое время не разделяли мноrnе доменщики. Лишь акад.
М.А.Павлов считал теоретически обоснованным именно такое измененИе
окислительной зоны [56]. По это,му поводу он писал: "ЧТо касается влия-
ния количества дутья, то ero опрометчиво отрицали американские иссле-
дователи, хотя теоретически это влияние совершенно ясно: увеличение
количества дутья при равных качестве rорючеrо, температуре и давлении
дутья должно требовать увеличения активной поверхности rорючеrо, а
следовательно, и объема, занимаемоrо им". Только в 1933 r. экспери-
ментальными данными бьшо доказано, что увеличение количества дутья- и
удлиняет, и расширяет область зоны rорения.
По данным И.З .Коэловича, Н.М.Якубцинера и И.А.rорелика [7], при
сокращении количества дутья в 2,5 раза при одном и том же давлении кис-
лород и yrлекислота исчезают почти на 400 мм ближе к устью фурм. Эта
закономерность подтверждена также работой З.И.Некрасова, А.Н.Пох-
виснева и ДРУI'ИХ.
. Работа на "неполном дутье" также связана с сильным уменьшением
зоны rорения, поэтому ее следует считать неудовлетворительной, Особен-
но четко это отмечал акад. М,А.Павлов. Он указывал, что работа на "не-
полном дутье" является вредной.
Выражение (32) устанавливает также зависимость объема зоны ['оре-
ния от насыпной 1D10ТНОСТИ кокса, eI'o удельной поверхности и скорости
pearирования. Поэтому можно считать обоснованным использование ука-
занных характеристик кокса в качестве показателей, влияющих на ров-
ность схода материалов в ropH доменных печей. Поверхность кусков ма-
териала может быть вычислена по величине навески, среднему размеру
кусков и их кажущейся 1D10ТНОСТИ. При этом предполаrается наличие
правильной формы кусков.
Для кусков шарообразной формы
(ппd 2 )d S 'd')'K
6
'У ==
к
(33)
а' ==
6
29
rде а' масса кокса, Kr; п чиСло кусков; d диаметр кусков, м;
S' поверхность кусков, м 2 ; 'У к кажущаяся плотность, Kr/M 3 .
Отсюда
S' == 6a'/d'Y .
к ,
Подставив значение S '/а' == S из формулы (34) в форМулу (32), полу-
чим
(34)
V == (d'YKQo) / (6'y ).
(35)
Из выражения (35) следует, что активная зона пропорциональна отно-
шению кажущейся ШIотности к насышlOЙ (порозности) и размеру кусков
кокса, поступающих в ropH домеШlОЙ печи. Интересно отметить, что З.И.
Некрасов [37] считал возможным предположить, 'что размер окислитель-
ной OHЫ зависит от крупности кусков rорioчеrо 'и ero насышIйй массы.
Мноrообразие выражений ЩIЯ реакциоШlОЙ способности указьmает на
отсутствие cTpororo определения дaннoro понятия. В целях устранения зто-
ro явления автор [7] рекомендует определять ее как константу rазообме-
на, которая бьта использована Л.Н.Хитриным при анализе процессов ro-
рения уrлерода [ 7] .
Выражение для реакЦИОШlОЙ способности как константы ,rазообмена
может быть вьшедено на основе метода равнодоступной, поверхности,
разработанноrо Д.А.Франк-Каменецким. Метод применим k случаям оди-
наковой доступности всех участков поверхности в диффУЗИОШlом отно-
шении. При этом принимается, что условия диффУЗИОШlоrо переноса не
зависят от протекания химической реакции на поверхности.
Скорость rетероrеШlЫХ реакций опредещrется количеством вещества,
реаrирующеrо на единицу поверхности за единицу времени. В квазиста-
ционариом (почти стационарном) состоянии количество вещества, всту-
пающеrо в реакцию, должно равнятьtя количеству вещества, доставля-
eMoro молекуЛЯрной или турбулентной диффузией. Скорость химичес-
кой реакции зависит от концентрации вещества на поверхности и может
быть принята как функция от нее [(c. ) . Сnедовательно:
(j'{C СВ) == [(Св),
(36)
rдe (j' константа скорости диффузии; С и СВ концентрации реarи-
рующеrо вещества в объеме и на поверхности.
Константа скорости диффузии (j' может быть определена аналитичес-
ким путем, например из экспериментальных данных по. теШIообмену с
применением теории подобия по формуле:
(j' == {NuD)/d,
(37)
rде Nu критерий Нуссельта; D коэффициент диффузии; d. харак-
терный размер обтекаемоrо тела, например диаметр канала и т .д.
30
Примем, что процесс rорения топлива сопровождается реакцией пер-
Boro порядка. В этом случае [(Св) == КС В ' rде К константа скорости
химической реакции. Следовательно: (j' (С С в ) == КС В '
Отсюда
С в == [(j' / (К + (j') ]С.
(38)
Удельная скорость процесса КВ дЛЯ квазистационарной скорости равНа
КВ == [K(j'/ (К + (j') ] С == RC,
(39)
rдe
R == K(j'/(K + (j'),
(40)
Т.е. реальная (макроскопическая) скорость реакции тоже следует перво-
му порядку (прямо ПР9порциональна концентрации вещества в rазовой
фазе). Сnедовательно, величинаR, именуемаЯ далее реакциошlOЙ способ-
ностью, представляет собой константу скорости макроскопическоrо про-
цесса реarирования с учетом протекания фиэико-химическоrо процесса
в целом. Соотношение (40) при применении величин, обратных R, (j. и
К, примет следующий вид:
I/R == l/К + 1/(j'.
(41)
Здесь величину I/R можно рассматривать как общее сопротивление,
складываемое из кинетическоrо (I/К) и диффузионноrо (l/(j')' соп-
ротивлений. Характеристика l/R является очень интересным показателем
инертности топлива, а величина R характеризует наблюдаемую (экви-
валентную) реакционную сп с бность твердоrо тела, обусловленную ero
реакЦИОШlOй и диффУЗИОШlOй способностью.
Метод равнодоступной поверхности является приближенным, но он
позволяет упростить расчеты.и выявить предельные случаи.
При К, rораздо большем (j' (К (j.), из формулы (40) будем иметь
R == (j' и С в < С. Это о:щачает, что скорость процесса в зтой области все-
цело определяется скоростью диффузии и реаКционная способность равна
константе скорости диффузии. Сама область названа Д,А.Франк-'kаменец-
ким диффУЗИОШlOй. Напротив, при К < (j' имеем R == К и С в == С [62]
случай, Korдa скорость процесса обусловливается всецело скоростью ис-
тmmой химической реакции и реакционная способность равна по своему
значению константе скорости химической реакции. В этой области, назван-
ной кинетической, можно непосредствешlO измерять истинную кинетику
реакции, учитывая при этом возможность диффузии внутри Кусков.
Большие скорости реакции и малые скорости диффузии (высокие тем-
пература и давление и малая скорость rазовоrо потока) блаrоприят-
ствуют течениям реакции в диффузионной области, С этой точки зрения
для домеШlOrо процесса не является характерной ни кинетическая, ни
ДИФФУЗИOlшая области, что и указывает на необходимость пользования,
по крайней мере, двумя основными характеристиками при rорении метал-
31
. лурrическоrо топлива: константам скорости химической реакции и диф-
фузии. РеакциОШlая способность представлltет собой КОМIUIексную xapaк
теристику, У1DlТывающую скорость физико химическоrо процесса в
целом.
В отличие от удельной скорости процесса, являющейся функцией KOH
центр8ЦШI реаrирующеrо вещества, реаКЦИОШlая способность не зависит
от нее и имеет размерность линейной скорости (м/с) [см. выражение
(39) ] .
Из изложеШlоrо следу т целесообразность использования таких основ-
ных терминов и размерностей: скорость реarирования (Kr/c), удельная
скорость реarирования [Kr/ (м 2 'с)] И реакциоШlая способность (м/с).
Подставив в выражение (32) значение КВ из формулы (39), получим
V==;Qо/('УиSСR), (42)
rдe С...:. концентрация кислорода в дутье, % (объеми.); R реакцион-
ная способность кокса, м/с.
Отсюда следует, что объем окислительной зоны обратно пропорци-
онален концентрации кислорода в дутье и реакциошlOЙ способности
кокса. Этим выражением обосновывается требование меньшей реакцион-
ной способности к домеШlОМУ топливу и необходимость оптимальноrо
значения концентрации кислорода в дутье. Выражение позволяет леrко
объяснить причину ровной работы домеШlЫХ печей на древесном yrле.
Она кроется в малой насЫIПIОЙ ПЛО'ЦIости (зна1DlТельной пористости)
ApeBecHoro yrля. Несмотря на ero больШfЮ реакционную способность по
сравнению с коксом, объем зоJlыI rорения при работе домеШlЫХ печей
на древесном уrле бывает не меныII,' чем при спользовании камеШlG-
yrольноrо кокса, и дом шlыIe печи, работающие на древесном yrле, имеют
также ровный ход.
Объем межкусковых промежутков v характеризует порозность насьш-
ной массы кокса. Х.И.Колодцев и Б.П.Жарков [41], работая с кипящим
слоем топлива, показали, что ПОВЬПIIение порозности слоя влечет увели
чение кислородной и восстановительной зон и одновремеШlО выравнива-
ет температуру СЛоя. Позднее автора данной работы и независимо от Hero
формулы. аналоrичные (32), бьmи выведены в 1947 r. академиком М.В.
Луrовцовым и в 1953 r. Х.И.Колодцевым. Выражение для протяжеШlОСТИ
окислительной зоны в зависимости от расхода дутья. ero температуры, пе-
репада давления. влажности дутья, расхода природноrо rаэа и основности
ишаков получено Н.И.Красавцевым и Л.Д.lIlаркевичем [ 42] . Однако мож-
но полаraть, что выражения. не учитывающие Свойств топлива при yCTa
новлении протяжеШlОСТИ или объема окислительной зоны, Moryт иметь
лишь частичное. оrраничеШlое значение.
Выражение (32) можно представить так:
V == EQo, (43)
-еде Е коэффициент ровности cx дa материалов в ropн домеШlОЙ печи:
1
Е==
"1I1 K s
(44)
32
Т.е. Е комплексный показатель, характеризующий размер окислитель-
вой зоны в зависимости от свойств доменнеrо rорючеrо. Физическая
суЩНОСТЬ показателя Е вытекает из ero размерности в секундах. Он вы-
ражает. врС?мя, которое требуется для сrорания кокса в ropHe домениых
печей.,
Подставив в выражение (43) вместо, Qo ero значение из формулы
_ (17), получим
V =:; Ello F д r:п, (45)
Т.е, объем окислительной зоны пропорционален rазопроницаемости до-
меюlOЙ шихты r Ш' Отсюда следует, что с увеличением показателя rазо-
проницаемости кокса r будет возрастать и объем окислит.ельной зоны.
Объем окислительной зоны связан с ровностью опускания столба' Ма-
вильных материалов в r9pH доменных печей, а следовательно, с их KOCТ
вием и зависаниями. Так, Н.Н.БабарыКШ! [43] указьmает, что подвисанию
шихты предшествует работа домениой печи неполным активным сечением.
В этой же работе отмечено, что факторы, приводящие к уменьшению объе-
ма пустот, ухудшают сход сырья. Работа Н.Н.Бабарыкина дает достаточно
у6едителыJ подтверждение правильности положения, - что увеличение
объема окислительной зоны улучшает сход материалов в ropH домениых
печей.
По мнению H.r.MaxaнeKa [44], облеrчение схода IШIXты может быть
достиrnyто созданием сплоиm:ой окислительной зоны при помощи более
частой установки фурм.
Л.r .lIIумаков отмечает, что при за,висаниях увеличивается rидравли-
ческое сопротивление прохождению rазов в зонах ropHa, заплечиков и
распара. Это указьmает на то, что мелкий кокс и чрезмерно основные
lШIаки являются ОДНИМИ из причин зависания шИхты. Уравнением (45)
:>босновьmается необходимость применения более крупноrо кокса для
увеличения окислительной зоны.
По данным r.И.Ефименко [45], выше очarа зависания давление в
шахте доменной печи. ПОJ!lышеЮlOе. fидравлическое сопротивление над
очаrом зависаю1я возрастает в 3 4 раза. Это может быть объяснено уп-
лотнением столба материалов доменной мавки. Ясно, что улучшенИе
качества кокса путем увеличения rазопроницаемости ero насыпной массы
будет способствовать устранению зависаний. После зависаний обычно сле-
дуют осадки &толба материалов, СОПРОВОЖДaIOщиеся дополнительным раз-
рушением кокса в домеШlЫХ печах. На рис. 14 показана зависимость меж-
ду размером зоны окисления кокса (1/'Y ) и числом осадок. Кривая
построена по данным опытных домеШlЫХ мавок, проведенных на Мarни-
ToropcKoM металлурrическом комбинате. Число осадок уменьшалось с
увеличением крупности кокса (величины, обрапюй удельной поверхности
S) и с уменьшением ero насыпной массы [ 7] . Этими, правда, очень немно-
rочисленными данными подтверждается влияние свойств кокса на зависа-
ния и число осадок домеШlОЙ печи. При малой окислительной зоне на&.
. Людается более частое rорение фурм. Оно является "бичом" мноrих заво-
дов. Одна из причин rорения фурм наличие чрезмерно высокой темпера-
ЗЗ
Т5
<:> ТО
. 5
туры у высова фурм вследствие малой окислительной зоны источни-
ка выделения тема, т.е, для снижения "rорения" фурм следует увеличи-
вать объем окислительной зоны хотя бы применением кокса с более вы-
соким показателем rазопроница-
емости [см. уравнение (45)].
ДаlПlые работы [134] подтвержда-.
ют сказанное. Меньшее число cro-
ревших фурм (6) наблюдалось для
кокса с rазопроницаемостью 330.
При rазопроницаемости 302 crope-
ло 8 фурм.
о
о
о
J,Z +
6
м
O
l 1/18$
Рис. 14. Влияние размера окислитель-
ной зоны на число осадок
Х.Высоцкий й У.Пюкофер [160]- указывают также на значительное:
влияние размера кусков и ero ситовоrо состава на протяженность зоны
циркуляции кокса в ropHe печи.
В заключение следует подытожить, что для достижения высокой произ-
водительн()сти Домениых печей, помимо допустимой ровности хода печей,
необходимо постоянство свойств сырых материалов домениой мавки.
СOCfЛВ КОКСА И ErO РАСХОД В ДОМЕННОМ ПРОЦЕССЕ
К показателям свойств кокса, влияющих на расход ero в домениых
печах, прежде Bcero относятся данные техническоrо . и 'элементноrо
составов, теМ8та сrорания, пирометрическая, удельная восстановительная
способности и размер ero кусков. Цель сжиrания rорючеrо достижение
высокой темпеg,атуры во всех сечениях ropHa домениой печи (в среднем
не менее 1500 С). Поэтому rорючее должно иметь высокую теплоту cro-
рания и пирометрическую способность. Последнее означает, что 'оно долж-
но иметь высокую концентрацию уrnерода и содержать в незначительном
количестве минеральные примеси (золу).
Для вымавки доброкачествениоrо чуrуна требуется более чистое по
_cepe и фосфору rорючее. Присутс ие серы в минеральном rорючем
не мешает получению довольно чистоrо по сере чуrуна при наличии опре-
деленных условий, хотя все же самый чистый по сере чуryн вымавляет-
ся лишь на древесном уrnе, содержащем только следы этоrо элемента,
Что касается фосфора, то получение малофосфористоrо чуryна на фосфо-
ристых сырых материалах, в 1Щсnюсти rорючем, невозможно.
В состав кокса входят высокомолекулярные соединения, образовав-
шиеся в результате синтеза продуктов деструкции уrлей. В связи с этим
термины "содержание уrлерода, водорода" и подобные им, применяемые
далее носят условный характер.
Для техническоrо анализа используют пробу кокса крупностью
> 25 мм, массой 160 Kr. Ее ИЗМCЧIьчают до размера кусков < 13 мм и с
34
помощью делителя доводят до массы 2 Kr. Одну половину этой пробы
(Р 1 Kr) используют для определения влаrи, друrую измельчают до раз-
мера частиц < 1 мм, уменьшают наполовину, подсушивают П р и 180
о '
190 С в течение 15 МИН, измельчают до прохождения частиц через сито с
сеткой N° 025 (fOCT 3S8 73) и делят на 4 части, которые и используют
для техническоrо. анализа.
Технический состав кокса за период 196 197S lТ. в СССР мало изме-
нился; по УССР наблюдалось увеличение зольности на 0,2 %. Технический
состав кокса для разных заводов за 1976 r. представлен в табл.13. Эле-
ментарный состав различных коксов приведен в табл.14.
А.Д.fотлиб указьmает, что на каждый килоrрамм шлака приходится
дополнительно расходовать около 0,5 Kr КО,кса. Один лlПШlИЙ процепт
золы вызьmает увеличение расхода кокса в размере 7 Kr на 1 т чуryна.
Чем больше содержание уrлерода в уrле и чем выше температура кок-
сованИя, тем больше ero содержание в коксе (рис. 15). При теxuическом
анализе коксов ero элементный состав определяется очень редКо. Основ-
ными характеристиками являются влажность, зольность, сернистость и
выход летучих веществ. При расчете домеШlОЙ шихты учитьmается лишь
постоянная влажность, поэтому ее колебание по возможности должно
быть минимальным. Содержание
влаrи в коксе зависит от методов
тушения. При сооружении новых
заводов предусматриваются MeT<r
ды cyxoro тушения кокса. Влаж-
ность подобноrо кокса составляет
доли процепта.
А
Рис. 15. Влиянkе содержания уrлерода
в уrле ца состав кокса
*- 98
...
97 .
96
95
"s
1100 0 с. .
82 86 90
CoiJt'fl/Kt/Hue .IIepoiJt/ 8 2.11e? 'Уи
М.шеральные примеси, содержащиеся в коксе, обы'ЦIО принято считать
балластом, который требует затрат TelU1a для HarpeBa. Примеси для офлю-
совьmания требуют также дополнительноrо расхода извести. Расход из-
веСТнйка на каждьiй процент золы по различным данным колеблется от .
1,0 до 1,8 %. Добавочный расход кокса на каждый процепт золы по раз-
личным данным разный и достиrает 2,5 %. Производительность домен-
ных печей на каждый дополнительный процент золы в коксе снижается,
по данным Днепропетровскоrо института 'металлов, на 2,5 % и, по данным
rипростали, на 2,4 %. А.Н.Рамм и Ю.Р.Тишбейн [7] указьmают, что повы-
шение зольности кокса на 1 % сверх 9 % приводит к снижению производи-
тельности печей на 1,5 %. Во Франции предусматривается скидка в. 2,5 %
стоимости кокса при увеличении зольности ero на l' %.
35
Таблица 13. Техиический состав кокс, отдельных заводов (средние данные)
Заводы, w r А д s; vd Заводы, W r Ад Sd v<'
t
комбинаты комбинаты
Коксохимичес-
кие:
Авдеевский. .2,7 9,9 1,77 0,78 Ждановский . .3,5 9,8 1,79
Бarлейский. .2,8 9,7 1,70 1,05 Запорожский. .4,0 9,8 1,61 0,97
rорловский. .3,5 9,7 1,83 Коммунарский.3,6 9,8 1,83 0,95
Днепропет- Ясиновский. . .3,0 9,4 1,69
ровский, . . .3,5 9,6 1,61 КМК . . . . . . . . .3,6 10,5 0,41 1,1
Днепродзер- ЗСМЗ (сухое
жинский. . . .3.3 9,5 1,26 0,81 тушение) . . , . , .0,4 9,4 0,9
Енакиевский .2,4 9,8 1,78 0,65
<
Таблuца 14. Элементный состав КОКСОБ, %
Кокс I C t Ht о +N St
rорловскоrо ,кок-
сохимическоrо за-
вода....'.'.. 85,92 0,78 0,92 1,40
. Из уrлей бассейнов:
Силезскоrо. . . 85,9 88,09 O,59 O,61 1,36 2,1l 0,83
PypCKOro . . , . 83,23 89,09 O,24 O,65 1,08 2,53 1,02 1,43
CaapCKoro. . . . 80,53 0,54 17,08 0,85
БельrRйский . . . . 78,3 83,47 O,32 O.42 1,24 1,59 . O,93 1,22
Франзузский . . . . 79,53 83,79 O,50 O, 73 O,83 I,57 O,60 I,03
Aнrлийский. . . . . 87,31 91,95 O,59 1,03
Американский. . . 85,97 92,99 O,58 1,44
Индийский , . . . . 81,57 82,15 O,42 O,82
Минеральные примеси в коксе MorYT быть активной частью шпака и
yttаствовать в доменном процессе. Например, руда в большинстве криво-
рожских руд являетсяисточникемrпиноземав доменной плавке, Железо,
входящее в состав минеральных примесей, также не является балластом."
Зола ушей ш. "Белянка" (Донбасе) содержит до 38 % окиси железа
и до 30 % окиси кальция, необходимоrо для СВЯЗf>IВания серы шпаком.
ИЗ изпоженноrо следует, что данные различных источников о степеНи'
влияния зольности кокса на работу доменной печи несколько условны,
Обычно с увеличением температуры плавления золы возрастает расход
флюсов, а следовательно, и. расход топлива в доменных печах. Содержа-
ние окислов в золе может быть определено по rOCT 105З8 72.
Качество кокса как AOMeflНoro томива целесообразно оценивать по
балластной зольности: .
A =A d A ,
rдe A балластная зольность; Ad общая зольность, %; Ag золь-
ность, представляющая полезные компоненты:
A = 0,01 (Fе20з + СаО + MgO)A d ,
rAe Fе20з, СаО, MgO Cf)держание полезных окислов в золе, %.
(46)
.
(47)
36
ПодставиВ значение А в выражение (46), получим
A = [1 0,01(Fе20э + СаО + MgO)Ad. (48)
Содержание окиси мarния в золе уrлей сравнительно небольшое, 'позто-
му без большой ошибки балластная зольность может быть выисленаa по
приближенному выражению
A = [1 0,ОНFС20э + СаО) ]А а . (49)
Данные о балластной зольности донецких ушей и yrольных KOHцeHTpa
тов, вычисленные по выражению (49), приведены в табл. 15 и 16.
. Кокс, получаемый из ушей с разной зольностью общей и балластной,
также имеют зти .различия. ТакJсреднемесячные значения общей и балласт-
ной зольности для кокса KOMMyнapcKoro коксохимическоrо завода сос-
тавляли соответственно '9,40 и 6,14 % при общей и балластной зольности
шихты 7,03 и 4,97 %. Таким образом, балластная зольность бьша меньше
общей зольности более чем на 2 %. Качество кокса тем ВЬШIе, чем меньше
еrобалластная зольность.
Данные о составе золы коксов представлены в табл. 17 [46]. От сос-
тава золы заВIIСИТ температура ее IШавления, которая ПОВЬШIается с увели-
чением содержания КИСЛЫХ окислов по сравнению с основными соrласно
выражению:
(Si0 2 + А1 2 О э ) I (СаО + MgO + Fе20э + FeO).
(50)
О содержании МИ1Iеральных примесей в Ko ce судят по ero зольности.
Зола кокса представляет собой минеральные примеси, окислеЮlые при оп
ределении зольности. Содержание минеральных примесей в коксе можно
определить также рентrеновским методом (fOCT 11 055 78) .
Из изложеЮlоrо следует, что часть минеральных примесей в коксе яв-
ляется балластом, но среди них имеются и такие, которые являются
полезными в домеЮlОМ процессе.
Обраэующиеся летучие вещества при нarревании кокса содержат зна
чительное количество водорода вьщеляются в зоне высоких температур
домеЮlОЙ печи. Водород летучих веществ может прИНймать некоторое
участие в восстановлении окислов железа. Чем меньше выход летучих
веществ из кокса, тем ВЬШIе степень ero rотовности и степень ero упроч-
нения. Предпочтение следует отдавать коксу с понижеЮlЫМ выходом ле
тучих веществ.
Сера в ушях находится в виде неорrанических и орrанических соеди
нений. Неорrаническая часть серы с основном присутствует в коксе в виде
соединений железа, имеющих формулу, близкую FeS. Сульфаты ушя при
коксовании восстанавливаются до сульфидов, поэтому сульфатной серы
в коксе очень Мало (около 0,002 %). Высокосернистые уши по сравнению
с низкосернистыми имеют ПОВЬШIенную спекаемость, более высокий BЫ
ход летучих веществ и веществ, растворимых в орrанических раствори
телях. При коксовании yrлей часть сернистых соединений переходит в ле-
тучие продук,ты и тем больше, чем ниже степень метаморфизма ушей
(табл. 18) [47,48].
37
'tIIC
СО ....
О\М
.........
C'lt'C
0\'.... со'
.........
..........
..;..;
NN
........V')N'It'
'It' ..Q 66
...-I...-IМ('f')....
"!::
.о ....
....
....С.....
..D 'It' 'It'
.о'lt'
M
CO\NN'It'
";"';"; N'
'tI
.........
tf'i
N'It'
....'It'.....
vi'vi'N'
........N
O\r--
....:'\D..
.....N
........ r--'It' со
o\oci"'; N
...-I....('f')('f")....
+
"о СО V') 'It' . ...... СО r-- .....r--NNr--
о", ..;.,; CV')O\ "';N' ..D C ..... 0\ oci
0)" t) NN 'lt'N.... N.... N...........c...-l......
""
:а +
е::
Q О .псо СО.... .... r-- С ........,V')NC
'"
IQ '" ";0\ "';N' ...; 'It' N' ...; ..;
Q t) .... ....
'"
ii
s .. .or--c N "":. r-: С_ r--
О ..... r-- .... r--
" 0\"; со. ..; ..ё N'd' .....\QCCO'lt'
о) ........ NN.... ........ N ............
Q ""
101
о) +
IC + ..
i5 "'0 .. N 'It'. \Q "l 'It'. V') ..... r--. 'It' q "'l
О ..о
IE "O) .о'lt' NNV') ";oci Cr--.о'lt'N
с:.. <""Е-< NN 'It''It'..... 'It' .....< 'lt'N.....'It''It'
о)
g ++
t)
... . r-- r-- N V')C "l 'It' "l СО.
О сО'сО''''; co N'
и ....NN.........
..
О сос V') 0\ со .o 'It'.
i-i.I V') ..... N V') .о
сО'ё .,.j \Q- N' r-- N 0\"'; 6"'; со'
'It'.o ..... ..... V') 'lt'V') 'It'.oV')V').....
12 iЁiЁ f-<f-<iЁ .
.. g. .o :x::x::x:
[ ::s :х: :х:
u '1'" .....
'" () . ... 'It' :. : t
! = . .СО"
:х: . .. о g, . g, ..
8 ca::r ':. V')
'" : :U'g>;: .; :g.; .:
'"
JC . ',= = u . 12 ii .
0,). '"
.... :а .....:0:: :о::а:о::. :O::=IIIV') N
!i . : I i : I ! i
:s CO :о:: :!iЗ::J':Е ::J'.:O=
t !
Таблица 16. Состав золы концектратов, %
Уrлеобоr'ати- Мар- Содержание компонентов золы А д А д А д
n б
. тельнаи ка
фабрика yr- 8Ю 2 80 з Al 2 0 з + Fе 2 О з СаО Fe 2 ОЗ +
ли + Fe 2 ОЗ + +СаО
+ТЮ 2
Донецкая. . . . . к 39,4 2,7 42,3 26,4 3,9 30,3 8,5 2,6 5,9
НоВtrКондрать-
евская....... Т 44,0 2,4 46,7 22,9 3,6 26,S 8,8 2,3 6,5
Bep ДyBaнc-
Кия......... Ж 34.7 3.5 56.8 32.0 4,5 36.5 7,8 2,6 5,2
IIIОЛОХОВСКая. , , ОС 37,0 2,9 52,S 22,4 4,0 '26,4 9,0 ' 2,4 6,6
Добропольская . r 45,2 5,3 44,6 14,2 4,5 18,7 6,6 1,2 5,4
Центральная . . . t 35,7 3,1 60,4 34 8 3,1 37,9 6,9 2,6 4,3
ЧумiLковская. . . ОС 35,4 3,0 50,1 28,6 4,9 32,8 7.1 2.3 4.8
Суходольская . . ж 33,8 3,0 55,4 19,1 5,1 24,2 8,1 2,0 6,1
Таблица 17, Состав зоnъ. кокса, %
KOKt' 8Ю 2 Al 2 0 з ;Fе 2 О з СаО MgO Р20s 50 з
Донецкоrо KOKCtr 32;69 21,00 25,66 3,57 0,97 0,30 3,62
химИчеСJ<оrо завода 43,44 23,52 21,83 2,97 1,29 0,39 2,90
КМК 56,02 24,69 .6,97 4,46 1,67 0,77 2,06
ММК 49,81 28,96 9,60 3,76 3,01 0.68 2,26
Рурский 38,48 27,34 10,5 1,5 7,5 8.4 1,5 3,5
Таблица 18. Влияние степени метаморфизма yrлей
ка переход серы в кокс
Месторождении ydaf, % sr:.% в коксе, % st!
100
s:
Иово.Метелкинское . . . 48,00 6,06 4,40 61,1
"КОЗJlК" (ИРБ) . . . .. 36,70 5,06 4,54 40,3
rорно-Озирово,3 (ИРБ) 34,80 8,95 7 68 38,S
rорНtrОзирово.2 (ИРБ) 33,20 3,64 3,23 37,1
ТаБЛица 19. Технический состав кокса из домеиной печи
Место отбора проб ' А д ydaf sd
t
Перед дом нной печью. . , . . 9,89 2,14 1,76
Ыахта:
верх, . .. . . .. ... , . . 11,12 1,75
середина. . . . . . . . . . . , 15,94 1,36 1,67
низ. . . . . .. .. .. , . . . 12,33 1,23 1,59
rоризонт ВОЗДУIШIЫХ фурм. . 12,03 0,82 1,03
lIIлаковая летка . . . . . . . . " 23,23 0,84
Чуryнная летка . .. .. . . ... 45,12 1.12
39
,
Значительная часть серы в коксе, по-видимому, представляет собой
термически стойкие орrанические диклические соединения, разрушающи.
еся при температуре порядка 1500 Ос [48].
В табл. 19 приведен технический состав кокса, извлечениоrо из домен-
ной печи с полезным объемом 1386 м э .
Из табл. '19 следует, что резкое уменьшение содержания серы в коксе
наблюдается при ПОСТУlUIении ero в НИж.!IИе rоризонты доменных печей,
Т.е. в зону с температурами выше 1400 uC. Переход серы в металл в до-
менном процессе происходит через rазовую фазу и наиболее интенсивно
в области выше rоризонта фурм. Чтобы уменьшить степень перехода серы
в чуryн, в качестве флюсов применяют основные добавки, содержащие
кальций и маrний. Данные о переходе серы в rаз при наrревании коксов,
полученных с: добавками железа и извести, приведены на рис. 16, из кото-'
poro видно, что добавление окислов железа ПОВЬПIIает переход серы в
rаз. Добавление окислов кальция (офлюсование), наоборот, снижает ко-
личество переходящей в rаз серы, что свидетельствует о перспективности
доменной lUIавки с офлюсованной золой [ 49] . Изучение микроструктуры
коксов, полученных из шихт с добавками руд и окислов кальция, пока-
зьшает, что значительная часть серы связана в виде сульфидов железа и
кальция. Сульфиды железа образуют самостоятельные включения в массе
кокса. Сульфиды кальция расположены в виде отдельных вкраплений в
yrлеродистой массе. ,
Из работы [49] следует очень важный вывод, что сера, связанная с же-
лезом в железококсе. при ero применении в доменном процессе не будет
rазифицироваться и увеличивать сернистость чуrуна. Сера в коксе явля-
ется не только балластом, но и весьма вредной примесью. В процессе до-
менной lUIавки она переходит в чуrун и снижает ero качество. Наличие ее
в железе ухудшает ero свариваемость, ковкость и повышает ero красно-
ЛОМКОС'Iь.
По данным [21], расход кокса возРастает при содержании серы в нем
свыше 1,6 %. Лишний процент серы в коксе ПОВЬШlает расход флюсов на
20 %, расход кокса на 7 % при содержании серы до 1,6 % и на 20 % при
большем ее содержании, уменьшает производительность доменной печи
150 на 20 %. Соrласно данным [50],
уменьшение количества серы в
коксе на 0,1 % приводит к
уменьшению расхода кокса на
50 Kr/T чуryна и к увеличению
производительности печи на 8 %.
В работе [51] указывается, что
уменьшение сернистости кокса на
';:s
:::r
[
"
t., 50
100
r
f
.900
1200
TI!'Mnl!',oamy,oa 7 ос
40
1500
Рис. 16. Количество серы, переходя-
щей в rазовую среду при коксовании
уrnей;
1 с железной рУДОЙ; 2
добавки; 3 с известью
без
0,1 %- приво.цит к уменьшению расхода кокса на 1,6 2,0 % и снижению
себестоимости чyryна.
Фосфористость кокса зависит от содержания фосфора в ушях.
Фосфор в уше содержится преимуществеmю в виде---фосфорно-кис-
лых солей железа и кальция и при коксовании практически' целиком
переХодит в кокс. Данные о фосфористости донецких ушей были полу-
чены при составлении rеолоrо-химической карты Донбасса [52]. Уши бы-
ли разделены на 3 rруппыI по степени фосфористости: малок фосфорис-
тости 0,001 0,1 % Р, средней O,l o,3 % Р и высокой бол е 0,3 % Р.
Содержание фосфора в коксе из yrлей Донбасса доcтиrает 0,061 %,
а в коксе из кузнецких yrлей 0,045 %.
В аестфальском коксе фосфора содержится 0,013 0,048 %, верхне-'
силезском 0,014----0,018 %, американском 0,016 0,282 %, японском око-
ло 0,020 % и китайском 0,01 0,070 %.
Фосфор кокса полностью переходит в чуryн и является вредной при-
месью, вызьmающей хладноломкость и хрупкость чyryнa при ударах.
РеакциOlШая способность кокса зависит от ero структуры. на рис. 17
по'Jcазано влияние межслоевоrо расстояния на скорость реакции взаимо-
действия кокса с yrлекислотой [53]. С уменьшением межслоевоrо рассто-
яния в кристаллитах скорость реarирования снижается. от структуры
кокса зависит также прочность тела кокса и мноrие дpyrие свойства.
Поэтому реакЦИОlПlая способность косвеlПlО связана и с зтими свойства-
МИ, например с прочностьio Kyc oBoro кокса, rазопроmщaемостью и т,п.
Оцнако есть и прямая связь между скоростью восстановления коксом
yrлекислоты и ero расходом
на верхних, rоризонтах доменныIx
печей. Эта связь обусловлена
окислением yrлерода кокса yr.
лекислотой, образуюшейся при
восстановлении окислов железа.
Расход кокса за счет реакции
восстановления yrлекислоты yr-
лерода кокса может достиrнyть
20%.
Рис. 17. ВЛИJПlИе межслоевorо рас-
стояния на восстановительную спо-
собнocrь кокса
J
'"
.....
' .. 2
:t:
1
.
J't,6 95,0 95;Ф 95;8 9 Z
Нежслое60е pgCt.'тORHII нн
о
о
Отсутствие мел01fil (класса кокса < 10 мм) в. пробах кокса, отобран-
НbIX из ropHa домеlпlыIx печей, по мнению автора, следует объяснить ее
расходованием по реакции С +' С0 2 == 2СО. Скорость превращения.в
окись yrлерода по этой реакции крупноrо кокса незначительна блаrодаря
малой величине ero удельной поверхности. Обобщенная схема влИЯIDIЯ
техническоrо состава кокса и скорости ero окисления на верхних rоризон-
тах домеlПlОЙ печи на расход ero uредставлена рис. 18, из I<;OTOporo следу-
ет, что нь еfпрJПIЯТЫЙ метод оцеики кокса через константу скорости 1»'
41
акции К не характеризует с достаточной полнотой расход кокса. Наряду с
этим показателем должна учитываться концентрация yrлекислоты в ra-
зе на верхних rоризонтах доменной печи и крупность кокса, от которой
зависиТ величина реаrирующей поверхности. Сама реакциоlПlая способ-
ность зависит ОТ величины константы скорости диффузии, которая свя-
зана со скоростью движения rазов в доменной печи.
Расхоо конса
TeXHU'leCHui1 Скорость
состаВ реtiеироВанця
//\ \ /\
А 8 С If .5(d) Ks
I /\
А611А
н
ССО2
ВосстаноВление
Рис. 18. Схема влияния свойств кокса на ero расход в ДомеЮlОМ процессе
Подводя итоr изложенному,' следует сказать, что }Ус!.сход rорючеrо
в доменной печи зависит от очень большоrо числа факторов. К ним отно-
сится не только состав ТОIШива и скорость ero рearирования, но и проч-
ность И друrие свойства кокса. Коксовая мелочь, образующаяся при раз-
рушении кокса в доменной печи, попадает в lWIаки и выносится, Т.е. рас-
ход кокса будет тем больше, чем меньше ero прочность. Прочность кокса
в значительной мере связана со степенью ero rотовности и с ero структу-
рой. Последние связаны с реакЦИОIПIОЙ способностью кокса: с повышени-
ем er6 реа циоlПlОЙ способности ПОВЬШIается ero расход в домеlПlОМ про-
цессе..
Ровность схода материалов в ropH доменных печей зависит от ПЛОЩади
поперечноrо сечения окислительной зоны. Поэтому с увеличением объема
окислительной зоны возрастает ровность схода материалов. Таким обра-
зом, свойства кокса, влияющие на объем окислительной зоны, следует.
ПрШlЯть за показатели качества кокса, характеризующие ровность схода
материалов в ropH доменных печей.
. Расход кокса в доменном процессе зависит от содержания в нем ,rорю-
чей массы и ВреДНЫХ примесей, позтому показатели техническоrо состава
кокса ( зольность, серНИСТОСТЬ) являются показателями качесtва кокса.
Коэффициент rазопроницаемости, как и скорость реаrирования I<'оксз
с двуокисью уrлерода, зависит от структуры (через прочность) и круп-
ности кокса, поэтому показатель r также связан с расходом кокса в до-
MeHmIx печах.
Сведения о характеристиках, формирующих 'коэффициент rазопрони-
цаемости, основанные на теории процесса разрушения кусковых матери-
алов и rазодинзмики, приведены ниже.
42
пРОЦЕСС РАЗРУШЕНИЯ-КУСКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
И их ПРОЧНОСТЬ '
в связи с широким использованием ушеродистых материалов в раз-
личных отраслях ПРОМЬПШIешlOСТИ вьtДвиrается проблема увеличения их
механической прочности. Решающее значение имеют вопросы разработ
кв рациональных ме'tодов измерения прочностных характернстик мате-
риалов.
Прочность yrлеродистых материалов обусловливается не только проч-
ностью их тела, но и наличием дефектов в виде макро- и микротрещин,
обраэующихся при формировании структуры. Если ПОВЬШIение ПроЧllOсти
является всеrда желателыJым явлением, то образование дефектов пред-
ставляет собой неблarоприятный фактрр. Отсюда слецует необходимость
создания таких методов оценки прочности текстурно не.однородных мате.
риалов, с помощью которых мо.жно бьшо бы определить не только их.
прочность, но и дефектность.
Мноrиеисследователи рассматривают термин "прочность" как чисто
технический. Более точныM считается термин "твердость". Однако и в
отношении ее терминолоrическоrо определения также имеются неяснос-
. ти. ТвердостЬ: определенная по раэличным методикам, имеет разную раз-
мерность. Твердость скорее результат операций нал; материалом, поэтому
ее выражают через очередность царапания, ширинУ че ы (мм), диаметр
лунки (мм), удельное давление (Па), работу (Jbк/ ), массу соumифо-
Baннoro слоя (Kr/Jbк), время затухания колебаний маятника (с), отно-
шение высоты отскакивания бойка к высоте ero падения, массу крупно-
ro кокса, осТавшеrося после ero испьпания на каких-либо ситах (Kr),
ит_п.
Аналоrичное положение щблюдается и с оценкой прочности кокса.
Поэтому вопросы изучения процесса разрушения и установления более
обоснованных показателей механических свойств кокса остаются по-преж-
нему весьма важными и актуальными.
П.А.РеБШlДером предложена физико-химическая теория деформиро-
вания твердых тел [7,54]. При воздействии на тело усилий в теле возни-
кают напряжения. В местах приложения усилий обычно имеет место сжа-
тие тела, в более отдаленных точках возникают растяnmающие усилия.
Под влиянием напряжений сжатия и растяжения в теле возникают микро-
щели, которые после прекращения действия нarрузки смьucаются. Если
к телу приложена значительная нarрузка, то микрощели выхдят наружу
образца. На их поверхности сорбируются молекулы среды, которые и зак-
линивают микрощели. В результате образец поражается снаружи сетью
микротрещин. При приложении еще более высоких нarрузок размер МИК-
рощелей увеличивается до образования трещин, что в дальнейшем ведет
к разрушению тела.
эксперименталыJым подтверждением этой теории является наблюда-
емое понижение твердости при разрушении материалов в среде веществ, ,
которые леrко сорбируются материалами [S4]. Примером этоrо может
бьiть бурение СКl!ажин в присутствии препаратов ijминовых кисЛот или
43
сверление металлов с внесением масел, являющихся понизителями твер-
,дости. Исходя из физико-химической теорни и теорни распределения
напряжений, можно полаrать, что при разрушении тела (изделия) под воз-
действием быстрых наrрузок (при высоких кинетических энерrиях)
микрощели не успевают смыкаться. Энерrия будет расходоваться в основ-
ном на расширение возникших микрощелей до трещин, т .е. будет пре-
обладать дробление над истиранием материала. Таким образом, физико-
хИмическая теория П.А.Ребиндера позволяет подойти вплотную к объяс-
нению вопроса о различном расходе энерrии в процессе деформации ма-
териалов.
При разрушении материалов расходуется работа на изменение поверх-
. ностной энерrни тела и на преодоление упрyrих и пластических деформа-
ЦИЙ тела. Большой интерес с этой точки зрения представляет выражение
А == оА8 т +q,
(51)
rдe А израсходовa1ПIая механическая работа; о поверхносrnая энер-
rия тела; А8 т вновь образовавшаяся поверхность тела. кокса при раз-
рушении материала; q работа упруrих и пластических .деформаций.
Работа упруrих и пластических деформаций пропорциональна дефор-
МИРОВa1ПIому объему А V, следовательно:
q==K 1 AV.
(52)
Если q rораздо больше оА8 т , то уравнение (52) выражает закон Кика
о пропорциональности работы изменению объема деформируемоrо образ-
ца. При значительной величИне оА8 т и малой величине q уравнение (51)
выражает закон Риттинrера, который оказьmается справедливым при вы-
сокой дисперсности разрушаемых частиц [55].
Работа упруrиx и пластических деформаций q при снятии наrрузки
переходит в тепло. Она представляет собой бесполезно израсходовa1ПIУЮ
энерrmo на образование поверхности микрощелей 8 jl' смыкaIOщихся
после устранения наrрузки. Поэтому
q == 08 .
jl
Подставив это Qыражение в уравнение (51), получим
(53)
А == 0(А8 т + 8 jl)' (54)
Выражение (54) может быть сформулировано следующим образом:
работа деформирования твердых тел пропорциональна 'величине поверх-
носrnой энерrии и суммарной поверхности, состоящей из вновь выяв-
леююй и поверхности смыкающихся щелей. Расход энерrии на измельче-
ние материалов rораздо больше, чем на преодоление поверхносrnоrо натя-
жения. Из выражения (54) следует, что расход знерrии А на процесс раз-
рушения твердых тел снижается с уменьшением поверхности смыкающих-
ся микрощелей. Последняя будет тем меньше, чем больше скорость воз-
действия удара на твердое тело. Позтому в случае образования одинако-
44
вых поверхностей расход энерrии при дроблении материалов должен
быть меньше, чем при измельчении. Разработка мероприятий по уменьше-
нию веЛИЧШIЫ S Il означала бы нахождение способов снижения энерrии
на измельчение материалов.
. Так aк процесс разрушения выражается в образовaIOUI новой поверх-
ности материалов, то ее правильное определение имеет чрезвычайно важ- '
ное значение. Мноrие специалисты, сомневаясь в возможности определе-
ния поверхности с достаточной точностью, продолжают еще оставаться на
позиции оценки прочности кокса по выходу отдельныIx классов после
ero разрушения. Эта точка зрения является пршщипиально неверной, пос-
кольку не учитьmает однозначно исходное состояние кусковых тел (rpa-
нулометрический состав), а это ведет к более rрубым ошибкам по срав-
нению с ошибками при расчете поверхностей отдельных классов кокса по
средним размерам ero кусков. Поэтому нИже приведен анализ определе-
ния удельной поверхности кусковых материалов.
УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНocrь КУСКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Процесс разрушения материалов сопровождается образованием кус-
ков непрasильной формы. Вследствие этоrо непосредствеШlOе измере-
ние поверхности кусков весьма затруднительно. Попьпки определения
поверхно ти через теwюту смачивания или адсорбционные свойства
не увенчались успехом, так как в этом случае определяется также и внут-
ренияя поверхность трещнн и пор. Лучшие результаты определения по-
верхности дал метод растворения и серебрения образцов [7]. на рис. 19
показано изменение величщIыI поверхности часТlЩ дробленоrо кварца с
изменением их размеров. Значение поверхности, вычислеШlOе по средне-
му диаметру, оказалось заниженным, особешlO для крупных кусков.
Это объясняется тем, что средний диаметр частиц caMoro мелкоrо клас-
са кварца бьш меньше, чем ero среднеарифметическое значение, опреде-
ленное по размерам крайних частиц. Отклонение значения действительно-
ro среднеrо диаметра для частиц мелкоrо класса значительно зависит от
способа измельчения материала.
Прямое зкспериментальное определение поверхности кусков кокса с
помощью наложеНИЯ на них фольrи производилось О.Я.rабинским и
З.И.Бадановой [7]. Соrласно их данным, средние значения длины кусков
иэменяются незначителыiо, а потому мало влияют на величину поверх-
ности (табл. 20).
Я.о.rабннский и З.И.Баданова определяли wющадь проекции кусков
кокса, по которой, представляя ее в виде круп, определяли зквивалент-
ный диаметр d э . Значения эквивалентных диаметров совпадают со значе-
ниями средних диаметров кусков кокса d cp (рис, 20). Все точки, соот-
ветствующие значениям d э , практически накладываются на прямую, вы-
ражающую изменение средних диаметров. Это обстоятельство подтверж-
дает возможность пользоваться d cp вместо d э при вычислениях поверх-
ности соответствующих классов кокса.
Величина удельной поверхности зависит не только от размера, но и от
формы кусков кокса. И.м.лазовский и М.в.лацкая относят этот пока-
45
.
2
+z
о
z l5'd
Рис. 19. ВJJИJlНИе cpeднero размера
частиц кварца на ВeдlJЧИНУ поверх
ности, вычисленной по количеству
осажденноrо серебра (1) и по диа-
метру зерен (2)
+0
20
о
м d cp "''''
20
Рис. 20. СоrлаСОВ8JDIОСТЬ изменеИИJl
средних d cp и эквиваленТных d э
диаметров кусков .
затель к важным параметрам кокса. Форма кусков кокса характеризуется
соотношением их максимальных размеров в трех взаимно перпендику-
лирных нanравлеННJIX. Отношение действительной массы к у"СЛовной, вы-
численной по максимальным размерам кусков, бьmо ПрШlЯТо за харак-
теристику формы кусков. Результаты определения формы КУ.СК08 каж-
Таблuча 20. Длина кусков кокса разных классов, см
Условный номер Классы, мм
завода
50 40 4()",,25 25 20 20 10 10 5
3 5,5 3 2,9 1,8 0,86
2 (с новых печей) 5,7 4,2 3,0 2,0 0,95
13 5,4 3 2,8 1,8 0,83
19 5,2 3,8 2,8 1,8 0,84
20 5,7 4,0 2,9 1,9 0,95
2 (со старых печеR) 5,7 4,2 3,0 2,0 0,95
26 5,3 4,0 2,9 1.8 0,88
Таблuча 21. Характеристика формы кусков мarИИТОl'орскоrо кокса
Класс, Максималъиые размеры кусков Масса Откошение
мм кокса, мм куска действитель-
ной массы
ДЛИНа ширина толщина действи услов- к условной,
теЛЪН8JI H8JI %
>80 133 98 .74 421 967 43,5
60 80 106 69 52 186 380 49,0
40 60 77 51 38 69 149 46,2
25 40 49 ЗS 27 20 46 44,0
46
досо класса, полученные для маrнитоrорскоrо кокса, приведены в
табл. 1.
ПриведеШlые данные указывают на некоторое постоянство отношения
действительной массы к условной для отдельных классов кокса. Чем
больше ЭТО' отношение, тем в большей мере конфиryрация кусков кокса
приближается к правильной форме. Наиболее "неправильной с этих пози-
ЦИЙ является форма крупных кусков кокса. Постоянство среднеста-
тистической формы кусков кокса утверждается также в работах [56
и 57]. Причина этоrо закЛючается'в том, что разрушение кокса происхо-
дит по наметившимся в процессе коксообразования трещинам, которые
рассекают коксовый массив во всех частях на куски опреде:JJеШlОЙ фор-
мы, зависящей от свойств исходной шихты и условий процесса коксова-
ния.
Из табл. 22 видно, что размеры кусков кокса каждоrо класса изме-
НЯЮI:СЯ в небол шом интервале. дaнныIe Д.А.Мучника [57] также показы-
вают, что среднестатистические размеры кусков отдельных классов круп-
ности мало зависят и от последующеrо разрушения их, и от содержания
в шихте rазовых ушей (27 45 %).
Все это указьmает на возможность вычисления удельной поверхности
кусков кокса по данным есо ситовоrо анализа. Суммируя поверхности
кусков отд льных классов, можно найти общую поверхность всей пробы
8 = 81 +82 +... = (6/'Y K )I;(a'/d), (55)
сде 81 , 82' . . . поверхности кусков отдельных классов, см 2 ; а' выхо-
ды отдельных классов кокса, с; 'У к кажущаяся плотность классов кок-
са, r/см Э .
При практическом применении формулы. не сделав большой ошибки,
можно ПрЮlять кажущуюся плотность для всех классов кокса ОДJПIако-
вой и равной 1 r/см Э . В этом случае будем иметь
8 6I;(a'/d).
(56)
. I
Табtiица 22. Средиие значения ТОJlЩИНЫ, ширины и ДJlИНЫ кусков кокса, ММ
Коксохимичес. Средиие размеры кусков кокса по классам КРУJПIости, мм
кий завод
>80 80 60 6()",,40 40 25
Днепродзержинс- 78X96X13S 60Х79Х114 40XS3X78 . 27ХЗSХS2
кий 72X94X13S S9X7SXI09 42XS5X80 30X40'XS6
- Коммунарский: 29x36XS4
цех N@ 2 76X9SX129 S8x78XI09 47xS8X86
цех N@ 3 78Х95Х129 61Х79Х113 4SXS9x84 ЗОХ37ХS2
Криворожский:
батареи 80х99Х133 S7X74XI02 42XS2X76 29Х37ХSЗ
N@ 7 10 80Х97Х129 S9X78XI08 44xSSx79 ЗОХ38ХS7
батарен . 77x91X13S 62Х75ХI09 4SxS9x90 ЗОх38ХS9
N@ 3 4 76Х97Х130 60x7SXI07 46XS6x90 31Х39Х60
батареи 73Х96Х131 SSx70xl04 43xS3x83 37Х47Х72
N@ S 6 71Х92Х126 SSX72xI0S 43XS3x83 38х49х72
47
Если в формуле (56) выход классов кокса а выразить в процентах, а
удельную поверхность S в CM:Z /Kr, то получим
s 60'Т.(а/d) .
(57)
в случаях, KOrдa указан лишь верхний или нижний размер кусков (нап
ример, остаток в большом барабане, М 1 О И Т .п.) , и если для уточнения это-
ro размера не производится специальноrо исследования, то, по мнению ав-
тора, можно пользоваться среДlПlми размерами кусков, указанными в
табл. 23. Однако нельзя не отметить, что средний размер кусков кокса
w I
краиних классов колеблется в значительных пределах. Величину. поверх-
ности кусков кокса можно вычислить по их размерам и назвать ее услов
ной поверхностью. Значения условной поверхности по данным [90], а
также удельной поверхности, вычисленной по формуле (57), приведены
в табл. 24. Эти данные следует считать надежными, поскольку они пред
ставляют результат обмера очень большоrо сла кусков. Из таБЛ 1
видно, что оТношение величины условной поверхности к вычисленной
по среднему размеру кусков представляет собой практически ПОСТОЯН-
Таблича 23. Средние размеры кусков кокса разлИ'IНЬ1X классов
Содержание, %, классов,
мм
Большой
барабан
Малый
барабан
Показатели
>80 6 80 40 60 25 40 l 25 O 10 OCTa >25 мм o Щ5.
ток В про-
вале
Средний
диаметр
кусков, мм. 90 70 50 32,5 17,5 5 62,5 30 60,0 53,0
Коэффициент
ДЛJI подсчetа
поверхности
кусков. . . . 6,7 8,6 12 18,5 34,3 120 9,7 20 10,0 11,6
.rOCT 5953 72.
Таблича 24. Сопоставпение эща'lений условной IIOверхности
с вы'IJIленвъlми IIO среднему диаметру классов
Класс Число Средние СредНИИ Поверхность кусков, Отношение
кокса. замеренных размеры масса cM 2 /Kr веЛИЧIDI
мм кусков кусков, куска, условиой и
мм r услов- по вычислен-
наи формуле ной поверх-
(57) ностей
>80 382 133Х98Х74 421 1430 667 2,14
60 1Ю 418 IО6Х69Х52 126 1760 857 2,06
40 60 759 77Х51х38 69 2520 1200 2,10
25 40 546 49х35х27 20 3900 1846 2,11
48
JIYIO величину. Среднее значение ее равняется 2,10. Это указывает на воз-
можность подсчета удельной поверхности по среднему арифметическому
зJIачению из наибольшеrо и наименьшеrо размеров кусков.
Инrересно отметить, что Я.С.fабинский и З.И.Баданова считали воз-
можным определять поверхность кусков по выражению
s == 12I;(a'/'Y K 1 ),
(58)
rде 1 длина кусков.
Поверхность кусков, вычисленная по выражению (58) (при замене
ДЛИНЫ диаметром), будет в 2 раза больше поверхности, вычисленной по
формуле (57). на данной стадии решения вопросов, связанных с оценкой
качества кокса, нет особой необходимости пользоваться абсолютными
значениями величин поверхности. Поэтому в дальнейшем используют
приближеЮlые формулы (56) и (57), в которых кажущаяся плотность в
формуле принята равной единице. При изучении 20 образцов разных кок-
СОВ С пористостью от 38,6 до 58,6 % кажущаяся плотность изменялась
в пределах от 0,75 до 1,24 r/cM 3 [58], Т.е. среДIf!IЯ кажущаяся плотность
равнялась единице. Кажущаяся плотность кокса .}JЗ дерrеймскоrо, ушя
после ero прессования доходила до 1,2, из уэльскоrо ушя и антрацитовой
мелочи до 1,43 [59]. Из изложеЮlOrо видно, что кажущаяся плотность
сильно колеблется только шоuь для коксов, полученных в весьма раз-
личных условиях и из очень различающихся по составу ушей или yrоль-
ных шихт. Обычно плотность производственных коксов изменяется в
небольших пределах. В подтверждение этоrо в табл; 25 приведены данные
для донецких производствеЮIЫХ коксов [60, с. 244] различной влаж-
ности.
Отметим, что коксы опытных доменных плавок, проведенных в Мarни-
ToropcKe, бьши получены из yrольных шихт, достаточно сильно разли-
чающихея. Для IПIX можно бьшо бы ожидать значительной разницы и в
значениях кажущейся плотности, однако этоrо не наблюдалось. Данные,
получеlпlыe Восточным yrлехимическим институтом, приведены в
табл. 26.
Таблица 25. Кажущаися плотность КОКСОВ НЗ донецких yrJ1eA
Номер КажущаяСR плотность кокса. Kr/AМJ
образца W;'%
кокса cyxoro влажиоrо
1 4,01 0,87 0,91
2 4,46 0,88 0,93
3 2,36 0,90 0,92
4 3,47 0,89 0,93
5 4.30 0,87 0,91
6 4,89 0,89 0,91
7 5,25 0,86 0,91
8 9,12 0,84 0,92
9 1,29 0,90 0,92
10 7,36 0,85 0,92
49
ТабnuЦll 26. ПЛотность КОКСОВ olJыаых пnавок,
проведеииынаa ММК '
КОКС из уrлей месторождений,
бассейнов
ПЛотность, кr/дм З
кажущаяСJl
действительная
КарaraндинСКОI'О
1,028
1,030
1,009
1,036
1,041
1,028
1,041
1,845
,1,931
1,843
1,840
1,863
1,857
1,890
ОСИIIовекоI'О (с 60 % ПЖ)
Прокопьевсхоrо
Ленинсхоrо (50 %)
Кизеловскоrо
производственный опытнblй
Из этих данных видно, что кажущаяся плотность восточных коксов
практически равна еДIПIИЦе, Следова:rе.jIЬНО, можно считать, что при срав-
нительной оценке качества кокса и подсчете поверхности мы не сделаем
значительной ошибки, если примем кажущуюся плотность рядовоrо до-
менносо кокса равной еДIПIИЦе. Если потребуется. можно учитьmать коле.
баНИЯ формы кусков кокса и есо кажущиеся ПЛОIНОСТИ.
ИЗ изложенноrо слецует, что одна из наиболее важных характеристик
кокса поверхность есо кусков вполне опредеrtима. Без знаний по-
верхности кусков нельзя оцеlПlТЬ поведеlПlе кокса в доменной печи и как
химическоrо резrента. При ситовых анализах обычно выбирается постоян-
ный комплект сит. что позволяет испольЗовать ряд простых формул для
вычисления удельных поверхностей. Конкретные виды формулы (56)
для выбранных условий испытания представлены в табл. 27.
Формула (61) применима для вычисления поверхности в случае, Korдa
известны только показатеЛИМ 40 (о> 40) ИМ 10 (00 10)' С помощью
формулы (62) можно вычислить поверхность по результатам испъпания
кокса в ботшом колосниковом барабане: по остатку кокса (Оост)' ы
хоцу класса> 25 мм, (o 25) и выходам :классов 10 25 и o----io мм в
подбарабанном продукте.
Решив уравнение (34) относительно d и подставив вместо S'/a' вели-
чину S из формулыI (56), получим довольно удобное выражение для вы-
числеlПlЯ среднесо диаметра кусков:
d 100/ т,(а/а)
(65)
или
d 6000/S.
(66)
еде а выходы классов кокса, %; S удельная поверхность, см 2 /кс;
d средний размер кусков. см.
Л.М.Сапожниковым и к.И.Сысковым предложено характеризовать
процесс разрушения кокса по данным метоца последовательноrо прило-
жения к коксу разрушающих усИлий [8]. Метод прецусматривает опреде.
50
Тоб/luца 27. Форiofynы дm. вычиспеиlUl YДeJlЪHoA поверхности кусков кокса
S (cM 2 /кr) по выходам кЛассов (%)
Формула.
6,70>10 + 8,6a60 10 + 12,0a40 60 + 18,502$ 40 (59)
6,70:;'10 + 8,60'O IO + 12,0040 '0 + 18,5025 40 +
+ 34,301 0 2 5 + 12 O,OOO I О (60)
10,00>40 + 18,502;' 40 + 120,Ooo 10 ,(61)
9,70 ост + 20,OaIJ + 34,301 0 25 + 12000 I О (62)
6,70>10 + 10040 IO + 18,502 S 40 + 3000 25 (63)
6,70>10' + 8,60'O IO + 12040 ' О + 18,5025 40 +
+ 3001 2 5 + 4801 O I. + 800s 1 О + 24000 ' (64)
I
Отверстии сит, мм
80,60,40 и 25
ВО, 60, 40, 25 и 10
40, 25 и 10
25,10
80, 40 и 25
80, 60, 40, 25, 15, 10 и 5
ление rр'ану1!ометрическоrо состава кокса после определеЮlOrо числа of?o-
ротов барабана и позволяет по получеlПlЫМ данным строить кривую изме.
нения величины поверхности кусков (табл. 28).
По данным этоЙ' таБЛицы построен rрафик изменения выходов классов
в зависимости от числа оборотов барабана (рис. 21). Польэуясь рис. 21,
можно опре):(елить rранулометрический состав кокса для любой степени ,
разрушения вплоть до 800 оборотов. По данным зтоrо состава можно
определить значения удельной поверхности кусков :кокса д;iя различиых
степеней ero разрушения (рис, 22). Из рис. 22 слецует, что удельная по-
Bepxнocr:b при дисперrировании кусков материалов в общем случае на.
первых стадиях процесса разрушения возрастает rораздо быстрее, чем на
послецующих.Это объясняется более высокой реализацией ослаблеlПlЫХ
мест в материале на первых стадиях разрушения по сранению с послецу-
ющими,
ИЗY1Jение процесса nоследовательноrо разрушения различных куско-
вых уrлеродиых материалов показало, что для них слецует различать три
типа разрушения (рис. 23). они соответствуют трем типам текстур мате.,
риалов, обусловливающих характер их разрушения. Кривая 1 представ-
ляет собой наиболее общий случай процесса деформирования материалов.
При зтом прочность ero непрерывно повьпиается. К таким материалам
Тоб/luца 28. Ситовый анализ мarнитоrорскоrо производствениоrо кокса
Число rранулометрический состав, %, по классам, мм
оборотов В,
барабана > 110 60 80 40 60 2S 40 10 25 < 10 дм 2 /кr
О 25,0 35,0 29,3 9;1 1,6 10,4
50 6,7 14,8 38,0 26,4 7 3 6,8 21,8
100 3.2 10.9 ' 36,2 30,7 8,7 10;3 26,S
150 2.7 7,9 30.0 33.0 12,8 13,6 31.3
250 0,6 5,4 25,2 35,9 15,1 17,8 36,7
400 3,0 21.3 35.1 17.9 22.7 42.8
600 .,... 1.6 16,5 34,1 20.1 27,7 48,6
800 0 2 12.8 32.7 21.4 32.9 54.4
51
относится, например, материал с текстурой дисперrированной уrлеродной
ткани, связанной пироуrлеродом.
Для металлурrическоro кокса характерен процесс разрушения по кри-
вой 2, Korдa приращение поверхности на начальной стадии разрушения
протекает весьма быстро. Далее процесс разрушения кокса замедляется и
обычнo после 10(),,-,,200 оборотов ty{алоrо барабана приращение поверхнос-
ти практически становится прямо про-
порциональным степени разрушения.
Последнее соответствует получению
KYC OB без трещин и крупных пор. Ос-
тальные поры в таком коксе распре.
делены по всему объему куска дос-
таточно равномерно.
Рис. 23, Кривые процесса разрушения
кусковых неоднородных материалов, со-
0115етствующие трем типам текстуры:
1 трещины и круlпIыe поры; 2 тре-
щины только на начальной стадии разру-
шения и равномерная пористостъ; 3
без трещин
..
30
'1:0
. 10 .
lOO юо
'{исло оьорото8
Рис. 21, Изменение выхода классов кок-
са (цифры на кривых, мм) в зависи-
мости от стадии ero разрушения
, f
'1,,,:ло 050рото6
60
-:s;.
... !f0
..
20
600
200 I,(JO 600 800
'Iисло оьорото8
Рис. 22. Изменение удельной поверх-
ности кусков кокса в npоцессе ero раз-
рушения
в табл. 29 приведены данные, характеризующие процесс последова-
тельноrо разрушения коксов опытных доменных мавок, проведенных
на ММК. ИЗ зтих данных видно, что реализация ослабленных мест в кус-
ках кокса заканчивается при 1 О()..-.. 200 оборотах барабана. Отсюда слецует
важный вьшод, что после предварительноrо разрушения кок сов и реализа-
ции в нем основных ослабленных мест увеличение удельной поверхности
может быть прямо пропорциональным израсходованной работе.
'Прочность кокса обычно характеризуется выходом ero классов, полу-
52
Табnица 29. Результаты иcIIызииJI КОКСОВ оIlывыыx доменных пnавок
eTOДOM поспедоватепьноrо npнпоженИJI разрушающих усилий
Число rранулометрический состав, %, по в,
Кокс оборотов классам, мм AM 2 /Kf
барабана
>80 БО 80 40 БО 2S 40 10 2S 0 10
,
Из шихты с О 36,7 31,0 .24,1 7,3 0,9 9,7
с yrпями 50 .6,7 16,0 36,8 24,5 8,2 7,8 23,0
Прокоnьeвс- 100 3,5 13,0 33,2 28,0 11,0 11,3 27,8
KOro место- 150 1,8 10,4 29,0 32,0 12,3 14,5 32,0
рождения 250 7,9 24,0 34,4 15,1 18,6 37,4
400 5,6 20,5 33,0 17,2 23,7 43,4
600 3,2 17,0 31,7 18,9 29,2 49,7
850 2,0 13,3 29,5 21,2 34,0 55,3
Из шихты О 16,1 27,1 31,0 19,0 6,8 13,0
с 50 % ra- 50 4,2 11,7 29,4 28,3 17,8 8,6 26,5
зоВЫХ yrлей 100 2,6 6,6 25,0 28,6 23,2 14,0 33,8
Ленинскоrо 150 1,7 5,6 21,0 29,0 25,5 17,2 37,8
месторожд&- t 250 1,3 2,7 15,4 28,1 29,6 22,0 45.0
кия OO 0,4 2,0 10,0 24,2 33,8 29,6 53,0
600 1,5 6,7 20,5 35,3 36,0 60.0
800 1,2 4,2 16,3 35,7 42.6 67,0
чаемых после разрушения. Выход какоrо-либо одноrо из классов, напри-
мер 0----10 мм, конечно, характеризует изменение rранулометрическоrо
состава кокса, а следовательно, и ero прочность, но очень приближеlШО.
Класс кокса для ero оценки выбирают условно. Такими классами мо-
, rYT быть не только o 10 мм, но и > 40 мм. Выход классов> 25 и> 40 мм
превышает 80----90 %. Следовательно, они не характеризуют изменения rpa-
нулометрическоrо состава крупных кусков кокса с необходимой точ,
ностью.
Иноrда для оценки прочности кокса пользуются соотношением раз-
меров кусков кокса до разрушения d o и после d [61]:
П'==d:d о ._
(67)
Подобная оценка отражает относительную прочность коксов, но не
показьmает различия в абсолютных прочностях их и прочностях при
одинаковом соотношении размеров кусков. Все зто указьmает на необ-
ходимость принятия для оценки прочности кокса друrиx характеристик,
отражаюЩИХ изменение ero rранулометрическоrо состава в целом при
одновремеlШОЙ оценке в абсолютных единицах прочности кокса на
различных стадиях процесса ero разрушения. Прочность твердых куско-
вых тел, подобных металлурrическому коксу, Л.М.Сапожников и автор
данной книrи считают возможным характеризовать по их твердости .в оп-
. ределении, данном для нее П.А.РебlПlДером [ 54] .
Под прочностью твердоrо (хрупкоrо) KYCKOBoro тела следует пони-
мать величину работы, рас одуемой на влияние единицы площади новой
S3
поверхности тела в процессе ero разрушения, т .е. для твердых хрупких
кусковых тел можно принять
п == dA/dS,
(68)
rдe dA и dS приращение работы и поверхности на выбранной стадии раэ-'
рушения.
Прочность тела может быть охарактеризована и через KOTaнreHc 'уrла,
наклона кривой, выражающей изменение поверхности кусков кокса в
процессе разрушения.
Данные табл. 29 и рис. 22 позволяют вычислить прочность, кокса на
любой стадии ero разрушения. Например, для стадии разрушения при
числе оборотов барабана 250----400 прочность кокса равна
П250 400 == (400 250)/(42,8 36,7) == 32,4 кr,об/дм2.
Если по этим данным вычислить прочность кокса ММК дЛЯ стадий раз-
рушения в интервалах, соответствующих ЧИСЛУ оборотов 200----400,
400----600 и 600----800, то ОНа окажется равной 23,8; 35,1 и 37,1, Т.е. riроч-
ность кокса на различных стадиях разрушения разная. Чем выше стаДия
разрушения, тем значительнее ero прочность. На этом основана предвари-
тельная механическаЯ обработка кокса как метод повышения ero. проч-
ности. Позтому же 'кокс из пробы, отобранной в .р;оменном цехе, проч.
нее, чем кокс из пробы, взятой из KOKcoBoro цеха.
Таким образом, прочность текстурно неоднородных кусковых мате.
риалов (или изделий) зависит от стадии их разрушения. Она является важ-'
нейшей характеристикой материала.
В соответствии с тремя типами кривых рис. 23 следует различать и три
основных вида прочности: прочность KycKoBoro кокса, пористоrо матери-
ала кокса и тела кокса. Прочность KycкoBoro кокса величина работы по
выявлению единицы новой поверхности кусков. Прочность пористоrо 'ма-
териала величина работы по выявлению единицы новой поверхности
кусков пористоrо материала кокса без основных трещин. Пористое тело
кокса может быть получено дроблением крупных кусков КОКСОВ, при ко-
тором ослабленные места в коксе реализуются в виде трещин и крупных
пор. Прочность тела кокса величmiа работы образования ециющы новой
поверхности кокса без трещин и пор (тонких частиц твердоrо тела). Ее
можно определить по твердости стенок пор кокса или аналитической ПР,.О-
бы кокса,
ПРОЧНОcrь КYCKOBOrO КОКСА
. Основное количество ослабленных мест в коксе (трещин) практичес-
ки реализуется на стадии разрушения В' течение первых 100 оборотов
малоro и 150 оборотов больш<?rо барабана (см. рис. 22 и 24). Отсюда
вытекает возможность раздельной характеристики прочности кокса на
первой и второй стадиях разрушения. Прочность, определенная для первой
. стадии, характеризует прочность KYCКOBOro кокса, т .е. крупноrо кокса с
нереализов'анной трещиноватостью. Прочность, определенная для второй
54
стадии разрушения (после 100 оборотов малоrо и 150 оборотов большоrо
барабанов), будет характеризовать прочность пористоro матеРИaJ}а кокса.
Характеристики процесса разрушения, необходимые ЩIЯ вычисления проч
}lОСТИ KycKoBoro кокса, представлены на рис. 24.
Автор рекомендует прочность KycKoBoro коК"са вычислять по rOCT
595 72, соrласно которому ЩIЯ испытания кокса применяется малый ба
рабан диаметром 1000 мм и ЩIиной 1000 мм с четырьмя полками по
100 мм. В барабан заrружают пробу кокса известноrо rранулометричес-
I<oro состава массой 50 :f: 0,5 Kr, крупностью> 25 мм. Для ситовоrо ана- .
лиза применяют сита с квадратными отверстиями размером в просвете
80, 60, 40 и 25 мм. После 100 оборотов барабана кокс из Hero извлекают и
рассеивают на ситах механическоrо rpoxoTa с квадратными отверстиями
80, 60, 40, '25 и 10 мм. Прочность
KycKoBoro кокса следует вычислять
по формуле (68), которая пр.имет
вид
п== 100/(8100 80), (69)
rдe П П ро чность K y cKoBoro кокса, .
2 .. .
кr.об/дм ; 81 О О И 8 о удельные
поверхности кусков кокса после 100
оборотов барабана и до разрушения.
Рис. 24, Характеристики, необходимые
вычисления прочности KycKoBoro
кокса
...,
Удельные поверхности кусков при 'У к == 1 вычисляют по формулам
(59) и (60). Приведенный ниже расчет сделан по данным табл. 30.
ВначаЛе опредеЛим поверхности по ФОРМУлам (59) и (60):
80 = 6,70 >80 + 8,6080 80 + 12040 8 о + 18,5a25 4o == 6,7.9,6 + 8,6.30,5 + 12.50,8 +
+'18,5'9,1 = 1104 cM 2 /Kr;
S 100 = 6,7 80 + 8,6а 6 о .....80 + 12а40...... о + 18,5а 25 4 о + 34,3а 1 O 2 s + 120аО....l о =
== 6,7.0,4 + 8,6.9,6 + 12-46,2 + 18,5.30 + 34,Hi,8 + 120'7,8 == 2268 cM 2 /кr.
Табnица 30. Данные снтовоrо анализа ДJlJI вычисления проЧИОСТИ
кycкoBoro кокса и ero порнстоrо материапа
rраиулометрический состав, %, по классам, мм в-;
Кокс nм 2 / Kr
>80 60 80 40 60 2S 40 1O 2S 0 10
ИСХОДНЫЙ. 9,6 30,5 50,8 9,1 11,04
После 100 7,0 22,68
оборотов . 0,4 9,6 46,2 30,0 6,8
После 200 18,0 29,48
оборотов . 2,0 39,9 36,1 10,0
. Рассчитана по формуле (60)
55
TaMиЦll 31. Всnoмоrаrе.пьв8JI таБJDЩaДJUI ВЫ'lllCJIeиJUlооверхности кусков> 25 мм
по формулам (59) и (60) (см. табл. 27) .
Выход классов, %
целые доли 8 = доли
числа
О 2 4 б О 2 4 б 8
Класс> 80.м.м Х 6,7
О О 1 3 4 5 10 64 68 70 71 72
1 7 7 8 9 11 11 74 75 76 78 79
2 13 15 16 17 19 12 80 82 83 84 86
3 20 21 23 24 25 13 87 88 90 91 92
4 27 28 29 31 32 14 94 95 96 98 99
5 34 35 37 38 39 15 101 102 103' 105 106
6 40 42 43 ' 44 46 16 107 109 110 111 113
7 47 48 50 51 52 17 114 115 117 118 119
8 54 55 56 58 59 18 121 122 125 126 129
9 60 62 63 64 66 19 128 129 130 131 133
Класс 60 80 Х 8,6
О О 2 3 5 7 20 172 174 175 177 179
1 9 10 12 14 15 21 181 182 184 186 187
2 17 19 21 22 24 22 180 191 193 194 196
3 26 28 20 31 33 23 198 200 201 203 205
4 34 36 38 40 41 24 206 208 210 212 213
5 43 45 46 48 50 2$ 215 218 220 222 224
6 52 53 55 57 58 26 225 227 229 230 232
7 60 62 64 65 67 27 232 234 236 237 239
8 69 71 72 74 76 28 241 243 244 246 248
9 77 79 81 83 84 29 249 251 253 255 256
10 86 87 89 91 93 3 0 258 260 261 263 265
11 95 96 98 100 101 31 267 268 .270 272 273
12 103 105 107 108 110 32 275 277 279 280 282
13 112 114 115 117 119 33 284 286 287 289 291
14 120 122 124 126 127 34 292 294 296 298 299
15 129 130 132 134 136 35 301 303 304 306 308
16 138 13 141 143 144 36 310 311 313 315 316
17 146 148 150 151 153 37 .318 320 322 323 325
18 155 157 158 160 162 38 327 329 330 332 334
19 163 165 167 169 170 39 335 337 339 341 342
Класс 40 60.м.м Х 12
О О 52 5 7 9
1 12 14 17 19 22 20 240 242 245 247 250
2 24 26 29 31 34 21 252 254 257 259 262
3 36 38 41 43 46 22 264 266 269 271 274
23 276 278 281 283 286
4 48 50 53 55 58 24 288 290 293 295 298
5 60 62 65 67 70 25 300 3<12 305 307 310
6 72 74 77 79 82 26 312 314 317 319 322
7 84 86 89 91 94 27 324 326 329 331 334
8 96 98 101 103 106 28 336 338 341 343 346
9 108 110 113 115 118 29 348 350 353 355 358
. 10 120 122 125 127 130 30 360 362 365 367 370
11 132 134 137 139 142 31 372 374 377 379 382
56
Продолжение табл. 31
ВЫХОД классОв. %
целые доли целые доли
числа числа
О 2 4 б 8 О 2 4 б 8
Класс 40 60 "'м Х 12
12 144 146 149 151 154 32 384 386 389 391 394
13 156 158 161 163 166 3'3 396 398 401 403 406
14 168 170 173 175 178 34 408 410 413 415 418
15 180 182 185 187 190 35 420 422 425 427 430
16 192 194 197 199 202 36 432 434 437 439 442
17 204 206 209 211 214 37 444 446 449 451 454
18 216 218 221 223 226 38 456 458 461 463 466
19 228 230 233 235 238 39 468 470 473 475 478
Класс 25 40 х 18,5
О О 4 7 11 '15
1 19 22 26 30 33 10 185 188 192 196 200
2 37 41 44 48 52 11 204 207 211 215 218
3 56 ." 59 63 67 70 12 222 226 229 223 237
4 74 78 81 85 89 13 241 244 248 252 255
5 93 96 100 104 107 14 259 263 266 270 274
6 111 115 118 122 126 15 278 281 285 289 292
7 130 133 137 141 144 16 296 300 303 307 311
8 148 152 155 159 163 17 315 318 322 326 329
9 167 170 174 178 182 18 333 337 340 344 348
ТаблuЦll З2. ВспомоrатenьИ8JI таблица ДJIИ вычислеИИR поверхности
кусков < 25 мм по формувам (59) И (60)
ВЫХОД классов, %
целые ДОЛИ
О 2 Э 4 5 б 7 8 9
Класс 10 25 мм х 34,3
О О 3 7 10 14 17 21 24 27 31
1 34 38 41 45 48 51 55 58 62 65
2 69 72 75 79 82 86 89 93 96 99
3 103 106 110 113 117 120 123 127 130 134
4 137 141 144 147 151 154 158 161 165 168
5 172 175 178 182 185 189 192 196 199 208
6 206 209 213 216 220 223 226 230 233 237
7 240 244 247 250 254 257 261 264 268 271
8 274 278 281 285 288 292 295 298 302 305
9 309 312 316 319 322 326 329 333 336 340
Класс o 1 О мм Х 120
О О 12 24 36 48 60 72 8 96 108
1 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228
57
Продолжение табл. 32
ВЫХОД классов, %
целые доли
О 2 3 4 5 6 7 8 9
КлIlссО lОмм х 120
2 240 252 264 276 288 300 31'2 324 336 34g
3 360 372 384 396 408 420 432 444 456 468
4 480 492 504 516 528 540 552 564 576 588
5 600 612 624 636 648 660 672 684 696 708
6 720 732 744 756 778 790 802 14 826 838
7 840 852. 864 876 888 900 912 924 936 948
8 960 972 984 996 1008 1020 1032 1044 1056 1068
9 1080 1092 1104 1116 1128 1140 Ц52 1164 1176 1188
10 1200 1212 1224 1236 1248 1260 1272 1284 1296 1308
11 1320 1332 1334 1356 '1368 1380 1392 1404 1416 j428
12 1440 1452 1464 1476 1480 1480 1500, 1512 1536 . 1548
13 1560 1572 1584 1596 1608 1620 i632 1644 '1656 1666
14 1680 1692 1704 1716 1728 1740 1752 1764 1776 1780
ТаблиЦll 33. Определение i1pOЧНости КYCKoвoro кокса (кr'Об/дм 2 )
по npиращеиию поверхкосТИ AS, CM 2 /Kr
, .
АВ П АВ П АВ П П АВ П АВ П
600 16;67 1030 9,71 1310 7,64 880 11,36 1170 8,55 1450 6,89
620 16,13 1040 9,62 1320 7,58 900 11,11 1180 8,47 1460 6,85
.640 15,63 1050 9,52 1330 7,58 910 10,98 1190 8,40 1410 .6,80
660 15.15 1060 9,43 1340 7,46 920 10,86 1200 8,33 1480 6,76
680 14.71 1070 9,35 1350 7,41 930 10,75 1210 8,26 1500 6,67
700 14,29 1080 9,26 1360 7,35 940 10,64 1220 8,20 1520 6,55
720, 13,89 1090 9,17 1370 7,30 . 950 10,53 1230 8,13 1540 6,46
740 13,33 1100 9.09 1380 7,25 960 10,42 1240 8,06 1560 6,39
760 1з,16 1110 9,01 1390 7,20 970 10,31 1250 8,00 1580 6,32
780 12,82 1120 8,93 1400 7,14 980 10,20 1260 7,94 1600 6,25
800 12,50 1130 8,85 1410 7,09 990 10,10 1270 7,88 1650 6,07
820 12,20 1140 8,77 1420 7,04 1000 10.00 1280 7,81 1700 5,88
840 11,90 1150 8,70 1430 6,99 1010 9,90 1290 7,75 1750 5,70
860 11,63 1160 8,62 1440 6,94 1020 9.80 1300 7,69 1800 5,51
ТаблиЦll 34. 'Нахождение размера кусков кокса
по значеиuм поверХКОСТИ (cM 2 /кr)
В d В d В d В d В d В d
700 85,7 1090 55,0 1360 44,1 1630 36,8 1900 31,6 2170 27,7
720 83,3 1100 54;5 1370 43,8 1640 36,6 1910 31,4 2180 27,5
140 81,8 1110 54,0 1380 43,5 1650 36,3 1920 31,2 2190 27,4
760 79,9 1120 53,5 1390 43,1 1660 36,2 1930 31,1 2200 27,3
58
v П[Юоолжение табл. 34
S d '8 d 8 d 8 d 8 d 8 d
780 70,9 1130 53,0 1400 42,8 1670 35,9 1940 30,9 2210 27,1
800 75,8 1140 52,6 1410 42,6 1680 25,5 1950 30,7 2220 27,0
820 73,2 1150 52,2 1420 42,3 1690 35,4 '1960 30,6 2230 26,9
840 71,4 1160 51,7 1430 41,9 1700 35,3 1970 3"0,5 2240 26,8
860 69,8 1170 51,3 1440 41,6 1710 35,1 1980 30,3 2250 26,4
880 68,2 1180 50,8 1450 41,3 1720 34,9 1990 30,1 2260 26,5
900 66,7 1190 50,4 1460 41,1 1730 34,4 2000 30,0 2270 26,4
920 65,2 1200 50,0 1470 40,8 1740 34,5 2010 29,9 2280 26,3
930 64,7 1210 49,6 1480 40,6 1750 34.3 2020 29,7 2290 26,2
940 63,8 1220 49,2 1490 40,3 1760 34,1 2030 29,5 2300 26,1
950 - 63,2 1230 48,7 1500 40,0 1770 33,9 2040 29,4 2320 25,8
960 62,6 1240 48,2 1510 39,7 1780 33,7 2050 29,3 2340 25,6
970 62,0 1250 48,0 1520 39,4 1790 33,5 2060 29,1 2360 25,4
980 61,4 1260 47,6 1530 39,2 1800 33,3 2070 29,0 2380 25,2
990 60,8 1270 47,2 1540 38,9 1810 33,1 2080 28,8 2400 25,0
1000 59,4 1280 46,8 1550 38,7 1820 32,9 2090 28,7 2420 24,8
1010 58,9 " 1290 46,5 1560 38,5 1830 32,7 2100 28,5 2440 24,6
1020 58,3 1300 46, 1570 38,2 1840 32,6 2110 28,4 2460 24,4
1030 57,8 1310 45,8 1580 38,0 1850 32,4 2120 28,3 2480 24,2
1040 57,2 1320 45,4 1590 37,8 1860 32,2 2130 28,2 2500 24,0 .
1060 56,6 1330 45,1 1600 37,5 1870 32,0 2140 28,0 2550 23,5
1070 56,0 1340 44,8 1610 37,3 1880 31,9 2150 27,9 2600 2,3,1
1080 55,5 1350 44,4 1620 37,0 1890 31,8 2160 27,8 2700 22,2
В це1UlХ ускорения расчета значения отдельных проиэведений, входящих в форму
лы (59) и (60). можно брать из табл. 31 и 32. .
Прочность KycKoBoro кокса ВЫЧИС1Ulем по выражению (69):
100 100
п= = = 8,59 кr'об/дм 2 .
SIOq So 22,68 11,04
для ускорения расчетов прочность можно находить по значениям AS = S I О О So'
приведеlDlЫМ в табл. 33, .
Средний размер кусков находим по формуле (66): d o = 6000/S о = 6000/1104 =
= 5,45 см; -d l о О = 6000/S 1 о о = 6000/2268 = 2,64 см.
ДЛя ускорения расчетов размер кусков можно брать- их табл. 34 соот-
ветствеlЦlO значениям поверхности.
В табл. 35 приведены средние данные по прочности кусковО1"О кокса
ряда металлурrических заводов. Для сравнения приведена механическая
прочность кокса по rOCT 5953----72. из табл. 35 слецует, что средние дан-
ные отражают общую тенденцию изменения прочности для коксов по всем
показателям. Наименее прочным Является кокс Челябинскоro металлур-
rическоrо завода (ЧМЗ), Однако нельзя не отметить, что по показателю
М 25 качество эт<?rо кокса следовало бы отнести к средАИМ по прочности
коксам. Кокс ЧМЗ является самым крупным из рассмотренной серин
коксов.
59
..,
u
11:
i
о
111
i
11:
8
[
t:::
:::i
::s
"2
I::!
t::i'iO
О
j.,
. :I!
" :I!
1-0
. .....
1:1:)..
:I!
u
N
r-- о
'"
о-
'"
t)
о
'"'
:I!
:I!
i
'"
u
u
'"
1::
:.:
g
fi.
.;
u
О
IIQ
'"
'"
u
О
u
.:!:
:s:
u
4)
!::
'"
'"
4)
:I!
>-
i1i
'"
s...
.
ta
!::t:i
1-0010
=:I!
'"
'"
4)
:>1
CIO on \D
'<1;. 0\ ....
r-- v5 00
с:> м CIO "'"
"'" 0\ on \D
00 r-: о v5
....
oc:. l ""'. "!. I r-:. r-:. I <'l <'l l I ""'. "!. I O). I "!.
....""'M........r--""'\D....\D""'O\...."'"
onMOnM\DMOnM"",MonM\DM
\D I "'" 0\ 1 .... on l ClO ""' I \D .... I M .... , on M I CIO
..... on "'" .... r-- 0\ с:> 0\ \D on с:> on r-- r--
....""'c:>OnO\........MMM....c:>O\..,
.....М.......М М.......М.......М....сМ N
....
о;
....
о;
ос:.
"'"
CIO
""'.
....
CIO
""'.
\D
\D М
...: о;
["-.
0\
r--
....
v5
CIO
:1
CIO CIO
с::.
on
CIO
on
О
0\
I
Q
м 1 .... CIO I On 1 .., I \D \D 1 М 0\
....1.' ....
....0\с:>0\ \D ........O\\D
Q
....
'"
N
,
Q
....
c:> 1 0\ CIO I .... I On I CIO c:> 1 \D on l r-- I On
....'.1.....1.
....onc:>r-- r-- OnMo\....M on
Q
I
'"
N
c::. 1 "1 1 r-:. ""'. 1 "1 ""'. I r-:. I r-:. 0). 1 ос:. <'l 1 "1
On\D""'c:>""'........\Dr--On\DCIO""'....
м........ м м .... м
Q
\D
I
Q
c::. l c::. I O). c::. l c::. "1 1 "1 "1 1 r-:. c::. 1 <'l "!. I <'!.
c:>....""'CIO\DCIOOn....Onc:>MM....CIO
""""'M""M""OnOn""""'''''''''''''''''''
Q
со
I
Q
\D
'<I;. I I oc:. I <'!. r-:. 1 "1r-:. I c::. 1 --:. I
c:>onM....c:>MCIO............Mr--О\....
"""' """\O"""'M ('f").....cU")M('t').......
Q
со
Л
II il' I 16 I I:' 1:2
i::
:.:
О
r::
\О
:l
::g
::g
:.:
О
:l
f-<
:з::
ti
8"'"
,
с....
00.
:1:\0
==
1 ф
..... !2 .c=
0 1 1 а
О ....ф:>.u
t8 :s:="'SiM
:l 8.g \O!J!:
::;! .fi 8. ><
:t: :.: g
.о
i1i
10
'"
'"
'"
10
О
1-0
О
:I!
IIQ
О
'"
О
'"
О
10
О
Q
Q
....
ф
1::
'1;:
u
О
С
'"
u
О
I
'"
1::
ф
'"
'"
=
4)
:I!
'"
=
'"
.;
u
О
:.:
о
1-0
О
О
..:
u
:s:
DI
I
ф
'"
:s:
1::
u
:s:
::r
ai
:s:
=
'"
D'
Ф
:I!
.:!:
'"
t::
ЛУ'ШIим по показателям П и М 25 является кокс Череповецк:оrо метал.
лурrическоrо завода. По показателю М 1 о самым прочным является
кокс Новолипецк:оrо металлурrическоrо завода. Прочность кycKoBoro
кокса и исходный размер кусков являются важнейшими характеристи-
ками, от которых зависит процесс их разрушения и на основе которых
должен решаться вопрос управления качеСТВОl1 кокса. Это требует более
точноrо определения указанных характеристик с учетом rранулометричес-
Koro состава крупноrо кокса (классов> 25 мм) , что и учтено в изложен-
ной методике.
ПРОЧНocrь пориcrоrо МАТЕРИАЛА КОКСА
Прочность пористоro материала кокса Bcerдa больше прочности куско-
BOro кокса. Анализируя факторы, влияющие на эту характеристику, леr-
ко выявить способы УЛУ'ШIения качества кокса. Например, низкая проч-
ность KycKoBoro кокса и постоянная достаточно высокая прочность по-
ристоrо материала кокса указыва т на необходимость уменьшения
трещиноватости кокса путем изменения теIШоцоrо режима коксования
(при измененном составе шихт).
Стадия р!fзрушения металлурrическоrо кокса, характеризуемая вып-
рямлением типовой кривой разрушения после 10 150 оборотов малоrо
и большоro барабанов, соответствует получению пористых кусков кок-
са, лишенных трещин. Прочность этоrо кокса и есть не что. иное, как
прочность ero пористоrо материала. Подобная стадия процесса разруше-
ния кокса может быть доетиrнyта, например, после MHoroKpaTHoro сбра-
сывания. Отсюда следует возможность разработки мноrочисленных ме-
тодикl определения прочности пористоrо материала кокса. В общем случае
на кривой разрушения кокса после ее выпрямления прочность пористоro
. материала будет соответствовать величине KOTaнreHca уrnа ее наклона.
На рис. 25 приведена кривая разрушения, по которой вычисляется
прочность пористоrо материала кокса. Исходные данные rранулометри- .
ческоrо состава кокса после 100 и 200 оборотов.приведены в табл. 30.
Кокс испытывали в малом барабане, Из данных табл, 30 следует, что
прочность KycKoBoro кокса П и ero пористоro материала П м равны
п== 100/(22,68 11,04) == 8,59 кr.об/дм 2 ;
П == 100/ (29,48 22,68) == 14,70 кr.об/дм 2 .
м
Прочность пористоro материала можно определить и при односта-
дийном испытании, если для этоrо брать кокс, уже лишенный OCHOBHblX
ослабленных мест (трещин) предварительным дроблением. Moryт быть
использованы пробы кокса, подrотовленные для определения рабочей
влarи (класс кокса с размером кусков < 25 мм). Возможность исполь-
зования проб кокса после дробления до размера кусков 25 мм подtверж-
дается данными рис. 26. Необходимо отметить, что части одноrо и TOro же
куска кокса имеют разную прочность с rоловочной и приосевой сторон
KOKcoBoro пироrа. Даже в этом случае сохраняется прямая пропорци-
онал ность между величиной выявляемой поверхности и приложенной
61
1000
1 ... 750
l'
I ...
c.i
I 500
I
c.;-Co:I . 250
I
I
100 ZOО
'Iисло 050poт
20
40 60 80
Рl160ти, Дж
100
Рис. 25. Характеристики, нео6хо-
димые ДJUl вычисления npочности
пористоrо материала кокса
Рис. 26. Кривые разрушения кокса клас-
сов 13 25 мм со стороны шва (1) и капус-
ты (2)
работой (см. рис. 26). На. отсутствие ослаблеlПlЫХ мест в виде трещин и
крупных пор указывает прямо пропорциональная зависимость вновь
образованной поверхности работы, расходуемой на разрущение' кокса.
Прочность пористоro материала кокса в этом случае, может быть опреде-
лена копровым способом по методике, приведенной в работах [ 62, 63].
При этом . рекомендуется использовать ДТIИ испытания кокс класса
6 25 мм.
Однако проба кокса этоrо класса содержит куски, значительно разли-
чающиеся по размерам. ОПЫIЫ показали, ЧТО более высокая точность
достиrается при' испытаниях на прочнос ь проб кокса более узкоrо кла<>
са по крупности (6 13 мм). ,для этоrо около 1OQ..-.-2OO r кокса из пробы,
отобранной для определения общей влаrи, постепенно измельчается до
прохождения через сито с крyrлыми отверстиями размером 13 мм. Из по-
лученноro кокса класса 0----13 мм для испытания выделJlЮТ кокс класса
6 13 мм и берут навеску массой 25 с. Навеску помещают в массивный
стальной стакан 1 (рис. 27) \ и разравнивают. На стакан устанавшiвlПC)Т
направЛJlЮщую трубу 2. Стальной rруз 3 массой в 1,250 кс вносят в тру-
. 'бу на шнуре и, резко ослабл?IЯ шнур, сбрасывают есо с высоты 800 Мl'4.
Это расстояние соответствует высоте от основания стакана, на котором
помещается на,веска материала, до нижней поверхности сбрасьmаемоrо
rруза. После трех сбрасываний навеску кокса извлекают на rлянцевую
бумаry и просеивают чере сита с круrлыми отверстиями размером 1; 3
и 6 мм. Кокс взвешИвают с точносты 0,01 с. Затем по данным ситовоrо,
анализа ПОДСЧИI:ЫВают величину поверхности зерен кокса по формуле
(55), которая ДТIя данносо случая имеет вид
SЭ == (6,3a6 13 + lз,3а'3 6 + 30a'l 3 + 120a'o l)/'У к ,
.
сде S э поверхность эерен кокса после трех сбрасываний, см 2 ; а' 6 13'
а' э 6' а '1 3 И а o 1 выходы разных классов кокса пр ситовом анали-
62
зе; r; 'У к кажущаяся плотность материала, r/см З ; для металлурrичео-
Koro'KoKca она может быть принита равной 1 r/см З . .
, Начальная величина поверхности зерен кокса до разрушения имеет поо-
ТОЯЮlOе значение и для Aaннoro случая равна
80 == 6.25 == 150 см 2 .
Щючность находим по общему' выражению (68) .
П м == 30 . 10000/ (8 з !50),
(70)
rдe П м прочность пористоrо материала, Дж/м 2 ; ЗО работа разрушения
кокса, Дж; 10000 коэффициент перевода см 2 B м 2 .
Потери материала при опыте не должны, превыша:rь 0,25 r. Обычно Де-
лаются два параллеЛЫiЫХ испьrrания.
Ниже приведены данные прочности пористоrо материала ушей, по-
лукокса и кокса, полученной этим методом [28] :
ПМ' J1;Jк/M a
216
441
823
Поnyкокс из буроrо yrля . .
Бурый уrom. . . . . . . . . . .
Кокс из yrлей марки К2. . .
ПМ' J1;Jк/M a
Кокс из жирНЫХ yrлей. . . 862
Кокс из каparaндиисI<ИХ
уrлей. . . ... . . . . . . . .. 1078
Кокс из байДаевсI<ИХ yrлей 1352
Для хорошо спекающих.ся шихт с повышеН1t:ем степени измельчения
прочность пористоrо' материаЛа кокса lIе снижается. Для ШИХТ, имею-
щих малую спекаемость, значительное измельче}Ще вследствие СШIьно-
ro развития удельной поверхности уrольных частиц приводит к самоото-
щению шихты и к снижению прочности пористоr.о материала кокса
(табл. 36). Из табл. 36 видно, что ШИХТЫ MOCKOBcKoro коксоrазовоrо
и Maк:eeBcKoro коксоХимическоrо заводов, имея
значиrельный показатель текучести, допускали бо-
лее высокую степень измельчения.
Влияние отощения хорошоспекающеrося rазовоrо
ушя концентратом рУДЫ Курской мarнитной ано-
малин на прочность кокса представлено в табл. 37
[161], из которой видно, ЧТО копровый метод опре-
деления прочности пористоrо материала . хорошо
отражает изменение отощения ших.Д'>I.
J
f/J 7J
z
00
. Рис. 27. Копер ДJUl определения прочности порис-
Toro материала кокса:
1 стакан; 2 труба; 3 rpуз
1
f/J7f:
к числу характеристик, в значительной мере выражающих прочность
пористоrо материала кокса, следует отнести' показатель структурной
прочности кокса. предложеЮlЫЙ Н.С.fрязновым: В настоящее время
определение структурной прочности кокса обусловлено fOCT 9521 74.
63
ТобаuЦil 3б. ПJIO'Dlостъ пористоrо маТepll8Jlа кокса, Дж/м 2 ,
при разJlll'lJlоА степени измельчении yrJJей
И3мельчеиие- 'КМК Макеевс' Москов Измельчение КМК Маке- Москове-
кий KOK ский евский кий кок-
сохими коксо- коксо- сохими.
ческий хими- хими- ческий
завод ческий ческий завод
завод завод
Заводское 2640 2190 2100 Под сито. мм:
Под сито, мм: <2 2320 2490 2400
<3 2460 2290 2130 < 1,5 1910 2270 2430
ТобпuЦil 37. ВJIJUIIDIe отощевив rазовоrо yrJUI ronyбовскоl ЦОФ
рудой КМА на npo'lllocn кокса
Содер- Кажуща Прочиостъ nopHCToro Соцер- Кажуща Прочность пористоrо
жание иси плот- материала при испы- жание иси плот- материала при ие-
руды иость, танин с помощью руДЫ ность, nытаиии с помощью
в шихте, кr/дм. шихте, кr/дм.
% копра, барабана, % копра, барабана,
]J;ж/м 2 кr'об/дм 2 ]J;ж/м 2 кr.об/дм2
О 0,90 820 33 30 1,09 690 31
5 0,90 940' 39 35 1,21 710 27
10 0,98 1220 33 40 1,28 590 21
15 1,05 1350 33 50 1,28 520 18
20 1,06 1180 35 60 1,31 360 11
25 1,07 1040 25 70 1,31 240 6
ТобпuЦil 38. Структуриаи npo'lllOCТЬ кокса на разnичных стlIДИJIX «о разрушении, %
. i
Число Классы, мм Число Классы, мм
оборотов оборотов
барабана 60 80 40 60 барабана 60 80 40 60
О 84,2189.6 25 87.0190,1 88,4/90,9
5 86,1/89,5 87,4/91,0 50 86,7/90,7 90,6/90,8
10 87,7/91,9 87,7/90,2 100 86,7/90,0 87,3/89,7
· в числителе исходный, в знаменателе- после прокаливанни.
Значения структурной прочности кокса, как и прочности ero пористо-
ro материала, не зависят от стадии разрушения кокса, следуемой после
реализации в нем ОСНОВНЫХ ослаблеlПlЫХ мест (табл. 38) .
прочнocrь ТЕЛА КОКСА
Высокая прочность тела кокса одно из ОСНОВНЫХ условий получения
достаточной прочности KYCKoвoro кокса. Она обеспечивается оптималь-
ной спекаемостью уrольных шихт. Чтобы более наrл-ядно представить се-
64
бе связь видов прочностей, проанализируем типовую кривую последо-
вательноrо разрушения металлуprическоrо кокса (рис. 28). Если из ка-
J(ОЙ ЛИбо точки кривой, расположенной на выпрямленном ее участке, нап-
ример из точки А, опустить перпендикуляр на ось абсцисс,#то ero длина бу-
дет выражать значение общей поверхности кусков после разрушения
материала под воздействием работы А. Если от начала кривой (из точки
В) провести прямую, параллельную выпрямленному участку кривой ВА,
то получим точку С, отсекающую на перпендикуляре отрезок АС. Длина
этоrо отрезка характеризует величину поверхности реализованных ослаб-
леИНЫХ мест дефектов Sд (трещин, крупных пор, неспекllIИХСЯ поверх-
ностей и т .п.). Сопротивление кокса реализации этих дефеКJОВ (дробле-
нmo) может быть определено как отношение А : Sд' которое представляет
собой дополнительный вид прочности сопротивление кокса реализации
: -
П д ==A/S .
(71)
Сопротивление кокса дроблению является производной от первых двух
видов прочности (прочности KYCKoBoro кокса П и прочности тела кокса
п т ) и имеетFвспомоraтельное значение.
Если из точки В провести прямую, параллельную оси абсцисс, то отре-
зок CD будет характеризовать поверхность пористоrо материала SM' BЫ
явленную в результате разрушения кокса под воздействием работы А.
Лшmя CD состоит из двух отрезков ЕС иЕD. Они соответственно харак-
теризуют IIJIОЩадь сечения пор Sп и поверхность тела кокса ST' образо
вавшуюся в процессе ero разру-
шения.Отсюда
П Т == л'/Sт == A/(SM Sп)' (72)'1
rде П Т прочность тела кокса;
А работа, приложенная для
разрушения кокса; S т вновь
образовавшаяся ,поверхность Te
ла кокса.
"<
S
1(
80
д
Рис. 28, Схема видов поверхностей
кокса. выявленных в процессе
ero разрушения
о
P1150тa
6
Введем обозначения: v удельный объем пор (пористость), :cM 3 /r;
d п среДЮIЙ размер, см; 6')) : Пd число пор в 1 r кокса; пd /4 по-
. верхность сечения одной поры, см 2 :
sп == (6Р /пd 3 ) (пd 2 /4) == 1,5V/d п .
но v == v Р Д == 1/1 1/1 д '
к к .
(73)
(74)
65
rAe v и v . кажущийся И действительный удельные объемы кокса"
з к Д J з
см Jr; 'У к и 'Уд кажущаяся и деиствительная WIотности кокса, r см .'
Подставив величину v из выражения (74) в выражение (73), получим.,
CM2 : '
Sп = 1,5 (1/'У к 1/'Y A )/d n ! (75)
ноSм=А/П м , (76)
Подставив SM и Sп В выражение (72) и разделив числитель и знамена-
тель на А, получим
П т = 1/[ l/П м ) (1 ,5/Ad n ) (1/'У к 1/'У д )]' (77)
Из этоrо выражения следует, что прочность тела кокса эависит не толь-
ко от общей пористости кокса и ero WIотности, но и от размера пор. Вы-
ражение (77) дает представление о связи прочности тела кокса с проч-
ностью пористоrо ero материала. Действительная мотность кокса зависит
от ero состава (ЗОЛЬНQСТИ и т.п.), структуры, температуры получе,НИЯ и
мноrих дрyrиx факторов. Ниже приведены значения действительной мот-
ности уrлеродных материалов, r/см З :
ДомеlПlЫЙ кокс одноrо из южных заводов ссср (65] , . . . .
ЮЖИ<>-УЭ1lЬCкий кокс ( 59]. . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . .
Южн<>-Йоркширскийкокс(59)..,."............. .
Цейлонский rpафит (59) .......................
Древесный yrоль (59) . . . . . . . . . . , . . . . . , . . . , . . . .
Кокс ИЗ кузнецких yrлей шахты 3 3.бис (прокanен при
1200 ос) (30, с. 3 21]. . . . . , . . . . . . , , . , . . . . , . . . .
Тоже,носlО%пека(30,с.3 21) ,.............. ','
Кокс из ЛИСТВJlИскоrо антрацита (30, с. 3 21) (1200 0 С) . . .
НефтJlИОЙ кокс из крекинI'-Остатков:
1100 ос (56) . . . . ... . . . . . . . . . . . . . '. . . . . . . . . ,
1200 ос (66] . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 1300 ос ( 66) . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . .
КоКСЫ С выходом летучих веществ, % [ 60, с. 244] :
0,65. . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . .
0,90. . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . , , . . . .
1,00. , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . .
1,25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . .
2,20. . . . . . . . . . . . . . . . , . . . , . . . . . . . . . . . . . .
1,865
1,961
1,862
2,245
1,452
2,039
2,009
1,680
1,998
2,069
2.108
1,930
1,939
1,932
1,890
1,886
Степень реалиэации пористости при измельчении кокса завода "Клер-
тон" (США) [60] показана на рис. 29, из KOToporo видно, что при очень
тонком измельчении значение кажущейся WIотности кокса становится
практически равным значению ero действительной WIО1'ности, Отсюда
следует, что частицы тонкоизмельчениых проб кокса не имеют основных
пор; Поэтому'на практике прочность тела кокса. удобнее определять по
тонкоизмельченным пробам по методу, разработаннQМУ автором сов-
местно с В.ЯДаревым и И.М.Тимофеевой [62] и О.Б.rромовой [63].
В основу испытания образцов положен копровый метод, применяемый
для определения прочности пористоrо тела кокса. При испьпаниях следУ-
ет мспользовать пробу, приrотовленную для теХннческоrо аналиэа уrлей.
Из этой пробы выIеваетсяя О,б....f r кокса класса O,125 0,250 мм и берет-
66
ся навеска 0,25 т. Навеску (рис. 30) /i.омещают в массивный стакан 1 и
разравнивают ее, На стакан ставят направляющую трубу 2, в которую
вводят rруз 3. rруэ удерживают на шнуре на высоте 250 мм от дна стака-
на до основания rpуза. Разрушение кокса осуществляется резким ослаб-
лением IШIура и сбрасыIаниемM rpуза на навеску. rруз сбрасывается 8 раз
без извлечения кокса из прибора. Работа, израсходованная на разрушение
материала,равна
,
А == 8:2,5.0,25 == 5 Дж.
далее навеску аккуратно извлекают из стакана и рассеивают на ситах с
крyrлыми отверстиями 0,125 и 0,07 мм. Полученные классы кокса взве-
шивают с точностью до третьето знака. Общая потеря материала не долж
на превышать 0.02 т. Результат вычисляют по средним данным двух парал-
лельных испьпаний по формуле
А == 5.10000 "Уд
S. So 320a'I +615a +1714a 80
rдe П прочность тела кокса, Дж/м 2 ; А работа, израсходованная на
процесс разрушения кокса, равная 5 Дж; S 8 И S о конечная и начальная
поверхности частlЩ кокса, см 2 ; 'Уд
действительная WIотность кокса, т/см 3 ;
а'l, а'2 и а э. выходы классов кокса
0,125 0,250, 0,070 0,125 и < 0,070 мм,
т; 1 0000 коэффиЦиент перевода см 2
вм 2 .
п==
(78)
9JZZ
.1
9J2G
... 1,+ с:::. Z
11)
со.."
'"
"
l,Z
.
8
lZ
16 а,мм
Рис. 30. Копер для определеНИJI проч-
КОСТИ тела кокса:
1 стакан; '2 труба; 3 rpуз
(250 r)
Рис. 29. Кажущаяс,!( ПЛОТНОСТЬ' кусков
кокса "У к различной КРУШlOсти d
Прочность тела кокса можно характеризовать и через ето микротве
'дость, например по методу, М.М.Хрущева и Е.С.Берковича. Сущность ме-
67
тода сводится к вдавливаншо в материал алмазной призмы и определению
размера отпечатка, по которому оценивают величину микротвердости.
Метод определения микротвердости для характеристики механических
свойств кокса впервые применен Е.М.Тайцем и З.С.Тябиной [67,
с. 53 58]. Анализируя данные об изменении микротвердости в зависи-
мости от состава ЦIИХТ и условий их наrревания, можно сделать вывод, что
микротвердость материалов достаточно хорошо характеризrет прочность
их тела. Недостаток метода необходимость большоrо числа измерений
для получения представительных данных, а также нечеткость отпечатка
для высокопрочных коксов.
Спекае,.,ость Лористость
(/;:;:. '\..
6;:7 n'($т)7($Н) ;/)S'
S}A PU"Nep пор So.
Рис. 31. Схема формирования прочностных свойств кусковых материалов
Комплексной обобщенной характеристикой разрушения кокса явля.
тся величина поверхности ero кусков. Чем в большей мере разрушен.
кокс, тем больше приращение величины ero удельной поверхности. Поэто-
му схема формирования видов прочности кусковых материалов сводится
к формированию поверхности. Учитывая изложенное и исходя из принци-
пов определения видов прочности, можно дать приближенную c eMY фор-
мирования прочности KycKoBoro кокса (рис. 31). Схема позволяеТ выя-
вить мероприятия по повышению прочности кокса и причины ухудшения
ero качества. На ней показано, что 'конечная поверхность (кусковатость)
S к зависит от величины исходной поверхности (кусковатости) S о и проч-
ности KycKoBoro кокса П (обратная величиНа приращение поверхности
I1S). Улучшения качества кокса можно достиrнуть двумя путями: повы-
шением прочности KycKoBoro кокса или увеличением ero исходной круп-
ности. Прочность KYCKOBOI"'O кокса В свою очередь зависит от прочности
пористоrо материала и тела кокса. Поэтому, чтобы УЛ}"ШIИть качество
кокса, надо повысить прочность пористоrо 'материала и тела кокса (нап-
ример, оптимизацией спекаемости, повышением температуры коксова-
ния) или же снизить поверхность дефектов (например, исключением
из шихты крупных частиц породы) .
ТЕРМИЧЕСКАЯ И ЭРОЗИОННАЯ crОЙКOCIЪ
Термины "термическая стойкость" ("термостойкость"), "термоустой-
чивость", "термопрочность" по существу выражают ОДНО и то же понитие,
а именно изменение основных исходных свойств материалов после
наrревания и охлаждения. Термическая и эрозионная стойкости матери-
алов определяются прямыми и косвенными методами. Первые способы
связаны с разрушением материалов, вторые. основаны на проrнозиро-
68
вании термостойкости на основании их свойств. По термостойкости ме-
таллурrическоrо кокса имеется очень мноrо работ [68]; большая часть
"х носит эмпирический характер. Оценка термостойкости производится
разными методами и выражается в разлllЧНЫХ размерностях. Так, тер-
мостойкость уrольныIx б'6икетов определяется ЧJiсто визуально по разру-
шению БРJiкета при 900 С, термостойкость антрацитов по выходу не-
распавшихся крупных кусков в процентах и т .п. ВТОрllЧНому HarpeBa-
нию может быть подверrнyт образец до температур, превышающих темпе-
ратуру ero получения. В этом случае термостойкость в знаЧJiтельной мере
завискr и от усадочных явлений, протекающих в образце, и от упрочне-
ния кокса при ero наrревании.
rранулометрический состав кокса, вьщанноrо на рампу. зависит
не только от механических воздействий, которым он подверrался при
вьщаче, но и от термостойкости формируемоrо в камере KOKcoBoro
nироrа. Более крупные куски кокса менее термоустойчивы по сравнению
с мелкими.
Характер процессов, протекающих при воздействии механических
и термичеGКИХ усилий. различен. Процесс термическоrо разрушения
уrлеродистых материалов ближе к процессу их дробления, чем к про-
цессу измельчения.
Уrли, антрациты и коксы часто используют при сжиrании в слое или в
шахтных; печах. Поэтому большое практическое значение имеет сохране-
ние этих видов топлива в кусках для обеспечения надлежащей rазопрони-
цаемости и интенсивности процессов. При их наrревании одновременно
протекают процессы как упрочнения, так и трещинообразования. Эти
процессы противоречивы, так как один из них повышает, а друrой пони-
жает ПрОЧНОСIЬ кусковых материалов и изделий. Если процессы упрочне-
,
ния yrлеродистоrо материала получат большее развитие, чем процессы
их трещинообразования, то термостойкость материала после вторичноrо
наrpевания может иметь большее значение по, сравнению с исходным об-
разцом. Это знаЧJiТ, что термостойкость материала является обобщающей
комплексной характеристикой. Поэтому оценка ее. по какому-либо пока-
зателю только конечноrо rранулометрическоrо состава (например, по
выходу класса кокса < 1 мм) будет неправильной. Термостойкость
это результат изменения rранулометрическоrо состава и поэтому ее надо
ВЫЧJiслять по данным ero изменения или по развитию трещиноватости в
процессе наrревания образцов.
Ряд авторов о термостойкости кокса судили непосредственно по проч-
ности ero материала в rорячем состоянии. Заслуживает интерес аппарат,
разработанный П.А.Щукиным [69]. Аппарат состоит из электропеЧJi с си-
ЛИТQВЫМ сопротивлением, барабана из жароупорной стали и привода. В
барабан заrружают 20 металлических шаров диаметром по 17 мм и 50 r
уrлеродистоrо материала (кокса) крупностью 1O 12 мм. Во время опы-
та через барабанпропускают азот. Испытание топлива пРоводят при
частоте вращения барабана 75 об/мин в 'течение 15 мИн. Пробы кокса пос-
ле испытания охлаждают и рассеивают на классы 1O 12; 7 10; 5 7;
69
.,
3 5; 1 3 и < 1 мм. П.А.ЩукШI оценивал прочность кокса по выходу
класса o 1 мм.
Аитор данной книrи c1DlТaeT необходимым при оценке термостойкости
учитывать изменение выходов всех классов кокса и термостойкость оце-
нивать по выражению [104, с. 69] 1
Т == d o / (d o d пр ) , (79)
rдe т термостойкость; d o и d пр среДНИе размеры кусков кокса до
после прокаливания.
Если в выражении (79) заменить диаметры удельными поверхностями
[ см. формулу (75)], то получнм уравнение, также удобное ДJIЯ вычнсле-
НИЯ. термостойкости:
\
т == Sпр/(Sпр so), (80)
rAe S пр и S о удельные поверхности кусков кокса после и до прокали-
вания.
Поверхн<?сти кусков автор книrи вычнслял по выражению (57), кото-
рое применительно к выбранным классам кокса (набору сит) имеет сле-
ДУЮЩИЙ вид:
s == 6301 + 12002 + 3000з + 120004,
(81)
rAe S удельная поверхность, cM 2 /Kr; 01,02,0з,04 соответствеюlO вы-
ходы классов с размерами частиц 7 12; 3 7; 1 3 и o 1 мм.
При получении класса кокса с размером кусков < 12 мм треЩШIова-
тость кусков реализовалась, позтому данные П.А.Щукина характеризова-
ли термостойкость пористоrо материала кокса (табл. 39). Из табл. 39
следует, что удельная поверхность коксов из yrлей отдельных марок .
при дополнительном нarревании до 1200 ос даже уменьшается, т .е. мате-
риал коксов упрочняется и показатель Т приобретает отрицательное зна-
чение.
Прочность пористоro материала производственных коксов после
нarревания обычно меньше и термостойкость ряда коксов оказьmается
низкой. Из табл. 40 видно, что термостойкими бьти запорожский и
челяБШlСКИЙ коксы, наименее термостойкими по прочности пористоrо
материала rорловский, мариупольский, закавказский и маrнитоrорский
коксы.
Металлурrический кокс, как и мноrие друrие кусковые материалы
или изделия, поражен треЩШIами, по которым куски MOryT распадаться
при приложеiIИИ к ним даже очень небольших механических усилий. Что-
бы ИСКЛIQ1DIТЬ влияние дефектности исходных уrлеродных материалов на .
. термостойкость, следует путем небольшоro дробления реализовать в них
основные дефекты (ослабленные места). Позтому rранулометрические
составы КОКСОВ, характеризующие их термостойкость,. надо опре елять
после HeKoToporo разрушения как исходноro, так и Ilрокаленноro матери-
ала.
70
tабпrща 39. Термостойкость пористоrо мaTepН8JJa коксов,
вычиспениаи по даиным П.АJЦyкииа
.
Образец
I'ранулометрический состав, %, по
классам, мм
8,
см 2 JKr
т
7 12
3 7
I 3
0 1
f 70,1 12,5 3,4 4,0 11740 47
71,6 12,8 3,5 4:т 12010
Д 69,0 13,1 7,7 10,2 20350 38
68.5 12,6 8,3 10,6 20890
ПС 84,6 7,5 3,6 4,5 12440 20
83,6 7,8 """3,7 4,9 13050
К 74,5 4,9 9,5 18280 16
74,7 12,0 5,6 9,7 19440
Aиrpацит 79,2 9,0 2,0 9,8 17590 3
86,2 7,6 1:6 4,6 11670
Электродный 90,6 3,8 0,9 4,7 12680 16
yrоль 93,3 2,6 U 4,0 11320
При м е _ а н н е. В числителе ЦШI нarpeтoro кокса, в знаменателе АЛЯ ис-
xOДJIoro.
Это положение использовано при разработке методики [68] для опре-
деления термостойкости металлурrическоrо ТOIшива. Для этоrо отбирали
три парыI параллельныx проб кокса класса 40 60 мм массой около 5 Kr
каждая. Пеl!Вая пара проб предназначалась для определения rранулометри-
ТабпUllQ 40. Термостойкость пористоrо мaTepН8JJa npoнэводствeнJIых КОКСОВ
I'ранулометрическнii состав, %, 8,
Заводы ., по классам. мм cм 2 /Kr Т
7 12 3 7 1 3 0 1
Коксохимичес-
кие:
Запорожский. . 86,8 7,2 2,0 4,0 11730 1173
86,2 8,0 -т:s 4,0 11720
fорловский. . . 93,6 0,5 0,6 6,3 13690 3
96,9 0,7 0,7 1,7 8630
ЖданОВСКИЙ . . 88,1 6,0 1,0 4,9 12450 3
95,0 ---З,l 0,7 1:2 8120
Металлурrические: I
ММК....... 92,1 2,6 1,0 4,3 11570 5
93,6 2,9 1:5 2,0 9070
РуставСКИЙ . . . 77,0 10,8 4,2 8,0 17870 4
86,0 8.7 з:2 s:r 13540
Челв:БIПlСКИЙ. . 94,7 3,5 0,6 ..ы.. 7970 57
95,6 2,6 0,7 1,1 7830 При м е ч а и и е. В числителе ДЛJI кокса, иarретоrо до 1200 ос (челяБЮlСКИЙ
КОКС нarревали до 1000 оС), в знаменателе ЦШI ИСХОДJIоrо кокса.
71
ческоrо состава после 8 сбрасьmаний до прокаливания. Вторую пару нире-
вали до 1400 Ос со скоростью 3 ОС/мин и после охлаждения подверrали
восьмикратному сбрасыванию, затем проводили ее ситовый анализ.
Третью пару под.верrали воздействию тешIOВОro удара, для чеrо помещали
в печь, наrретую до 1400 ОС. После прокаливания в течение 1 ч пробы
извлекали из печи, охлаждали и после восьмикратноrо сбрасьmания с вы-
соты 1,8 м проводили их ситовый анализ. Сита имели отверстия размером
5, 10,25,40 и 50 мм.
Этим методом испытьmали коксы опытно-промыlwIIolыыx коксований,
проведенных на Харьковском опытном коксохимическом заводе
(табл. 41). Из табл. 41 следует, что коксы, полученные из типовой шихты
Донбасса при нормальных и повышеIOlЫХ температурах, имели высокую
термостойкость (варианты 1, lВT и 2ВТ). Кокс из шихт с 20 % тощих,
30 % ДЛШПIопламеIOlЫХ уrлей и 5 % коксовой меЛ01Dl (варианты 8,14,22)
имели самую низкую термостойкость: Нетермостойкими бьти коксы
. из шиХт с неспекающимися компонентами.
Обычно материал тем прочнее, чем он плотнее. Но с увеличением плот-
ности материалов термические напряжения возрастают быстрее, чем их
прочность. Позтому наименее термоСтойкими мoryT быть и наиболее
плотные, обладающие достаточно высокой прочностью материалы. При-
мером этоrо MOryT служить коксы вариантов 8 и 18 (см, табл. 41). Как
указьmается в работе [70], из-за сложноro характера связи между проч-
ностью и термостойкостью по данным испытания при комнатной темпе-
ратуре невозможно даже проrнозировать термостойкость коксов, Harpe-
тых до 70 1500 Ос.
Сравнительные испытания исходноrо и прокаленноrо коксов без их
охлаждения проведены А.С.Бруком и Р.Е.пейбовичем [71]. Их данные,
пере считанные на показатель термостойкости, приведены в табл. 42. Зна-
чения удельной повер ости ВЫ1Dlслены по выражению
s R::.6,7a>80 + 8,6a60 80 + 12,Oa40 80 + 18,4a25 40 + 48,Oao 25' (82)
Из табл. 42 видно, что различие в термостойкости производственных
КОК сов !lезна1Dlтельное. Во всех случаях термостойкость промьштенных
коксов высокая. i
nА.Щукин [69] применил методику нarpeB кусков кокса в шахтной
пе1Dl ДЛ,я определения их термостойкости. на колосниковую решетку
шахтной пе1Dl вначале помещали дрова, затем мелкий кокс или антрацит.
На слой толщиной 400 500 мм укладывали 15 крупных кусков испьпу-
eMoro кокса, а затем слой коксика высотой 200 250 мм. В печь подава-
ли дутье. Куски кокса находились в восстановительной зоне пе1Dl и прак-
тически подверrались HarpeBY без окисления до. температуры около
1500 ос. Термостойкость определяли по rранулометрическому составу
кокса при различном числе сбрасьmаний ero на стальную плиту. Число
сбрасьmаний с выIотыы 2 м составляло 20.
Автором кнши при оценке термостойкости бьта вычислена удельная
72
ТаблU14Q41. Термостойкость коксов опытных коксоваиий
Вари- Составы шихт Температура Пери-
анты отопительных од
опы Д r ж к ОС Т кок- какапов, ОС коксо- Т
тов СОВ8JI в8НИJI,
ме- кок- мащии- ч
лочъ соваи Н8JI
сторо- сторо-
на на
1 10 45 25 20 1354 1341 14 57
1ВТ 1417 1398 12,5 77
2ВТ 20 40 20 10 1423 1398 12,7 51
5 40 35 25 1361 1337 14 26
8 10 S3 25 7 5 1368 1365 14 15
14 30 50 20 1351 1306 14 18
18 10 50 25 10 1362 1313 14 10
22 30 25 45 1367 14 17
поверхноC'fЬ< кусков кокса по фор ле (57) , которая для принятоrо
набора классов имеет вид (табл. 33)
S 4(2a>60 + 3a40 60 + 5aO 40)" (83)
Из табл. 43 видно, что цаиболее термостойким является электродный
yrоль, за ним следуют металлурrические коксы. Наименее термостойки-
ми являются древесный yrоль и антрациты. Термостойкости различных
кусковых металлурrических коксов различаются незначительно.
Влияние окислительной среды на термостойкость ЗliВисит от развития
реакций окисления в объеме частиц ТОIDIИВа. Поэтому в разрабатываемых
методиках особешюе внимание следует обращать на изменение скорости
движения rазовоrо потока. Знание термостойкости в (jкислительной среде
особеlПlО важно при сжиrании томив и их термоокислительном коксова-
НИИ. Соrласно дaHHыM [72], термостойкост,Ь уrлей и брикетов зависит от
ТаблU14Q42. Термостойкость коксов (71) I .
Коксохимический
завод
rракулометрический состав, %...00
классам, мм
8,
cM 2 /Kr
т
> 80 60 80 40 60 2S 40 O 2S
Днепропетровский . 13.6 54,2 23,2 9,0 1629 5
7,1 з:з 47,2 10,1 4,3 1269
Днепродэержин:ский 13,9 55,0 22,0 9,1 1624 6
32,1 50,3 12,0 5,6 1353
Запорожский. . . . . 16,3 56,2 17,9 ..2А 1603 6
6,6 34,8 39,8 11,7 7,1 1336 n р н м е ч а н и е. В чисnителе ДЛJI иаrретоrо кокса, в знаменателе ДЛJI исход-
Horo.
73
Табnrща 4З. ТерМОСТОЙJCОСТЬ p83JuI'IIIых .вдов ТОПJJИВa
Температура rраиулометричес ий состав
иаrрева, после 8 сбрасываиий, %, В, т
Образец ос по классам, cM 2 /Kr
>60 4()-,,60 O 40
. Электро 1t yroJIЬ 1250 1300 98,1 1,9' 820 205
Исходная 98,9 1,1 816
Кемеровский кокс 1400 1500 '27.2 45,9 26,9 1308 27
Исходная 43,4 28.2 28,4 1256
ЖдаковcкиIt кокс 1375 45,8 44,8 9;4 1092 11
Исходная 69,9 21,7 8,4 988
Кокс мкrз 1500 1600 36,4 41,& 21,8 1232 15
Исходная 41,8 39,0 19,2 1148
Антрацит 1 1350 33,0 20,8 46,2 1436 4
Исхоцная 43 10,5 16,2 1060
Антрацит 111 1250 1300 22,9 14,8 62,3 1608 6
Исходная 44,9 14,7 40,6 1342
Древесный yroJIЬ 1400 100 2000 2
Исходная 34,3 ' 58,7 7,0 1124
их спекающих свойств. За J<:ритерий термостойкости в этой работе прШlЯ-
то значеlЦlе минимальной прочности брикетов в процессе' их сжиrания.
Схема печи для определения термостойкости брикетов приведена на
рис, 32. на рис. 33 показано изменение ПроЧllOсти в процессе rорения
уrольных брикетов в зависимости от состава композиций, из которых
они получены. Как видно из рис. 33, наиболее прочные брикеты получа-
Ю1СЯ из тощих уrлей и каменноуroЛЬ1l0rо пека. Нефтебитум с тощими
уrлями дал брикеты наименьшей прочности.
В.Н.КРОXlЩым [72] брикеты по термостойкости бьти разделены
на 4 rрyrmы: очень хорошие, хорошие, удовлетворительные и неудовлет-
ворительные.
Автором даниой книrи совместно с С.В.Виноrрадовым и И.Я.Ивановой
предложена методика определения термостойкости уrлей как в окисли-
тельной, так и в инертной средах. При испытаниях уrоль брали в виде кус-
ков размером < 60 мм. Перед испытанием проводили ситовый анализ
уrля. Сита имели круrлые отверстия диаметром 40, 25, 10, 5 и 3 мм.
Уrоль зarружали на колосниковую решетку (270Х170Х1О0 мм) в один
слой (1 oo 125 r). Испытание tIроводили при двух режимах: медленном
нпреве и тешlOВОМ ударе. В первом случае решетку с уrлем вносили в
холодный муфель, на!'Реваемый' со скоростью 10 ОС/мин. После нпрева-
ния муфеля до 300 ос включали воздуходувку, подающую воздух со
скоростью 40 л/мин. Во втором случае решетку с уrлем вносили в му-
фель, нarретый до 850 ОС; воздух подавали с той же скоростью. Оконча-
ние коксования ушей на решетке устанавливали визуально по обесц-
вечиванию вьщеляющихся rазов. Температура в слое тоruчmа достиrала
1200 ОС, rотовый кокс выrружали, тушили водой, после чеrо определя-
ли ero rранулометрический состав. В случае испытания в инертной среде
74
,
соблюдали те же 'условия, но уrоль заrружали в слой песка и наrревали
медленно (10 ОС/мин). Во всех случаях проводили парaJШельный опьп.
Чтобы исключить влияние крупных дефектов в виде трещин, которые
MOryт возникнуть внутри кусков и ПО которым уrоль леrко распадается
от небольших механических усилий без воздействия термических напря с
ж ний, rранулометрические СОСТЩJы исходноrо и прокалеlПlOrо образ-
цов опредеЛJIЛИ после четырехкрат-
Horo сбрасывания с высоты 1,8 м.
Термостойкость вычисляли по фор-
муле (79), а поверхность по вы-
ражению (57).
, '
Рис. 32. Схема печи для определения
термостойкости брикетов
200
:t::
" 150
100
CCI
. 50
"
z
"
6
9 r:,I'1t(H
Рис. 33. ВЛЮlНИе продолжительности
rорения l' на термостойкость yroJIЬНЫx
брикетов: ,
1 Т + каменноуrоJIьный пек; 2 СС +
+ нефтебитум; J Т + нефтебитум
в результате проведения этой работы бьшо выяснено, что термостой-
кость уrлей в инертной среДе несколько больше, чем в о ислительной,
а термостойкость мелких классов уrлей больше, чем крупных. Данная
методика разрабатывал ась для оценки термостойкости уrлей, перера-
батываемых в кокс способом термоокислительноrо коксования. Мето-
. дика может бьпь рекомендована также для оценки термостойкости бри-
кетов, доменносо кокса и бьповоrо ТОlDIива.
На рис. 34 представлена схема влияния различных факторов на тер-
МОСТQЙКОСТЬ материалов. Известно, что с повышением н?,сыпной IDIОТ-
ности уrольной зarруэки в печи увеличивается поверхность контактов
между спекаемыми частицами, блаrодаря чему проЧllOсть кокса повы-
шается. В то же время ПОВЬШIение IDIОТНОСТИ зarрузки вызывает увели-
чение т,ермических напряжений, привоДJПЦИX к более значительному тре-
щинообразовamпo. Вследствие этоro из YIDIO'I'Heнныx 'шихт получается бо-
лее прочиый, но более' мелкий кокс. Результатом этоrо JlВляет.ся неодноз-
начность оц нки кокса по показателям механической прочности (М 1 о)
и крупности (остаток в барабане, М4 о и М 25)' Как видно из схемы, тер-
мостойкость yrлеродных материалов связана с их прочностью. Чем выше
прочность, тем выше и термостойкость. Поэтому термостойкость с нор-
мальной степенью rотовности прочных, текстурно более или менее одно-
75
ЛрОl/ность
1
плотность .....
т epI10CmOUKOCт1J
HonpHlКcHHOCтb
1
!/nP!/ilOCmb
rpOoueHmbI
плотности
TeH l!!p Oт!/PhI
ОтноситВЛЬНl1/1'
!/СI1DКО
Тсnлопро6оtJность
'Тснnерот!lроnро60оность
Рис. 34. Схема влияния различных факторов на термостойкость yrлеродных мате-
риалов
родных металлурrически.х коксов весьма высокая и не нуждается в пов
седневном контроле.
Мелкие классы кокса образуются из крупных. Поэтому для одноrо
и Toro. же ТШIа кокса следует ожидать увеличения термостойкости с
уменьшением КРУШlOсти [109]. Из табл. 44 следует, что отношение проч
ности к термостойкости для различных классов одноrо и Toro же кокса
является более или менее постоянной величиной. Механическая обработ-
ка кокса приводит к повышению ero прочности и термостойкости. Ава-
лоrичные данные получены в работах [73, 74].
О влиянии на термостойкость
Табnица 44. ВлИJIНие npoчиости иа термо- природы различных наполнителей
.сТОЙКОСТЬ [109] можно судить по изменению проч-
ности коксовых. rранул. rранулы
получали из разных материалов при
950 ос и вторично прокаливали при
П 1400 ос со скоростью 3 ОС/мин,
т Они имели почти правильную шаро-
образную форму и в диаметре сос-
тавляли 60 M. У исходной и пр<r
каленной проб определяли проч-
4,0 ность пористоrо материала и п<r
4,4 верхностную треЩШlоватость (дли-
3,2 ну трещин на 1 см 2 ШЮЩЗДИ). При-
КРyJПIость, мм
.о
...
о
:Е
:Е
...
...
.,
1::
о
поспе 8
сбрвсы-
ваний
":Е
Ж
t:::
о
Q,
t::
>80 90 39,0 29,8 16,7 4,2
60 80 70 40,6 33,1 23,S 5,4
40 60 50 37,6 32,2 36,6 11,6
76
веденные в табл. 45 экспериментальные данные указывают на то,
что вторичное нarревание не приво днт к возрастанию поверхностной
треЩШlOваroсти образцов. Проч,ность пористоrо материала испы-
туемых' образцов изменялась по-разному. По характеру ее изме.
нения образцы MorYT быть разделены на три rруппы (см. табл. 45).
К первой, rруппе Moryr быть отнесены образцы, полученные из уrля
марки r и шихты MOCKoBcKoro коксо-rазовоrо завода, прочность по-
ристоrо материала которых при вторичном нarревании возрастала. Ко
второй rруппе следует отнести образцы, полученные из уrлей с добав-
кой 5 % СаО, прочность пористоro материала которых при вторичном
наrревании практически не изменялась, К третьей rруппе отнесены 06-
раз l коксов, полученных из смесей и руды в присутствии извести или
без нее, прочность пористоrо материала которых при вторичном нarpeBa-
нии уменьшалась. Однако степень уменьшения прочности порисrorо мате.
риала rранул значительно ниже в присутствии извести.
ТаблuЦIJ 45. Характеристика исходиыx и npoкалеииых при 1400 Ос коксов
rpyn- ., . Технический Пластомет- Прочность Поверх-
па Образец состав, % рия,ММ пористоrо ностная
образ- мате- трещино.
цов A d yd Х у риала, ватость *,
Дж/м 2 см/см 2
1 Уrопь марки 7,0 36,S 48 12 254 0,683
r 100 % 341 . 0,700
UlиХТа мкrз 100 % 7,3 27,9 40 16 275 0,638
317 0,600
Уrопь марки 17,6 34,6 50 8 181 0,103
r 95 %, СаО 5 % 179 '0,103
2 Ulихта мкrЗ 95 %, 14,6 26,1 45 10 170 0,700
СаО 5 % 0,700 .
171
Уrопь марки 48,6 33,4 37 5 98 0,177
r 60 %, руда 53 0,167
KMA 20 %, руда
киреевская 20 %
UlиxТа мкrЗ 60 %, 21,8 39 7 62 0,136
руда KMA 20 %, 34 0,136
руда ки:реевская
20%
3 Уrопь марки 36,5 30,6 50 10 177 0,209
r 80 %, руда 9s 0,196
KMA 20%
Уrопь марки 39,6 29,S 50 7 189 0,465
r 75 %, 177 0,450
руда KMA 20 %;
CaO 5%
Ulихта мкrз 7 5 %, 35,9 23,0 50 7 202 0,109
руда КМА 20 %, 182 0,109
CaO 5%
'.
· в числителе для исходных коксов, В знаменателе для npокалениых.
77
ПриведеlПlЫе данные указывают на То, что непрочныe коксы и коксы
С ярко выражешlOЙ кошломератной структурой обладают понижешюй
термостойкостью. fрадиент усадки связан с размером и формой кусков
или изделий. Куски кокса большоro размера необходимо нпревать с
меньшей скоростью и более медлеШlО охлаждать, чтобы они не растрес-
кались. С увеличением усадки возрастает и rрадиент усадки. Поэтому из
rазовых уrлей вследствие недостаточной термостойкости KOKCOBoro пи-
pora получается более мелкий кокс. fрадиент температур и величина
усадки зависят от теШIOфизических свойств материала, Например, чем вы-
ше теплопРоводноСть материала, тем меньше будет rрадиент температур
по ДЛШlе слоя материала и тем выше термостойкость материала или из-
делия. Для снижения rрадиента усадок KOKcOBoro слоя МШlеральные час-
тицы, BOKpyr которых он образуется, необходимо тонко измельчать.
Вновь образовавшаяся при измельчении частиц поверхность требует вве-
дения дополнительноrо количества СВЯЭ}1Ощеro. При соблюдении этоrо
условия коксуемость yrольной смеси повысится, как и прочность полу
чаемоrо кокса.
Пjюrноз термостойкости проводится на основе формул, выражающИх
количествеШlое влияние на термостойкость показателей различных
свойств кусковых материалов или изделий. Ю.А.Нечаев и Н.С.fрязнов
[75] предлаrают определять термостойкость по выражению
Т==Опplо,
(84)
rде Опр предельное напряжение, Па; О возникшее напряжение, Па.
Полаrая, что максимальныe внутреШlИе напряжения возникают на по-
верхности слоя, авторы работы [75] вьтодят следующую формулу для
термостойкости в зависимости от свойств материала:
. Т==[о пр аК(К+2)]/(О,lЕ.,оС'I'), (85)
rде а коэффициент температуропроводности, 2/ч; К коэффициент
формы; Е модуль упруrости, Па; .,о относительная усадка, 1/ 0 С; с'
скорость наrрева;ОС/ч; l' ПОЛУШИРШlа слоя, м. '
Ю.А.Нечаев и Н.С.fрязнов, исходя из работы [75], сделали попытку
проrнозировать термостойкость слоевоrо и формованноrо коксов
(табл. 46). из табл. 46 следует, чТо коксы обладают знаЧИТельным запа-
/ '
СОМ прочности и спосоБны В условиях домеШlоrо процесса противостоять
термическим воздействиям. Предельное напряжение на раэрьт более чем
в 4 раза превьnuает максимальные внутренние напряжения. В работе [75]
отмечено, что при увеличении rОТОВНОСПf кокса возникновение наиболь--
ших напряжений смещается в зону высОких температур, чтЬ повышает
термостойкость коксов.
- \ В работе [76] велиЧину термических напряжений расрчитывали по за-
висимости [77]
0== (O,l.pE /l v) (1 t п ), (86)
rДе .р и Е относительная усадка, l/rpaд, и модуль упрyrости, Па, опреде-
78
ТаблuЦIJ 46. Проrнозирование термостойкости cJJOeвoro
и формованиOl'О коксов
Кокс
Характеристики
слоевой
формованнъlЙ
разМер куска, мм
6S S2 S6 36
Температура коксования, ос . . 980 950
Температура макСИмaJ1ЬИоrо
BHyтpeннero напряжения, ос . . 1300 950
Модупь упрyrости при t max , 163,2 127,0
МПа ..,.....,..,.....
Коэффициент усадки Ip при
Ф .т r:. е ,у; . . . O,93.1O s 6.1O s
проводности при t maк а, м 2 /ч . 38'1O 4 28,8.1O 4
Коэффициент формы К . . . . , . 1 3
Максимальн внутрекнее 0,633 0,197 0.067 0,258
напряжение а, МПа ; . , . . . . .
Предельное 8апряжение при
раэрыве ,мПа.. .. . . .. . 3,51 3,51 2,97 3,74
Термосто ость Т (при t max > . 5,55 17,80 4,46 14,50
ляем е экспериментально; v пуассоново отношение, равное дlIЯ кокса
0,1; t средняя по сечению куска температура, ос; t п температура по-
верхности куска, Ос.
После подстановки в выражение (86) вместо (i" t п ) ero значения
из формулы
Т== t Д!'
п 5
имеем о == 0,0444 r.p Е Дt "
rде Дt перепад температур на поверхности и в центре куска, Ос.
На рис. 35 показано изменение перепада температур, ;1 на рис. 36 при-
ведены скорости HarpeBa кусков по выотеe доменной пе1Dl с полезным
объемом 2000 м Э Новолипецкоrо металлурrическоrо завода. Из рис. 35
видно, что в доменной пе1Dl имеются два максимума перепада температур
и скоростей HarpeBa 'Кокса. Они на6людались в зоне колошника и запле-
1DIКОВ пе1Dl. Для кокса Новолипецкоrо завода бьти определены коэффи-
циент термическоrо раСIШIрения а, модуль упруrости и расчетная величина
термических напряжений:
(87)
(88)
Температура вторичноrо
. нarpeBa кокса, Ос. . . . , . .. 500 750 1000 1250 1500
Коэффициент термическоrо
расширения а Х !О' , 1/ 0 с, .. 6,0 6,0 6,0 4,5 2.3
Модупь упрyrости Е, МПа. .. 3650 3650 3720 3730 3840
Из табл. 47 видно, что при уменьшении размера кусков со 100 до 25 мм
величина максимальных термических напрЯжений уменьшается примерно
79
в 2 раза. Поэтому в домеюlOМ процессе- возможна недостаточная термос-
тойкость только крупных кус!<:ов кокса. Так, величина напряжений, воз.
.' никающих в коксе в доменной печи, превосходит предел прочности кокщ
при растяжении лишь для кусков
размером 100 мм. Если учесть, что
куски кокса обычно подверrаются
сжатию, то следует вывод о зна,*
тельной термостойкости обычно
примеияемоrо рядовоrо кокса.
Тtzбllr.щtz 47. Величина термических напряжений в кусках кокса
по высоте домеиноR печи
Расстояние Зоиа КРУIПIость Перепад Максимanь- Предел
от домеlDlОЙ кокса, температуры ные термичес- прочиости
фурм, печи мм по сеченюо кие напря- прн растя-
мм куска /Н. жеиия, жеиии,
ос 10' Па 10' Па
О . Фурмы 25 118 5,1
50 203 8,8 30,4
100 260 11,3
6,6 Распар 50 37 3,6
100 47 4,6 30,0
8,5 Низ шахты 25 23 2,3
50 36 3,7 30,0
100 47 4,8
17 Середина 50 42 4,7 29,8
шахты 100 52 5.8
26 Верх шахты 25 51 5,5
50 69 7,6 29,6
100 90 9,9
28,4 Колошник 25 120 12,8
50 217 23,3 28,0
100 274 29,4
80
t, ОС
зоо
200
10 20
6/11сота nе"" I ,.,
Рис. 35, Перепад температур по высо-
те печи А t (от фурм) между центром
н поверхностью кусков кокса круп-
ностью 25,50 н 100 мм (цифры на
кривых)
+о
зо
ZO
:->
зо \....10
о
10 20
Высота печи, м
ЗО
Рис. 36. Скорость нэrpева кусков кокса С'
по высоте домеШlОЙ печи (от фурм)
На' рис. 37 приведена схема влияния свойств уrлеродных материалов
и теШIOвоrо pe Ma н ревания на их термостойкость. Схема охватывает
свойства, на основе которых можно проmозировать факторы, влияющие
на термостойкость.
Большее значение при оценке поведения кокса в ropHe домеШIЫХ
печей имеет эрозионная стойкость кокса. Эрозищmая стойкость это
способность материалов противостоять раз-
рушению в движущихея rазовых средах.
Обычно наименьшей прочностью обладает
кокс, полученный из одних связующих (спе-
кающихся) компонентов. К тому же этот
кокс обладат значительной пористостью.
Рис'. 37. Схема вэаимноrо влияния свойств кокеа,
обусловщmвющих ero термостойкость: модуля уп-
рyrости Е; веJ1ИЧИИЫ уцрyrих деформаций Е усадки
свободной {".. относите ой 'Р и действительной
f д; разности температур 1:1 t между поверхностью
t п и iJ.еитром куска t ц ; коэффициентов формы К,
изменения общеrо оБЪема полуширины KOK yeMO-
ro слоя ''', скорости иarpева с'. температуро- и теп-
лопроводности а и 'Л'
Tep,.,QcтotilrOcтh
'"
6пp
Е
€
,
/'A
t\ /t .
l'" ......-::L1t
'С'7 '\ л'
ос а
Вследствие большей реакционной способности кокса связующеrо по
сравнению с реакционной способностью кокса наполнителя кокс связу-
ющеrо в окислИтельной атмосфере roplia доменных печей cropaeT быстрее,
чем кокс наполнителя. Частицы последнеrо, не'успевшие аореть, подхва-
тьmаются потоком rаза и уносятся в область восстановительной среды,
находящейся ближе к центру доменной печи. Здесь они накапливаются и
Таtиица 48. опыньlеe данные ПJIaвки на шихте с 10 % антрацита
Про- Характеристики свойств Работа доменной печи
должи кокса, %
Кокс тель-
большой J
иость малый дутьевой режим npоиэ-
nлав- барабан, барабан, води-
ки, К!:' % Qз, t, Р тель-
-сут м з /мин ОС 105 Па иость,
оста- 0 10 M"Q Цо т/сут
ток мм
Рядовой. 3 345 23,0 80,4 6,9 1928 908 1,62 1151
Опытный 9 333 34,7 74,3 8,9 1868 915 1,85 1134
50 % рядо- 4 336 34,8 75,0 8,6 1834 886 1,95 1131
Boro'+ 50 %
опытноrо
81
происходит замусоривание ropHa домеlПlЫХ печей. Если время сroрания
частиц превъпuает значение КОМШIексноrо показателя Е [см. уравнение
(44)], то частица останется несrоревшей' и будет ВЪПlесена из окислитель-
ной зоны к центру ropHa печи. По мнению автора книrи, подобное явление.
наблюдается в случае недостаточной спекаемости шихты. Это касается
коксов, полученныIx с добавлением антрацитов или тощих ушей. Опытные
домеlПlые IDIавки бъти проведены на Коммунарском МеТamIуwичеtком
заводе. Кокс бьт ПOJl)'Чен из'
Таблица 49. Опытные ДIUIIIЬ.Ie ПlJaВкн на шихты: 40 % r, 45 % Ж и 15 %
буроyrоJIЪНОМ Ko ce антрацита (крупность < 1 мм)
[ 78]. Как видно из табл. 48;
даже непродолжительные домен-
ные шавки показали для опыт-.
Horo кокса несколько худшие,
результаты по производитель-
ности и значительное повышение
давления дутья по сравнению с
ШIавкамн на рядовом коксе. Ме-
ханическая прочность кокса при
этом оставалась довольно высо,
кой [79] . .
Буроyrольный кокс, получаемый в rдp, имеет прочность около 150.
-105 Па. Тем не менее сравнительно не60льшие добавки зтоrо кокса,из-за
недостаточной ЭРОЗИОIПIОЙ стойкости сильно отражались на расходе кокса
(табл.49) [80].
ЭрозиOlПl8Я стойкость зависит от термостойкости материалов и воз-
растает с ее повьпuением. Эрозионную стойкость можно оценить по вели-
чине уноса частиц ушеродноrо материала в rазовом потоке. С повъпuе-
нием давления и скорости потока ЭроЗИОlПlая стойкость уменьшается.
Эрозионная стойкость меньше в среде ушекислоты по сравнению с воз-
духом. Она зависит также и от характера движения потока: меньше при
меньшем числе Рейнольдса [81]. СхеМа влияния свойств' материалов и ус-
СтоВкость к эро.зии
Кокс
Продол.
житель.
кость
Расход
кокса,
т/т ЧУ
rуиа
nроиэ-
ВОДИ-
тельность,
т/сут
плавки,
мес
. оБычньIй
С 10,6 % 5у-
роyrольноro
кокса
3
0,5
1,308
1,472
413
419
СостаВ
I KCQ
т l:KCтf/PI1
ra306oi1 среиы
Рис. 38. Схема BJJНJDIJUI различных факторов на ЭрО3НОlDlую стойкость yrлеродиых
материалов
82
ловий их работы на эрозионную стойкость приведена на рис. 38, из кото-
poro следует, что она зависит от мноrих факторов и в основном от тер-
мостойкости и однородности текстуры. I
Из изложеЮlOfО следует, что прочность, термостойкость и эрозионная
стойкость обусловливают устойчивость rpанулометричеСКОfО состава
кокса в доменной печи и являются важнейшими факторами, обеспечи-
вающими надлежащую rаэопроницаемость насышlOЙ массы кусковосо
кокса. .
fРАНУЛОМЕТРИЧЕСКий CocrAB КОКСА
fранулометрический состав кокса яв-Ляется одной из важнейших ха-
рактеристик ero свойств. В СССР дЛЯ ситовоrо анализа кокса при еняют
сита с квадратными отверстиями с размером стороны квадрата 80,60,
40, 25, 10 и 6 мм (по rOCT 9434---75). Из.за значитеЛЬНОfО Числа класСов,
получаемых при ситовом анализе, затрудняется оценка кокса. Поэтому
для полученИя однозначноrо ответа следует применять обобщенныехарак-
теристики rpанулометрических составов. Подобными характеристиками
. MOryT быть удельная поверхность, размер кусков, равномерность по их
размеру, на'сt.mная ШIотность, raзопроницаемость насышlOЙ массы и др.
Размер кусков оценивается по данным rpанулометричеСКОfО состава ма-
териалов с помощью большоrо числа формул, [ 82].
Куски мноrиx сорных пород, как и кокса..имеют неправильную форму.
Поэтому их форма наиболее точно может бьпь установлена при измерени-
ях в трех взаимно перпендикулярных направлениях [82]. Наибольший
из размеров представляет собой длину, средний ширину JI наимень-
ший толщину куска, если принять есо форму в виде прямоуrоfIьноrо
параллелеnипеда. За средний размер куска ИНОfда принимают ero шири-
ну. Диаметр куска d можно определить также из выражений
d== (h +d+l)/3;
з
d== Vhdl;
d з == 1,2 ,
(89)
(90)
(91)
. .
rде h, d, 1 толщина, ширина и длина куска; d з эквиВалентный сфери-
ческий диаметр, найденный из объема куска v , принимаемоrо за шар.
Средний размер кусков можно вычислять по выражениям
d cp == (d max + d min ) /2; (92)
d cp == (};ad) /};а , (9 )
rде d cp средний диаметр; d max и d min максимальный и минимальный
диаметры кусков; а .выходы классов с размером кусков d.
При выражении выхода классов в процентах формула (93) приобрета-
ет вид
d cp == (};ad) /100.
(94)
83
Размер кусков, вычисленный по выражениям (93) и (94), представля-
ет собой средневзвешенный диаметр. Однако он по существу не имеет фи-
зическоrо смысла. Средний размер кусков, вычисленный по выражению
(94), равен площади под кумулятивной кривой крупности. Однако удоб-
ство вычисления диаметра по формуле (93) привело к широкому расп-
ространению именно этоrо выражения. Произведение размеров ячеек сит
на долю выходов лежит также в основе формулы, принятой для опреде-
ления размеров кусков кокса международной орrанизацией по стандарти-
зации (ИСО) и введенной в rOCT 5954----69. Эта формула имеет вид
d cp == [В (а с) + С(Ь d) + . . . + 100'Y]/200, (95)
rде а, Ь, с, d . . . 'У ячейки сит, мм; А, В, С . . . выходы классов, куму-
лятивные процешы.
За средний диаметр куска принимают также такой, который соответ-
I
ствует 50 % выхода материалов с меньшим и большим размерами кус-
ков. Этот статистический показатель, наэьmаемый медианой, определя-
ется по кумулятивным кривым крупности [ 82] .
Очень важным критерием КРУШlOсти является величина поверхности
кусковых материалов. Размер кусков, вычисленный по поверхности, на-
зывают rармоническим или обратным диаметром. Свое название он полу-
, чип вследствие Toro, что ero значение обратно пропорционально величине
поверхности. Это хорошо видно из выражений (65), (66) и др. Обратный
диаметр имеет физический смысл и, конечно, может быть рекомендован
для оценки размеров кусков кокса. Покаэатель чувствителен к измене-
нию выхода мелких классов кокса, что очень важно, поскольку коксовая
мелочь оказыветT значительное влияние на работу доменных печей.
При оценке качества кокса необходимо учитывать равномерность ero
по размеру кусков, так как от нее зависит объем межкусковых проме-
жутков (порозность), влияющий на живое сечение канадов, по которым
проходят rаэы и жидкие продукты плавки в доменНой печи.
Для текстурно неоднородных кусковых материалов различают дей-
ствительную кажущуюся и насыпную плотности. Действительная плот-
ность кокса зависит от ero состава и влияет на величину кажущейся плот-
ности. Последняя зависит от пористости кусков кокса, поэтому ее опре-
деляют для крупных кусков кокса, в которых пористость не реализована
дроблением.
Обратные значения действительной и кажущейся плотностей характе-
ризуют удельныIe объемы, занимаемые телом кокса и ero веществом
с порами. Объем пор и пористость кокса можно определять по выражению
vn==VK Vn'
(96)
rде V N объем пор, cM 3 fr; V K объем пористоrо материала, cM 3 fr;
V n объем веществ кокса, cM 3 fKr;
Р == (vnf v к) 100 == (1 'Ук/'У д ) 100,
(97)
rде Р пористость, %; 'Уд и 'У к действительная и кажущаяся плотности.
84
Действительную IШотность кокса определяют по навеске массой 2 r,
измельченной до частиц, ПРОХОДЯЩJfх через сито с размером сторон ячей-
ки в свету 0,20 мм (918 отверСтий на 1 см 2 ), пикнометрическим спосо-
бом (rOCT 10220 75). в качестве смачивающей жидкости при зтом при-
меняют спирт. Для вычисления используют формулу .
'Уд = G1'Yc/[ Vc'Yc (G 2 G з )],
(98)
rдe G 1 масса навески кокса, r; G 2 масса пикнометра с коксом и спир-
том, r; G з масса пикнометра только с коксом, r; 'Ус mютность спирта
при температуре определения, r/CM 3 ; V с объем пикнометра, см 3 . .
Кажущуюся ШIотность определяют по высушенноij навеске кокса ЮIас-
са 25 60 мм массой около 3 Kr (rOCT 10220 75) , Кокс помещают в кор-
зину, которую поrружают в бак с кипящей водой. Кипячение проводят в
течение 1 ,5 2 ч до практически полн rо удаления воздуха из пор. После
охлаждения кокса корзину В{>lНИмают и выдерживают в течение 1 мин
для стекания' воды. Затем ее помещают в кошейнер со сливным патру&
ком, напОлненный водой. Излишек воды стекает в мерный цилиндр,
ПЛотность вычисляют по формуле
.- .
'У к == G 1 /(V 2 V 1 ), (99)
rдe V 2 объем корзины с коксом (излишек воды), см"; V I объем
корзины без кокса, см 3 ; этот объем определяют поrружением пустой
корзины в контейнер со сливным патрубком.
Насыпная ШIотность масса еДИНИЦЫ объема, занимаемоro кусковым
материалом. Она зависит от кажущейся плотности и разрыхленности ма-
териала. Обратная величина насыпной плотности насыпной объем. Из-за
большоrо влияния насыпной IDIОТНОСТИ на rазопроницаемость насьшной
массы кокса эта характеристика в рЯДе стран (Франция и др.) принита
в качестве одноrо из основных показателей качества кокса. Насыпную '
плотность вычисляют обычно по выражению
'Ун == G/V c '
(100)
rAe G и V с масса кокса и занимаемый им объем, Kr и м З .
Слой кусковых материалов у поверхности слоя контейнеров Bcerдa
разрыхлен, Поэтому для определения насыпной IDIОТНОСТИ берут большую
массу кокса, например во Франции BaroH. С уменьшением массы кокса
становится заметным влияние поверхности стен контейнера и точность
определения насыпной IDIОТНОСТИ снижается (рис. 39) .
С целью выявления разрыхленности насьmной массы кокса у стен кон-
тейнеров автором совместНО с к.М.Садиленко бьmа проведена специаль-
ная работа. Куски кокса помещали в контейнеры, различные по объему и
форме, и заполняли жидкой кашицей, состоящей из rипса и воды. После
затвердевания rипса контейнеры расIШЛИВали для приrотовления aнnmи-
фов кокса. Зона повъrшенноrо объема межкусковых промежутков рас-
полаrалась на расстоянии 0,3 среднеrо диаметра кусков кокса 'от стен
кон ейнеров (табл. 50).
85
I
Таtиuца 50, Объемы межкусковых промежутков
в различных зонах контейнера
Классы Объем межкусковых Прира Классы Объем межкусковых Прираще-
кокса. npомежутков, м 3 /м 3 щение кокса, npомеЖУТКОВ, М3 /М 3 ние
мм объема мм объема
вблизи внутри межкус вблИзи внутри межкус
стен контей- ковых стен контей ковык
нера npоме нера npOMe
жутко в жутков,
м 3 /м 3 м 3 /м 3
1O 15 0,800 0,538 0,.262 40 60 0,791 0,589 0,262
15 25 0,843 0,538 0,305 60 80 0,829 0,651 0,178
25---40 0,762 ..0,567 0,195 >,80 0,762 0,662 0,160
Установлено, что приращение избыточноrо объема межкусковых про-
межутков у стен коmейнеров подчиняется зависимости
А V == 0,4dS c (0,21 d),
(101)
rдe А V прирост объема промежутков за счет разрыхлеНlЮСТИ слоя ма-
териала у стен контейнера, м 3 ; d средний диаметр кусков кокса, м;
Sc поверхнос'lЬ стен сосуда (контейнера), м 2 .
Формула для подсчета наcьпrnой плотности с поправкой на разрыхлен-
ность слоя у стен имеет вид
'Ун ==GI(Vc AV).
(102)
Поправка на разрыхленность кокса у стен контейнера БЬVIа выявлена
такжС( Р .моттом (материалы ИСО).
Формула (102) позволяет вычислять насьmнyю ПJl(Цность в контей-
нерах малоrо размера (S I00 Kr кокса) с доста'Iочнбй точностью. Раэ-
(f{,J\ " , r r ). ...."" меры ошибок, возникающих при определе-
, J Ii' ) .
r нии насыпной плотности кокса в различных
( ( контейнерах, приведены в табл. 51 [83],
, :C -:::, из которой следует, что ошибка при опреде
(-- '"i ленин насыпной плотности KycKoBoro мате-
I ....... риала тем больше, чем большую поверхность
f. 'J'
\:::: ....) им ет контейнер на единицу ero объема и
........ , чем больше размер кусков материала. Сле-
r "
..., 1 цовательно, для определения насыпной МОТ-
ности целесообразнее пользоваться цилинд-
....",
\..) рическими контеинерами, которые имеют
;-\ меньшую поверхность на единицу объема по
сравнению с прямоyrольными.
OJ
Рис. 39. Схема заполнения объема кусками кокса у
стен контейнера. 3ачернеIOlые участки неэапол-
HeIolыe объемы [82] . .
86
ошибка в определении насьшной плотности без поправки на разрых-
]1еННОСТЬ слоя кокса у стен сосуда для малых контейнеров (объемом
<: 0,5 м 3 ) достиraет значительных размеров (> 4 %).
Чтобы установить различие в насьшных плотиосТих производственных
1<О1<СОВ отдельных классов, бьши проведены -спёциальные опьпы. Кокс
тщательно перемешивали и засьmaли в тарированный ящик доверху.
Куски кокса, мешающие прохождению линейкИ при движении ее вдоль
верхних краев ящика параллельно ero основанию, удаляли вручную.
Затем ЯЩИК с коксом взвешивали. Эти операции повторяли еще' два
раза. По данным трех взвешиваний вычисляли среднюю массу кокса
в объеме ящика. Среднее значеlШе насьшной плотности кокса получили
делением средней массы ero на полезный объем ящика. Цифры табл S
показьmают, что при определении наСЬППlой плотности кокса oTAe1iыI.Ix
классов получаются весьма характерные данныI.. При этом разница в на-
сыIПlЫХ плотностяХ кокса для классов с размером кусков> 25 мм доста-
точно велика и находится за пределами ОI1IИбок измерения.
Таблица 51. Результаты onpeдeJJeJIJUI наСЫПНОЙ DJlОТНОСТИ кокса
в разных контейнерах
Контейнер
Избы-
точный
объем
npоме-
жутков,
м З
(102) (100)
Класс
кокса,
мм
Масса
кокса,
Kr
НасЫПНIIJI плот-
ность, кr/м З ,
вычислеННIIJI
по формулам
Ошиб-
ка,
%
размеры
сторон
прямо-
yrольно-
ro ларал-
лелепн-
педа, м
объем,
м З
поверх-
ность
стен,
м 2
!Х!Х!
!х!хО,5
О,8хО,8Х
хО,8
6 ! >80 0,0259 370 380 37Q 2,62
(90 мм)
6 1 40 50 0,0192 422 430 422 1,86
6 1 25 40 0,0138 463 470 463 1,49
4 0,5 >80 0,0173 183 380 366 3,78'
4 0,5 40 60 0,0128 209 430 418 2,19
4 0,5 25 40 0,0092 231 470 462 1,70
3,84 0,512 >80 0,0105 188 380 367 3,43
3,84 0,512 40 60 0,0123 214 430 419 2,55
3,84 0,512 25 40 0,0089 236 470 460 2,13
При отдельных измерениях измененИе значений насыпных 1DI0тностей
находилось в пределах возможной ОI1IИбки измерения. Это уже указы-
вало на недостаточную точность экспериментальной методики для оцен-
ки производствеlпlыIx коксов из-за малых различий в насыпных IDIОТНОС-
тих и бъто одной из причин, побудившей автора определять объем проме-
жутков не по плотностям, а по данным ситовоrо анализа кокса.
ОБЪЕМ МЕЖКУСКОВЫХ ПРОМЕЖУТКОВ
Объем промежутков между ку.сками материала может быть опреде-.
лен.с помощью двух основных способов: экспериментально по насьmной и
87
кажущейся плотностям по формуле (74) или же приближешю по дан-
ныIM ситовоrо анализа. Задача определения объема межкусковыx проме-
)кутков по rpанулометрическому составу при укладке даже шаров, близ-'
ких по диаметру, еще не решена. Математическое решение этой задачи
имеет большое практическое значение во мноrих областях промьшшен-
ности. Ввиду трудности точноrо решения ,задачи автор сделал попытку ре-
шить ее приближенно путем расчета объема межкусковых промежут-
ков V по данным rранулометрическоrо состава кокса. Несмотря на при&
лижешlOСТЬ расчета, найдеlПlые значения V достаточно хорошо соrласуют.
ся со значениями V , определеlпlыии по насьщной и кажущейся плотнос-
тям. из большоrо количества формул,примененных автором для расчета,
наиболее подходящими оказались те, которыё бьmи вьmеденыI на OCHOBe '
принципа последовательноrо заполнения промежутков. Этот принцип
в. общем виде приближеlПlО можно сформулировать следующим обра-
зом: при смещении разныIx классов материала свободные промежутки
между наиболее крупными кусками заполняются последовательно более
мелкими кусками материала. На основании этоrо принципа объем проl'(tе-
жутков v' выражен следующей формулой:
V ' == 1:(\i V M , (п 1)' (103)
. rде V п объем межкусковых промежутков в более крупном классе
KOKC ; V M , (п l) объем, занимаемый материалом последующеrо, более
мелкоrо класса кокса; п индекс порядковоrо номера класса кокса,
начиная с caMoro мелкоrо по размеру кусков.
Значение V п В зтом уравнении представим как функции от раз ера
кусков материала. Для ее нахождения определяли экспериментальным
путем насьmнyю и кажущуюся ПЛОТНQСТИ кок сов различных классов.
В Ka eCTBe объекта исследования бьm использован кокс опытных домен-
ныIx плавок, полученный из шихты с 40 % ушей Ленинскоrо месторож-
дения.. ВнаЧале по формуле (74) вычисляли свободный объем между
кусками кокса для'п(1лучеlпlых классов, затем строили rрафик ero зави-
симоdти от среднеrо диаметра кусков кокса. ПополучеlПlая кривая пред-
ставлена на рис. 40. Анализ кривой
показал, что она может быть выра-
жена приближеlПlО через уравнение
параболы виДа
V =8d 2 +9 00
О,п п '
16
';;;'
1+
'11:>"
IZ
t .
.
10
"
c:s
о
2 + 6 8 10
Среонш; OllgMeтp? СМ
88
(104)
rдe v о п удельный объем свобод-
,
ных межкусковых промежутков в
коксе п-ноrо класса, cM 3 /Kr; а п
· диаметр кусков кокса п-ноrо клас-
са, см.
Рис. 40. Влияние размера кусков кок- .
са на объем межкусковых проме.
ЖУТКQВ в ero иаСЫШfQI!: м!!ссе
Общий объем межкусковых промежутков v п тем больше, чем значи-
тельнее масса кокса. Поэтому ,
Jl == V о' =: (8d 2 + 900 ) 0'
п О, ппп п'
(105)
rде o выход кокса 1rHOrO класса, Kr.
При наименее плотной укладке шаров доля свободноrо объема в этоМ
фиктивном rpYHTe равна 0,476. Следовательно, доля объема, занимаемоrо
материалом фиктивноrо rpyнra, сосrавит 0,524.
Объем, занимаемый материалом кокса последующеrо класса р м ( п 1)'
u ,
прямо пропорционален ero массе и доле, занимаемои им в реальном rpYH-
те. Последняя уменьшится по сравнению с идеальным фиктивныM rpYH-
том в (0,476 : (8 + 900) раз., Отсюда' удельный'-объем, занимаемый ма-
териалом в реальном rpyнre, равен
0,476 0,25
PO,M,(п 1)=:0,524( 8d 2 +900 )== 8d 2 +900 (106)
п п
Общий объем, занимаемый материалом в реалЫ:lOм rpyнre, пропорци-
.. .
онален массе материала, следовательно:
V =: 0,250' (п l)
м, (п 1) 8(f2 + 900
п
( 107)
Подставим значения VпИVм,(п 1) из уравнений (105) и (107) вурав-
нение (103), получим ,
250 (п 1)
р'=: [(8d2+9OO)o' ]. (108)
п п 8d 2 + 9
п
При выражении выхода классов в процентах по массе получим
250 (п 1)
0,08d + 9
rде V удельный объем межкусковых промежутков, cM 3 /Kr; d сред-
ний диаметр кусков, см; оп выход класса кокса с наибольшим разме-
ром кусков, %; о (" 1) выход последующеrо класса кокса с меньшим
размером кусков, %. "
Формула (109) является основной для вычисления удельноrо объема
межкусковыx промежуrков по данным ситовоrо анализа.
Чтобы найти объем в м 3 /м 3 (безразмерный},необходимо знать насып-
ную IUIOтность кокса.
Torдa
V =: [ (0,08d + 9)Оп
] ,
(109)
ро == Р'У н , '
3 / 3 3 /
сде.р о И V объем межкусковых промежутков, см см и см Kr.
(110)
89
PJIД исследователей при расчете относительноrо объема межкусковых
. I
промежутков вместо выходов классов пользовались средним размером
кусков.
Б .А.Захаров и А.В.Фрост [7]. для расчета приводят выражение
Vo O,222d 0,252. (111)
В табл. 52 приведены некоторые сравнительные данные, полученные
по этим формулам. . .
СледУет цодчеркнуть, что формулами, выведенными на основе принци-
па последовательноrо заполнения промежутков, например формулами
(103) и (109), можно пользоваться прям;о в том случае, если первая раз-
ность имеет положительное значение. В. противном случае значение а п
целесообразнее прибавлять к значению aп 1 и начинать вычисление объема
свободных промежутков со второй разности. В качестве примера опреде-
лим вид формулы (109) для случая рассева кокса через сита со сторонами
отверстий 10,25,40,60 и 80 мм и со средними диаметрами кусков клас-
сов 5; 17,5; 32,5; 50; 70 и 90 мм. В данном случае формула (109) прини-
мает вид, см Э /Kr:
2 25a60 80 2
V == [ (0,08d>80 + 9)а>80 2 ]+ [(0,08d60 80 + 9)a60 80
O,08d>80 + 9
25a40 110 25aH 40
. ] +[ (0,08d 0 60 + 9)a40 0 +
O,08d:o 80 9 O,08d:o 60 +9
2 25а l O 2I 2
+ [(0,08d25 40+9)a25 40 2 ] +[(0,08dl0 25+9) Х
. O,08d 2s 40 + 9
25aO 1 о 2
Xa. ' ] + (O,08do 10 + 9)ao 10 == (15,47а >80
10 25 008d 2 +9
, I О 2 I
f
1,61a60 80) + (12,92 a60 80 1,93a40 60) + (11,OOa40 60
2,54a25 40) + (9,84a25 40 2,27al0 25) + (9,2Sal0 25 270ao 10)1-
+ 9,02ao 10 IS,Sa > 80 + 11,3a60 80 + 9,la40 60 + 7,6a25 40 +
+ 6,7al0 25 +6,3aO 10'
(112)
При указанном КОМlШекте сит все разности, находящиеся в квадратных
скобках, бьmи положительными. Для ускорения расчетов по формуле
(112) значения произведений зтой формулы можно брать из табл. S3 SS.
Формула справедлива для дaннoro КОМlШекта сит. Подобным образом
можно вывести формулу для случая рассева кокса через любой КОМlШект
сит.
90
Табица 52. Объем межкусковых промежутков Vci (M3/M3 ,
вьtЧИСЛеивый по средним. размерам кусков материала .
Размер Объем промежутков
кусков d cp '
кокса, мм опытные по формуле по Сыскову
мм данные (111)
( 84) v. V o =
с.} /Kr = 0,540 V
29,6Х25,8Х18 24,5 0,532 0,497 938 0,500
35,6Х28,8ХI8 27,5 0,535' 0,521 960 0,518
47,6Х41,5Х33,4 40,8 0,545 0.563 1033 0.558
52.0Х40.3Х35.5 42.6 0,560 0.568 1045 0.564
В табл. S6 автор приводит данные. показывающие хорошую сходимость
значений v . вычисле IХ по кажущейся и насьmнОЙ,IVI0ТНОСТJlМ и по дан-
ным ситовоrо анализа [формула (109)]. Данные подтверждают достаточ-
ную практическую точность подсчета объема межкусковых промежутков
по результатам ситовоrо анализа.
В формулу (109) не введен поправочный коэффициент на...характер
разрушающих усилий. Допустимость зтоrо при сравнительных подсчетах.
Таблица 53. Вспомоrатет.И8JI таблица дли въiчиспеиu объема
межкусковых npoмежутков в коксе классов> 80 (Х 15,5)
Выход клаl<СОВ, %
целые доли
О 1 2 3 4 5 6 7 8 9
О О 2 3 5 6 8 9 11 12 14
1 16 18 19 20 22 23 25 26 28 23
2 31 33 34 36 37 39 40 4Z 43 45
3 47 48 50 51 53 54 56 57 59 60
4' 62 64 65 67 68 70 71 73 74 76
5 . 78 79 81 82 83 85 87 88 90 91
6 93 95 96 98 99 101 102 104 165 107
7 109 110 112 113 115 116 118 119 121 122
8 124 126 127 129 130 132 133 . 135 136 138
9 140 141 143 144 146 148 149 150 152 153
10 155 157 158 160 161 163 164 166 168 169
11 171 172 174 176 177 178 180 181 183 184 .
12 186 188 189 191 192 194 195 197 198 200
13 202 203 205 206 208 209 211 2i2 214 215
14 217 219 220 222 223 225 226 228 229 231
15 233 234 236 237 239 240 242, 243 245 246
16. 248 250 251 253 254 256 257 259 260 262
17 264 265 267 268 270 271 273 274 276 277
18 279 281 282 284 285 287 288 290 291 293
19 295 296 298 299 301 302 304 305 307 308
91
Таблица 54. ВспомоrателЬJWI .:)
таблица дли вычисленив объема межкусковых промежутков
в коксе классов 6 80 и 40 60 мм
ВЫХОД классов, %
це- ДОЛИ 8 ::' ДОЛИ
пые
О 2 4 6 О 2 4 6 8
Класс 60 80 мм Х 11,3
О О 2 5 7 9 20 226 228 231 233 235
1 11 14 16 18 20 21 237 240 242 244 246
2 23 25 27 29 32 22 249 251 253 255 258
3 34 36 38 41 43 23 260 262 264 267 269
4 45 47 50 52 54 24 271 273 276 278 280
5 57 59 61 6З" 66 х5 283 285 287 289 292
'6 68 70 72 75 77 26 294 296 298 301 303
7 79 81 84 86 88 27 305 307 310 312 314
8 90 93 95 97 99 28 316 3 19 321 323 325
9 102 104 106 108 111 29 328 зз0 332 334 337
10 113 115 118 120 122 30 339- 341 344 347 348
11 124 127 129 131 133 31 350 353 355 357 359
12 136 138 140 142 145 32 362 364 366 368 371
13 147 149 151 154 156 33 373 375 377 380 382
14 158 160 163 165 167 .34 384 386 389 391 393
15 170 172 174 176 179 35 396 398 400 402 405
16 181' 183 185 188 190 36 407 409 411 414 416
17 192 194 197 199 201 37 418 420 423 425 427
18 203 206 208 210 212 38 429 432 434 436 438
19 215 217 219 221 224 39 441 443 445 447 449
Класс 40 60 Х 9,1
О О 2 4 6 8 20 182 184 186 187 ' 189
1 9 11. 13 15 16 21 191 193 195 197 198
2 18 20 22 24 25 22 200 202 204 206 207
3 27 29 31 33 35 23 209 211 213 215 217
4 36 38 40 42 44 24 218 220 222 224 226
5 45 47 51 51 53 25 228 229 231 234 235
6 55 56 58 60 62 26 237 238 240 242 .244
7 64 66 67 69 71 27 246 248 249 251 253
8 73 75 76 78 80 28 255 257 258 ,260 262 "
9 82 84 86 87 89 29 264 266 268 269 271
10 91 93 95 96 98 30 273 275 277 278 280
11 100 102 104 106 106 31 282 284 286 288 289
12 109 111 113 115 116 32 291 293 295 297 298
13 118 120 122 124 126 33 300 302 304 306 308
14 127 129 131 133 135 34 309 311 313 315 317
15 137 138 140 142 144 35 319 320 322 324 326 .
16 146 147 149 151 153 36 328 329 331 333 335
17 155 157 158 160 162 37 337 339 340 342 344
18 164 166 167 169 171 38 346 348 349 351 353
19 173 175 177 178 180 39 355 357 360 362 362
92
ТаблuЦQ 55. 8спомоrательнаи таблица дли вычислеиИJI объема
межкусковых промежутков в коксе классов < 40 мм
Выходы классов. %
це- доли =, доли
лые
О 2 4 6 8 О 2 4 6 8
Класс 25 40 мм Х 7,6
О О 2 3 5 6 10 76 78 79 81 82
1 8 9 11 12 14 11 84 85 87 88 90
2 15 17 18 20 21 12 91 93 94 96 97
3 23 24 26 27 29 13 99 100 102 103 105
4 30 32 33 35 36 14 106 108 109 110 112
5 38 40 41 43 44 15 114 116 117 119 120
6 46 47 49 50 52 16 122 123 125 126 128
7 53 55 56 58 59 17 129 131 Ч 2 134 135
8 61 62 64 65 67 18 137 138 140 141 143
9 69 70 . 71 73 74 19 144 146 147 149 150
Класс 10 25 мм х 6,8
О О . 2 3 5 6 5 34 35 36 38 39
1 7 8 10 11 12 6 40 42 43 44 45
2 13 15 16 17 19 7 47 48 50 51 52
3 20 21 23 24 25 8 54 55 56 58 59
4 27 28 29. 31 32 9 60 62 63 64 66
Класс o 1 О мм Х 6,3
О О 1 3 4 5 8 52 53 54 55 57
1 6 8 9 10 11 9 58 59 60 61 62
2 13 15 18 12 12 10 63 64 66 67 68
3 20 21 23 24 25 11 69 71 72 73 74
4 26 28 29 30 32 12 76 77 78 79 81
5 33 34 35 37 38 13 82 83 84 86 87
6 39 40 42 43 44 14 88 89 91 92 93
7 .45 47 48 50 50 15 95 96 97 98 100
ТаблuЦQ 56. Сопоставлеиие опытных
и расчетных объеМов межкусковых промежутков
rранулометрический состав, %, Плотность, v,
по классам, мм кr/м З см З /Kr
Кокс,
смеси >80 60 80 40 2S lS 1(),-, S 10 ().-.S кажу Ha опыт- рас-
60 40 2S lS щаиси сып- ные чет-
иая дан- ные
ные Да&-
ные
Смеси:
искусС'1'- 50 50 1048 439 1234 1356
венные 50 50 1048 484 1114 1100
50 50 1048 474 1156 1133
10 30 30 30 1048 495 1068 993
93
Продолжение табл. 56;
rраиулометрический состав. % ПЛ011l0СТЬ. V,
по классам, мм Kr/M 1 CM1/Kr
КОКС
>80 60 80 40 25 15 IO 5 IO 5 кажу- нa опыт- рас-
60 40 25 15 IЦ8JICII сып- ные чет-
Hall дан- ные
иые дaн
ные
Смеси:
соответ- 21 29 38 12 1048 484 1114 1087
ствующие 24 37 30 9 1048 474 1156 1153
по rpaнy- 46 33 17 4 1048 461 1216 1169
. лометри-
ческому
составу
коксам
ОПЫТНЫХ
ШIaВок
на ММК
Кокс заводов:
ММК 100 1048 410 1488 1548
100 1048 440 1315 1291
100 1048 467 1170 1100
100 1048 517 982 980
100 1048 554 854 932
100 1048 539 995 916
100 1048 540 989 ,907
100 1048 535 908 902
3апОРОЖСКQrо
коксохими-
ческоrо
после 100
оборотов
барабана 21,0 33.5 22.8 14.0 1.8 0,72 1,90 4,28 1090 440 1165 1098
,после 250
оборотов
барабана 10,1 27.6 30.8 18.3 2,4 1,07 0,88 8,85 1090 470 1017 965
как это видно из табл. 57, следует из сопоставления опытных и вычис-
ленных значений v для отдельных классов кокса. Данные табл. 57 указы-
вают на большое различие в размерах и форме кусков, что подтверждает
даже в этом случае достаточную точность и практическую цеюlOСТЬ метода
определения объема межкусковых промежутков по ero rранулометричес-
кому составу. Последнее обстоятельство позволяет использовать формулу
(109) ДЛЯ расчета показателей качества кокса. По мере развития reoMeT-
рических представлений о реальном rpYНTe и накопления необходимых
экспериментальных данных уравнение (109) можно уточнить.
Ниже приведены выражения для расчета v по общей формуле (109)
в случае применения различных. комплектов сит для рассева кокса. При
94
расЧете v l1дя классов кокса> 80 ММ, М4 О, остатка кокса в большом ко-
лосниковом барабане, класса> 25 мм в подбарабаниом продукте и М 25
средние размеры кусков приняты равными соответственно 90, 70, 62,
30 и 60 мм.
Для сит с отверстиями 80, 60, 40 и 25 мм
v == 15,5а >80 + 11,3a60 80 + 9.1a40 60 + 7,6а 2S 40 + 6.6а 0 2S' (113)
Для сит 80, 40 и 25 мм
v == 15.5 а>80 + 10.3a40 80 + 7,6aH 40 + 6,5ao 2S'
При испытании кокса в большом колосниковом барабане
v == 12,lа ост + 7,6а>н + 6,9al0 2S + 6,3ao 10' (115)
При испытании кокса в малом барабане и рассеве на ситах 40 и 10 мм
(114)
v == 12,9М 40 + 7.6 (100 .м40 Mlo) + 6,6М 10 . (116)
При испытании в малом барабане и применении сит 25 и 10 мм
" .
v == 11.9М 25 +7,2(100 M25 MI0) +6,3М 10 .
( 117)
Представив условно объем свободных межкусковых промежутков в
виде куба со стороной можно найти ero сечение:
I З
F == V2 , (118)
rAe F )(СИвое удельное сечение
каналов l1дя ПРОХdда rаза, cM 2 /Kr;
v ,удельный объем межкусковых
промежутков, см З /Kr.
Более rрубой хараКтеристикой
живоrо сечения каналов в насыпной
массе кокса является равномер-
ность распределения кусков кокса
по размеру. Однако ЭТа характерис-
тика блаrодаря простоте определе-
ния получила весьма широкое расп-
\ ространение.
При оценке свойств кокса по
данным rранулометрическоrо сос-
тава приходится одновременно
пользоваться данными о выходе
классов кокса. Роль этих показ&-
телей в отношении поведения кокса
в доменном процессе оценивается
Каждым специалистом субъектив-
Но, вследствие чеrо появились по-
пытки их обобщения. И.Н.Никола-
Таблица 57. Объемы межкусковых про-
межутков, вычисленные по разным
методам
НаСЫIDIаи
плоТнОСТЬ ., v . смЗ /Kr
кr/м З
:2 111 , по плот-
:2 = .. о
.i НОСТИМ
u ;8; !ii::
:.= :5 ... 1=: \о U :S: .. !
о Ia' =
:.=
U :2\O ;
:i! 1=: ...
О О 8
.1=: a:2 t['" о
11: U О О t[u tI u
О 111 0111. :S: :S:
tI.g c
>80 417 471 1548 1400 1126
60 80 436 495 1292 1290 1020
40 60 464. 508 1100 1160 970
25 40 502 534 985 990 870
· Данные И.М.Лаэовскоrо и Н.А.По-
пова (БУХИН) . КаЖУЩУЮСII ПЛотность
при расчетах ПРIDIИМали равной еДlUlице.
95
ев и 1l.А..щукин предложили следующий коэффициент распределеНШl
кокса по размеру кусков:
Кр == a40 801(a >80 +a25 40)' (119)
Наблюдения показали, что с повышением значения коэффициента про-
изводительность домеЮIЫХ печей возрастает.
Более точно отклонение размеров кусков кокса от среднеrо значения
оценивается через показатель, принятый в математической статистике
среднек вцдратичноеотклон ение:
о' == J I:(d п d cp )2 aп
100
(120)
в этом случае показатель неравномерности можно оценить через коэф-
фициент вариации Кв: .
КВ == (o'/d cp ) 100.
rИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ НАСЫШIЫХ МАСС
КУСКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
(121)
И.А.Соколов средний размер кусков d cp определял по известной.
формуле (93) . fидравлическое сопротивление бьmо определено при
начальном давлении 2500 па (рис. 41). Из рис. 41 видно, что rазопрони-
цаемость резко снижается с уменьшением размера кусков до < 20 мм.
Подобные же данные бьmи получены М.А.lUaповаловым, который опре-
делял средmiй диаметр кусков по средней поверхности, наХодимой в
свою очередь делением общей поверхности на число кусков. По
данным [84], сопротивление скрубберных насадок можно рассчитать по
формуле
f'
дР=
2w '}'r
(122) .
dэF; g
rдe {. общий безразмерный коэффициент трения, обусловлеlПlЫЙ суже-
нием и расширением каналов; F а среднее живое сечение насадки, при-
пятое [84] paвНbIM свободному объему; d э эквивалентный диаметр.
Н.М.Жаворонков эа величину rидравлическоrо радиуса принимает OT
ношение сtюбодноrо объема Vo к поверхности насадки:
'r == Vo/S.
(123)
Таким образом, эквивалентный диаметр d э в данном случае вычисля-
ется по формуле
d э = 4vo/S == 4'f'
(124)
Следует отметить, что в отличие от С.С.Фурнэса Н.М.Жаворонков
полаrает, что среднее живое сечение' эквивалентно всему свободному
96
10 zo JO
d cpl "''''
70 200 500 2000 10000
Не
Рис. 42. Влияние числа Re на коэффи-
циент трения f I .
JQ
zo
z
......
10
1
Рис. 41. Потеря rидравлическоrо сопро-
тивления АР насышlOЙ массы кокса с
увеличением размера ero кусков
объему насадки. ОН отмечает турбулентный характер rазовоrо потока в
скрубберах «уже при небольшом значении числа Рейнольдса. Общий ко-
эффициент сопротивления f' зависит от числа Рейнольдса. Эта зависи-
мость представлена на рис. 42. Пользуясь этим rрафиком, можно вычис-
лять коэффициент f'. Из рис. 42 видно, что турбулентный режим насту-
пает при Re,l близком к 40. После наcтyrтения турбулентноrо режима
значение f' уже сравнительно мало изменяется в зависимости от числа
Re. Н.М.Жаворонков указывает, что при Re > 7000 значения общеrо
коэффициентаf' уже не зависят от числа Re.
Основным уравнением в rидравлике l1дя расчета потери rидpавличе-
CKoro сопротивления на преодоление силы трения является уравнение
Дарси Вейсбаха [7]. в американской литературе оно именуется уравне-
нием Фаннинrа:
АРб = [(л'l)/d э ][ (",2'Y r )/2g],
(125)
rAe АР б потери rидравлическоrо сопротивления на преодоление трения;
л' коэффициент трения.
Насъmная масса кокса является искусственным. фактором,
создающим турбулентность потока. Указанное позволяет без большой
поrрешности принять ко фициент трения rазов о поверхности кокса в
.доменных печах постоянным, что делает возможиым рассчитьmать кри-
терий rидравлическоrо подобия по свойствам насьmной массы кокса
[см. уравнение (12)].
Проницаемость оЬычно рассчитывают на основании модели фиктив-
Horo rpYНTa, состоящей из шаров одинаковоrо диаметра. Это требует
нахождения эквивалентноrо диаметра, вычисление KOToporo l1дя кусков
разноrо размера сопряжено с некоторыми условностями, Эти условности
MOryT быть частично YCTpaнe!lbl, если rазопр ницаемость рассчитывать не
97
А
D
с
Рис. 43. Физическая модель послойиоrо фиктивноro rpyнтa
по ЭКВlIвалентному диаметру. а по ДaIOlЫМ расчета rидравлическоrо соп.
ротивления через длину. периметр и живое сечение каналов. Такой расчет
уже нельзя сделать на основании имеющейся модели фиктивноrо rpYНTa,
Для этоrо необходима модель. представлеЮIаЯ также шарами. но различ-
Horo диаметра. Математический расчет подобной модели возможен в том
случае. если шары в ней разделены на классы. расположеЮIые слоями
Apyr на ApyroM (рис. 43) .
Как видно из рис. 43. модель представляет собой куб массой 1 Kr ИЛИ
объемом 1 м 3 . состоящий из шаров разноrо диаметра в количествах.
имитирующих реальный rранулометрический состав.
Параметры 'Этих моделей леrко определить по их построению. В табл.58
приведены основные параметры моделей. выраженные через AaIolыIe сито-
Boro анализа. средний размер кусков классов (м). их выход (%). ка-
жущуюся и насыпную плотности (кr/м Э ) и насыпной объем (мЭ/кr).
. ПриведеlШЫХ данных достаточно для Toro. чтобы вычислить периметр.
длину и IDIОЩадь поперечноrо сечения каналов насыпной массы кусковых
материалов. За периметр каналов для прохода rазов принят периметр ша
ров. попадающих в раЗрез модели в' результате ее пересечения верти-
кальной IDl0СКОСТЬЮ. например IDl0СКОСТЬЮ ABCD (см. рис. 43). Обозна
чив периметр через Р и придерживаясь обозначений табл, 58. имеем:
р == 7Тdпв' ' (126)
Заменив "в ero значением из табл. 58 для модели массой 1 Kr. получим
р == (O.06a'/d'YK)'Yl 3. Первый множитель равенства (в скобках) пред
ставляет собой поверхность шаров S [см. выражение (65)]. выражеШIYЮ
в квадратных метрах на 1 Kr кокса.
ПрШlЯВ кажущуюся плотность для различных Классов кусковых ма-
териалов постоянной. получим
р== s 'у 1 3.
98
(127)
ТаблuЦQ 58. Характеристики поспоiиых моделеi
Параметр
Формула дли моделей
массой 1 Kr
объемом 1 м 3
Длина ребра куба, м
Плоuiaдъ основания куба S, м 2
Объем куба, м 3
Масса куба, кr
Масса отдельных классов
Количество шаров в отдельных клас-
сахn
Количество шаров, укладывающихся
вдоль ребра куба по rориэоитали n'
КОШfчество шаров в roриэоитальном
монослое 'т
Количество шаров, укладывающихся
по вертикальиQ.МУ ребру n"
Количество шаров, попадающих в
сечение куба вертикальной плос-
KOC'l1dO "в ':.
=i/
! l/itt
J1, .
l Н
О,Оlа
О,06а/ (1I'd 3 ')'к)
1/а')' :/,,3
1/ (а 2 ')'2/3)
н
n 0,06 а')'2l. з
E............... E
n r 11' а'У к
. n 0,06 a /3
E = E
n' 11' a2 K
1
1
1
б lа 'Ун
(О,06а')'н) / (1I'd' 'Ук)
1/а
1/а 2
n 0,06 а')'н
E = E
'т 11' а'У к
n 0,06 а'У н
E = E
п' 11' а 2 ')'к
Проведя подобный расчет для модеци куба объемом 1 м З .) найдем пери-
метр каналов на единицу ruЮЩади ero сечения:
РО == 8'У н . '(128)
Из выражений (127) и (128) следует;что периметр каналов для прохо
да rазов в насыпной массе кусковых материалов при принятой автором
модели вполне определяется поверхностью кусков и насыпной IUIOT-
ностью материалов. 3а длину каналов принита суммарная ша полу-
окружностей шаров (кусков кокса), которые омьmаются молекулами
rаза при их движении от нижнеrо основания нашей модели к верхнему.
На рис. 43 такое движение молекулы rаза представлено в виде линии
EG. ДЛина EG, соrласно определению автора, будет равна длине каналов 1.
равной произведению числа шаров каждOl"О класса на длину их полу-
окружностей. Таким "образом, для 1 можно записать выражение
1 == 1; [ ( пdn") 12]. (129)
Подставив в это выражение значение "' из табл. S8 для модели куба
массой 1 Kr, получим
1 == 3'У:/ 3 /'У к ' ,
Проведя аналоrичный расчет для модели куба объемом 1
дем длину каналов для 1 м BblCOTl1I слоя насыIПIOЙ массы:
10 == 'YH/'YK' (131)
Из, этих выражений видно, что длина каналов совершеюlO не зависит
от размеров кусков, а определяется 1UI0тностью укладки и величиной
отношения наСЫIПlOй 1UI0тности к кажущейся 1UI0тности.
Площадь поперечноrо сечения каналов (или их живое сечение) может
(130)
м З , най-
99
быть охарактеризована по величине объема свободных промежутков v
или же вычислена при помощи нашей модели. Н.М.Жаворонков [84] при-
нимает за WIOщадь живоrо сечения объем межкусковых промежутков
для насадки в виде куба. В этом случае объем промежутков ЛY1fi.Ilе опреде-
лить как WIOщадь сечения куба, равную площади ero основавия v 2J 3-.
Доля живоro сечения в общем потоке F о может бьпь определена делени-
ем F на площадь поперечноrо сечения каналов Bcero потока. Для модели
куба массой 1 Kr площадь ее основания равна v 2 / 3 . Отсюда для доли жи-
Boro сечения, выраженной через объем промежутков F О, V' имеем
F о, v == [v / (v i:: v к) ] 2/3. (132)
Реuшм подобную задачу для модели куба (см. рис. 43) '. За площадь
живоrо сечения мод ли примем площадь просветов между шарами, кото-
рые (просветы) имеются при сечении модели,перпендикулярном основа-
нию. В этом случае для куба массой 1 Kr площадь живоrо сечения будет
равна
1 1rd 2 п
F'== 1: n' .
",2/1 4 п
I н r
Подставив в зто выражение вместо п, п' и 1lr их значения из табл. S8 и
ПрШlяв 1:0' == 100, получимF' == ('У к 1,S'Y H )/ ('У к 'Y2 3).
Для куба объемом 1 м Э определим долю живоrо сечения в обще,м сече-
нии потока F о. Численно она равна площади свободноrо сечения для про-
хода rазов., м 2 /м 2 сечения:
Р& == ('У к 1,S'Y H )/'Yi<' (133)
Отсюда видно, что площадь живоro сечения модели зависит от величи-
ны насыпной и кажущейся плотностей. При отношении 'Ун/'У к == 2/3 значе-
ние F для модели равно нулю и насыпная масса будет совершенно rазо-
непроницаемой. Это состояние соответствует осуществлению "rидравли-
ческоrо затвора" в процессе разрушения кокса, экспериментально наб-
людаемоrо А.С.Бруком и др. [20].
Для установления применимости модели послойноrо фиктивноrо rpyн-
та бьта поставлена экспериментальная работа. Значения Р о, 10 и F о опре-
деляли опытным путем по аНI1шифам насыпных масс и сопоставляли с
расчетными данными, полученными на основе предложенной модели. Для
изrотовления анитифов кокс фракции 4Q......60 мм в цилиндрах диаметром
188 и 320 мм и фракции 2S 40 мм в цилиндре диаметром 188 мм (27
lWIифов) заливали rипсом. С анптифов затвердевшей массы снимали ко-
пии на кальке, по которым замеряли rидравлические характеристики.
РаЗРЬJхленность кусковых материалов определялась у стен сосудов и в
насыmюй массе кокса. В дальнейш м при обмерах не учитьшали края
йНптифов ШИрШlой 25 мм для фракции 25 40 мм и 40 мм для фрак-
ШIИ 4Q......60 мм. Рt:зулыаты определения доли живоrо сечения для цент-
ральной (140 мм) и краевой частей по высоте цилиндра приведены в
табл. 59, из которой видно, что ДЛШlа каналов не зависит от высоты се-
чения насыпной массы, параллельноrо дну ЦИJIШlДра.
Из приведенных данных слеДует, что цешральная часть насыпной мао-
100
сы кокса не имеет существенных различий в характере расположения кус-
ков в rоризонтальном и. вертикальном направлениях. Поэтому в данном
эксперименте длину каналов определяли на aнuтифах, полученных путем
rоризонтальных разрезов цилиндра. Замер производили для трех вариан-
тов путей rаза (рис. 44). Из табл. 60 следует, что для aнuтифов кокса
класса 60 мм средние эначеция rидравличес их характеристик qoc-
тавляли:
.22
10 == 1,22 м/м; РО == 54',5 м /м 2 ; F 0== 0,479 м /м .
Данные измерений rидравлических характеристик насьшной массы
кокса класса 40-----60 мм по аншлифу большоrо цилиндра приведены в
табл. 61, из которой следует, что длина, периметр и живое сечение каналов
равны:
10== 1,25м/м;'Ро == 56,1 м/м2; ро== 0,495м 2 /м 2 .
Из данных табл. 62 следует, что 10 == 1,21 м/м; РО == 83,2м/м2 иF о ==
== 0,308 м 2 /м 2 .. .
fидравлические характеристики модели послойноrо rpyнтa вычисляли
с помощыfl выражений (127), (130) и (131) по данным ситовоrо анализа,
насыпной и кажущейся плотностей кокса. Поверхность кусков вычисля-
ли по приближенной формуле при допущении, что они имеют правильную
форму:
S 6.1O S "1;а/а,
(134)
Таблица 59. ПЛощадь живоrо сечения
межкусковых npoмежутков в аишлифах
кокса класса 40 60 мм
'" ПЛощадь живоrо сечения
а
... ::Е
о :2 lo 4 м 2 % к общему
11:
::1: '" сеченlUO
ii с:>.
r; ; ' ::1: .::1:
О '"
; ' ::1: '" :с = о ::1: 0-&
'::1: ::1: 0-& t 111 ...
t .. u ... ::1:
О ... I '" '" .. 1::
О с:>.'" gj с:>.'" D' а
u ... D' ... 11'
:iI 5 . &11' 5 ;
C:Q ::1' :с :.: ::1'
70 60 78 137 39 61 49
115 62 97 159 41 71 57
155 95 100 195 63 79 70
184 82 94 176 54 75 63
212 79 92 170 52 73 61
245 72 107 179 48 85 64
297 66 89 155 43 71 56
330 71 88 159 46 70 57
359 75 106 182 50 85 65
390 65 87 152 43 69 55
445 83 72 155 55 57 56
Таблица 60. rидравлические характерис-
тики аишлифов кокса
фракции 40 60 мм (диаметр цилиндра
1,88 мм)
Длина КaJlВЛОВ, Пери-
10 2 м, по метр
вариантам пути rазов кана-
ПЛощадь
попереч-
иоrо се-
лов, чения ка-
lo 2;" нвлов,
10 4 ;"2
1
3
2
14
15
19
16
20
15
16
18
18
16
18
17
19
17
16
16
20
18
17
19
21
17
16
60
62
95
83
79
72
66
71
75
65
83
73,6
85
81
69
72
89
103
71
93
92
80
82
83,8
20
19
14
16
17
16
19
15
18
15
15
Сред-
нее
При м е ч а и и е. Длину каналов оп-
ределяли по результатам 33 измерений.
остальные naраметры по результатам
11 измерений.
101
rAe а ВЫХОД кокса, %; d средний размер кусков кокса, мм; S по-
верхность кусков, M2/Kf. В данном случае средние размеры кусков Д)lЯ
классов 25 40 и 4Q.-..60 мм соответственно равны 0,0325 и 0,05 м; 1:а ==
== 100 %, поверхности Д)lЯ классов 4(}......60 и 25 40 мм соответственно рав-
ны 0,183 и 0,120 M 2 /Kr.
Кажущуюся IШ0ТНОСТЬ определяли по массе и объему кусков кокса
методом их поrружения в мерный цилJШJiр с ВОДОЙ. При определении на-
СЫIПIОЙ плотности бьта введена поправ-
ка на разрыхленность кокса у поверхнос-
тей контейнеров. ХарактеРJlСТИКИ цилинд-
ров и исходные экспеРJlМентальные дан-
1 ные для вычисления плотностей приведе-
ны в табл. 63.
Рис. 44. Схема путей движеНИJI I'aЗОВ через
иасыIШyIO массу кокса
При сопоставлении значений насыIПIЫХ IШотностей, полученных с поп-
равкой на избыточный объем и без нее, выявляется их значительная раз-
ница 24 и 25 Kr/M 3 соответственно для сосудов диаметром 320 и 188 мм
и классов кокса 4Q.-..60 и'25 40 мм, Т.е. при определении насыIПIОЙ плот-
ности обычным способом результат оказьшается занижениым примерно
на 6 %. Поэтому внесение поправки
на избыточную разрыхленностъ у
стен при пользованlЩ сосудами
сравнительно небольших размеров
было совершенно необходимым
(табл. 64) .
Табаица 61. I'идрaв.nические характе-
рветики аншлифов фракции кокса
40---60 мм (диаметр ЦВJIИИДPа 320 мм)
Дл1aIа каналОВ,
!0 2 м,
по вариантам'
nyТII rазов
Пери-
метр
кана-
ЛОВ,
м
1
2
3
29
30
30
33
29
28
29
33 I
28
30
Сред-
нее
При м е ч а н и е. Длину каналов оп-
редeлJlЛИ. по результатам 30 измерений,
остальные параметры по результатм 10
измерений.
29
33
31
34
27
33
27
28
28
30
29,9
2,71
2,49
2,56
2,44
2,85
2,28
2,50
2,45
2,51
2,59
253,8
30
29
28
32
30
27
29
36
28
31
ПЛощадь
попереч-
иоrо се-
чения ка-
налов,
1 0 4 м 2
201
206
180
302
221
226
210
223
214
260'
224,2
102
Тizбаица 62. l'идpaвJlические характерне.
тики иасыIШОЙ массы кокса КJJ8cca
2S 40 мм ДIJJI анШЛИфоВ цилиндра дна-
, метром 190 мм
Длина каналОВ, Пери- ПЛощадь
10 2 м, MeT попереч-
по вариантам кана- иоrо се-
пути rазов лов, чеиия ка-
м калов
1 2 3 4 5 10 4 м 2
15 16 16 18 18 1,44 95
14 15 16 15 16 1,05 58
16 17 18 20 19 1,40 84
15 16 19 14 18 1,37 72
15 16 17 14 16 1,16 93
17 17 16 18 17 1,23 87
Сред- 16,9 128 82
нее
Таблица 63. Условии исJlЫТ8НИJI кокса и значении nлотиостеА
Характеристики Классы, мм
40 60 2S 40
Размеры цилиндров:
диаметр, м . . . . . . . . . . . . . . . , .
высота, м . . . . . . . . , . '.' . . . . . .
объем, м' . . . ; . . . . . . . , . . , ' . .
Навеска кокса, Kr. . . . , . . . . . . . ...
Насыпная: плотность без поправки на
разрыхленность, Kr/M'. . . . . . . . . . . .
. 2
Поверхность стеН цилиндров, м . . . , . .
Избыточный объем промежутков
устеи[поформуле (101»),м' ,.....
НасыlПl8Я lUIотиость С поправкой на раз-
рыхлеЮlОСТЬ [ (по формуле (102») . . . .
0,320
0,490
0,0393
15,15
384
0,653
0,0021
408
0,188
0,492
0,0137
5,90
432'
0,346
0,0008
457
Таблица 64. Сопоставление rидравJJJlЧеских харцстервстик
ДJlR коксов разllЫХ классов
rцдравлическиехарактеристики
иаименование
. условные
. обозиачении
ЕдlUlИЦЫ
изме-
рения
Результаты определении
расчетным
путем
опытным
путем
Класс 40 60.мм
Длина каналов. . . . . . 10 м/м 1,04 1,23
Периметр . . . . , . . . . РО м/м2 49,0 55,3
Площадь поперечиоrо
сечеlПUl.......... Fo м 2 /м 2 0,478 0,478
Класс 25 40.мм
Длина каналов. . . . . , 10 м/м 1,24 1,21
Периметр......... РО м/м 2 84,5 83,2
ПЛощадь поперечиоrо
сечения .......... Fo м 2 /м 2 0,379 0,532
Из приведеНных данных .видно, что при очень большом различии в мето-
диках .определения rидравлических характеристик отклонения в их зна-
чениях не60льшие. Это дает уверенность в практическом применении мо-
дели послойноrо фиктивноrо rpYНTa. .
Критерий rидравлическоrо подобия наСЫlПlЫХ масс кокса удобно вы-
числять по двум характеристикам rранулометрическоrо состава кокса.
Это удельная поверхность кусков S и объем своБодЕыIx Me YCKOBЫX
промежутков V. для этоrо в формулу (12) подставим вместо Р, 1, FиF о
их значения из ВIlIражений (118), (127), (130) и (132). Torдa получим
h
36 S , Р н .
==[1+
(р +р )р' 2 /'.
. к.
+ 1: ] (
Р+Р Н
)4/3.
(135)
V
103
.
Основные формулы для rидравлических характеристик, ВЫЧИСЛЩlНые
по модели кубов послойноrо фиктивноrо ('рунта, сведены в табл. 6S.
Значения критерия h' для различных моделей будут разные, Однако
если пользоваться одной и той же моделью, то одинаковые значения крМ-
терии для этой модели будут соответствовать одинаковым rидравличес-
ким свойствам насьшных масс кусковых материалов. Модель куба объе-'
мом 1 выrодно отличается от модели куба массой 1 Kr тем, что поз-
воляет вычислить удельный критерий подобия rидравлическоrо сопротив-
ления h о, упрощающий общий расчет rидравлическоrо сопротивления На-
сьшных масс известноrо объема (домеююй шихты) . Однако автор не ста-
вил це,"JЬЮ решение последнеrо вопроса, который должен бьпь предметом
специальноrо исследования.
Кажущаяся IШотность обычноrо проиэводствеlПlOrо кокса близка к
единице. Поэтому при приближенных подсчетах в большинстве случаев
прннято 'У1( == 1 кr/дм З , При практической оценке свойств кокса объем
межкусковых промежутков оказалось более удобным выражать в санти-
метрах кубических на килоrрамм кокса, поверхность же кусков в
сантиметрах квадратных на килоrрамм, средний pagMep кусков в сан-
тиметрах и выход классов кокса в процентах. В этом случае характерис-
тики представлаются в виде целых чисел.
, ,Для куба массой 1 Kr фор ла для критерия h' при 'У к == 1 кr/дм З и
при выражении S и v в см 2 И см на 1 Kr кокса имеет вид
V+ 1000 300068
h' == ( )4/3 [ 1 + + 1: ],
V (V + 1000) v;v
априБ == 0,1 и 1: == 1
V + 1000 3008
h' == ( ) 4/3 [2+ v )'
V (v+l000)3 v 2
(136)
Таблица 65. rндравлические характеристики моделей послойноrо фиктивноrо rpyнтa
Характеристика
Куб массой 1 Kr
Характе-
ристика
Куб объемом I м 3
3"12 3 l"1к
8"11/3
V 2/3
10' м
Ро,l/м
3'Уи / 'У к
8'Уи
("11( 1,5'У н >1'У1(
2
38'Уиf('Ук 1,5'У и )
31i8Vl(
(1 + +
(V O,5v K ) (v+vl()
Длина каналов 1, м
Периметр I(аналов
Р,м
Поперечное сечение
F;M2
Pl/F
Критерий подобия
свойств h .
(38 "1и)/ (V '/" "11()
3liSv
( 1 + 1( +Ц) Х
(v+VI()V 2/5
Fo
Pol o lFo
ho
. Х(
V +'v K
)4/3
+ Ц) (
V+VI(
v . 0,5v 1(
)2
V
104
Для выражения критерия подобия rидравлическоrо сопротивлеНИJI в
целых числах принимаем
h == 100h', (137)
v + 1000 4/3 3.104 v + 1000 (138)
rдеh == 2ОО( ) + ( 2 )8.
v v
При А == 200 [(v + 1000)/v ]4/3, (139)
В == 3 . 10 4 /v 2 V + 1000 (140)
получим очень удобное для расчета критерия выражение:
h ==А +В8. (141)
Значения А и В находят по заранее составленной таблице как функции
объема межкусковых промежутков (табл. 66) . Пользование таблицей
позволяет ускорить вычисления.
е'
ТаблuЦll 66. Зна.ении BCnOMOraTeJlЬHЫX ВeJlИЧIDI А Н В,
необходимых ДIJJI нахождеиии криrерии
подобии rидраВJJИ.ескоrо СОПРОТИВJIеиии
v А В v А В v А В
800 590 0,570 940 526 0,422 1080 478 0,330
805 586 0,564 945 524 0,419 1085 477 0,327
810 583 0,558 950 522 0,415 1090 476 0,325
815 580 0,550 955 520 0,411 1095 475 0.323
820 578 0,542 960 518 0,407 1100 474 0,321
825 575 0,536 965 516 0,403 1105 473 0,318
830 572 0,530 970 514 0,398 1110 472 0,315
835 570 0,525 975 512 0,395 1115 470 0,313
840 568 0,520 980 511 0,392 1120 469 0,310
845 566 0,515 985 509 0,389 1125 468 0,305
850 564 0,510 990 508 0,386 1130 467 0,303
855 561 0,505 995 506 0,382 1135 466 0,301
860 558 0,500 1000 504 0,378 1140 465 0,299
65 556 0,494 1005 502 0,375 1145 464 0,297
870 554 0,487 1010 500 0,372 1150 462 0,294
875 552 0,482 1015 498 0,369 1155 461 0,291
880 550 0,476 1020 496 0,366 1160 460 0,289
885 548 0,471 1025 494 0,361 1165 458 0,287
890 546 0,466 1030 493 0,358 1170 456 0,284
895 544 0,461 1035 492 0,355 1175 454 0,282
900 541 0,456 1040 490 0,350 1185 452 0,278
905 539 0,452 1045 489 .0,350 1185 452 0.278
910 537 0,448 1050 488 0,348 1190 451 0,276
915 535 0,443 1055 486 0,345 1195 450 0,274
920 533 0,439 1060 485 0,348 1200 449 0,272
925 531 0,435 1065 483 0,340 1205 447 0,270
930 530 0,430 1070 481 0,337 1210 446 0,268
935 528 0,426 1075 479 0,333 1215 445 0,266
IOS
Оценка rранупометрическоrо состава кокса через коэффициент rазо
проницаемости r' более удобна, чем оценка через критерий подобия rид..
равлическоrо сопротивления.
Для yдo€?cTBa пользования показателем r' условно увеличим ero зна...
чение в 1000 раз:
r == 1(ji r' == (J l/h ) юЗ == 10 4 /1/h (142)
Коэффициеш r является безразмерной величиной, как и критерий h .
Величину r целесообразно находить из заранее составленной таблицы по
значению h (табл. 67) .
Расчет коэффициента rазопроницаемости r проводят в следующем по-
рядке. Вначале определяют удельные поверхности S [по табл. 31 и 32 или
по формуле (60)], объем межкусковых промежутков v [по табл. 53 SS
или же по формуле (112)], затем находят вспомоrательные величины А
и В [по табл. 66 или же по формулам (139) и (140)]. Далее вычисляют
критерий подобия h [по формуле (141)] и коэффициент rазопроница-
емостиr[по табл. 67 или же по формуле (142)],
ТаблUЦll67. Таблица дли иахождеиИJI критерИJI подоБИJI
rидравлическоrосопротивлеиИJI
h r h r h r h r h r
650 392 840 345 1030 312 13l1f 276 1590 250
660 389 845 344 1040 310 1320 275 1600 250
670 386 850 343 1050 308 1330 274 1610 249
680 383 855 342 1060 307 1340 273 1620 248
690 380 860 341 1070 305 1350 272 1630 247
700 377 865 340 1080 304 1360 271 1640 246
710 375 870 339 1090 302 1370 270 1650 245
720 373 875 338 1100 301 080 269 1660 245
730 370 880 337 1110 300 1390 268 1670 244
740 368 885 336 1120 299 1400 267 1689 243
750 365 890 335 1130 297 1410 266 1690 242
755 364 895 334 1140 296 1420 265 1700 242
760 363 900 333 1150 295 1430 264 1710 241
765 362 90S 332 1160 293 1440 263 1720 240
770 361 910 331 1170 292 1450 262 1730 239
775 360 915 330 1180 290 1460 261 1740 239
780 358 920 329 1190 289 1470 260 1750 238
785 357 925 328 1200 288 1480 259 1760 237
790 356 930 327 1210 287 1490 258 1770 237
795 355 940 326 1220 286 1500 258 1780 236
800 353 950 324 1230 285 1510 257 17 0 236
805 352 960 323 1240 284 1520 256 1800 235
810 351 970 321 1250 282 1530 255 1810 235
815 350 980 319 1260 281 1540 254 1820 234
820 349 990 318 1270 280 1550 254 1830 234
825 348 1000 317 1280 279 1560 253 1840 233
830 347 1010 315 1290 218 1570 252 1850 233,
835 346 1020 314 1300 277 1580 251 1860 232
106
Время расчета коэффициеша rазопроницаемости можно значительно
сократить, пользуясь номоrраммами [85] или ЭВМ "Проминь.2"и "Минск.
22" [ 86] .
Расчет rидравлических характеристик по данным ситовоrо анализа
кокса открьшает новые широкие возможности для изучении ero поведе- .
нии в шахтных печах и интенсификации хода печей.
fPАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЕ CocrABLI КОКСА
РЯДА ЗАВОдов И их оЦЕНКА
fранулометрический состав кокса в доменной печи зависит от исход-
Horo ero состава и изменения в процессе !Шавки. Последнее определяется
прочностью кокса. Поэтому необходимо знать обе упомянутые харак-
теристики.
fранулометрический ,состав кокса начинает формироваться в камере
коксовании и далее изменяется под влиянием механических воздействий,
а в доменной печи под ВЛЩlНИем и термических воздействий. В табл, 68
ТаблuЦll 68, rраиУJJОМетрический состав, %. ТOBapнoro кокса
рида заводов Ibra СССР (1916 r.)
Цех,
Заводы бло к
КОКСОХИ
мические:
Авде- 1
евский 11
Бarnеlt-- 1
скиll:
rop-
ловский
Днеп-
ропет-
ровскиll:
Днеп
родэер-
ЖШiскиll:
Еиаки
евскиll:
Жда-
иовский
Запо-
рожскиll:
Маке-
евскиll:
Яси-
новский
Руставскиll:
металлур-
rическиll:
Классы, мм
Характеристики соста"а
>80 60 40 25 0 25 $0' д о , Кр
80 60 40 cM 2 /Kr мм
а' v o , ro
см!! /Kr
10,4
u 11,9
9,3
1,6
5,4
27,6 43,8 17,5
14,1 52,5 28,1
29,2 51,8 11,4
23,0 51,4 16,3
25,6 46,0 19,5
6,2
5,7
28,8 40,9 17,2
4,5
28,1 51,6 13,4
5,4
31,4 52,9
14,0
29,S 38,6 14,4
19,5 53,1 19,2
36,5 35,6 13,0
5,7
26,0 39,3 26,3
8,4
6,5
\
1,8
3,7
2,2
1236 48,6
1459 41,1
1237 48,S
2,7 21,0 1001 321
2,2 20,7 899 287
4,8 16,9 970 315
3,1
1304 46,0 3,3 19,7 970 311
1331 45,0 2,8 18,4 966 307
3,2
2,7
1261 47,6 2,1 20,6 1007 320
2,4
1254 47,8 4,5 15,7 975 315
1188 50,5 6,1 15,1 991 322
1244 48,2 2,4 21,6 1035 327
1318 45,5 2,9 17,0 961 307
1270 47,2 2,9 21,8 1042 327
1013 59,2 2,0 25,9 1139 360
1,9
3,5
2,5
3,0
1,4
107
приведены данные rранулометрическоrо состава товариоrо кокса и ero
обобщенные (комrmексные)'характеристики. К ним отнесены: удельная
поверхность 80. средняя крупность а о . коэффициент равномериости по
. кусковатости (данные П.А.Щукина) Кр. среднеквадратичное отклонение
от среднеrо размера кусков 0'. объем межкусковых промежутков v о.
. . в последней rрафе табл. 68 приведены
значения коэффициента rазопроница-
емости наСЬПIНой массы кокса r о.
по которой, с точки зрения автора,
наиболее полно и в соответствии с
требованиями к качеству кокса харак-
теризуют исходный rранулометричес.
кий состав. Эти характеРJiСТИКИ вы-
числены соответственно по выражени-
ям (82), (66). (119), (120). (113)
и (142).
r q
J80
JfO
JZO
900
1000
Vq, C/1.1fKl
I
50
"01/11'1
+о
1100
Рис. 45. Влияние cpeднero размера кус-
ков d o (о) и объема межкусковых про-
60 межутков у о (Х) на ra.зопроницаемость
наСЫIDIOЙ массы кокса ro
Данные табл. 68 не позволили уcrановить связь между характеристи-
ками Кр. о' и Vo, хотя. казалось бы. все они характеризуют paвHoMepHocrb
кокса по кусковатости. Только влияние объема межкусковых промежут-
ков и среднеrо размера кусков на коэффициент rазопро'ницаемости про-
'является очень отчетливо, что ВИДНО из рис. 45, Отсюда следует, что для
оценки кокса недостаточно знать выход класса o 1 О мм. составляющеrо
около 50 % всей удельной поверхности кокса.
fранулометрический состав кокса некоторых заводов Центра и Восто-
ка СССР приведен в табл. 69, а изменение ero за период 1966----1976 а.
в табл. 70. Из этих данных следует. что кокс восточных заводов крупнее
кокса южных заводов, Крупность кокса зависит как от состава шихты,
так и от режнма коксования. Известно. что с повь шением спекаемости
и скорости коксования (температуры) крупность KOKC снижается. Из
табл. 70 ВИДНО, что с 1970 r. по УССР крупность кокса начала снижаться,
а вместе с ней и rазопроницаемость ero насыпной массы. Это связано
с небольшим увеличением в шихтах для коксования содержания rазовых
уrлей и повышением температуры коксования.
Влияние снижения скороc:rи коксования на rранулометрический состав
кокса ВИДНО изданных r 87], приведе ых в табл. 71.
Через ДР' обозначено rидравлическое сопротивление. рассчитанное по
данным ситовоrо анализа по уравнениям реrрессии. вьшеденным д.А.Муч-
ником и А.И.Трикило [85]:
,
др==- 7,6 0,0520>60 (1 0,0098025--=-40) 0,03040 60 + 0,190< 25.(143)
108
Таблица 69. rранулометрический состав, %, товариоrо кокса
ряда заводов Востока и Центра СССР (1976 r.)
Метал- Блок, Классы, мм Характеристики состава
лурrи- ба-
ческий та- >80 60 80 40 60 2S 40 0 2S 80' d o , о' v S ' ro
завод, рев cM 2 /Kr мм см /Kr
комбинат
Мarнито- 10,3 41,0 41,1 4,4 2,6 1122 53,5 17,6 1050 338
rорский
НИЖН 2 29,5 45,5 20,6 2,6 1,8 1068 56,0 22,0 1189 358
Тarильc-
кИЙ
Челябин- 20,3 37,9 34,6 4,5 2,7 1090 55,0 20,3 1109 350
СКИЙ
Орско- 1 18,0 24,5 40,9 14,2 2,4 1200 50,0 19,3 1052 332
Халилов- 11 14,9 31,6 38,0 12,3 3,2 1204 49,7 21,2 1049 332
СКИЙ
Кузиец- I II 7,8 23,4 57,5 8,5 2,9 1229 48,9 17.0 993 319
кий
Западно- 1 4 12,4 38,8 41,4 5,4 2,0 1061 56.6 17,0 1060 343
Сибирс- 7 С . 7,4 37,1 46,5 7,3 1,7 1125 53,3 16,3 1031 334
кий
Кaparaн- 5 6 8,8 39,2 40,4 8.8 2,8 1178 51,0 19,5 1032 331
ДИНСКНЙ
Черево- 1 2 105 33,4 47,7 5,9 2,4 1155 52,0 18,0 1036 333
вецкий 3 4 7,1 3,0,6 55,1 5,6 1,6 1152 52,1 15,8 1011 328
5 6 20,5 41,0 33,9 2,8 1,5 1020 58,8 18,0 1130 359
Новоли- 1 4 6,3 59,6 27,2 4,6 2,3 1186 50,6 19,3 1070 337
вецкИЙ
в этой же работе приведено уравнение реrрессии для насыпной IDIОТ-
ности 'Y , KOTOp иноrда применяется как показатель разрыхлеюlOСТИ
насыпной массы кокса:
'Y :=: 420,6 l,71al0 40 o,039a>60,a40 60 O,02319a40 60a2s 4o +
+ o,02879a40 60 а< 2S + 0,1047a25 40 а<25" (144)
Из приведенных в табл.71 данных следует, что коэффициент rазопрони-
цаемости и;зменяется соответствеюlO показателю rидравлическоro сопро-
тивления насьшной массы кокса.
В табл. 72 приведены среднемесячные данные из 160 определений сра-
нулометрических составов проб кокса- Макеевскосо металлурrическоrо
завода, отобранных с разных мест при перемещении кокса в доменный
цех [7] . Из этих данных видно, что по мере продвижения в домеlUlый цех
кокс становится мельче и исходная rазопроницаемость есо насьппlOЙ мас-
сы значительно снижается (с 302 До 282). При отсеве кокса класса
< 2S ммв доменном цехе rазопроницаемость снова ПОВЬПllается.
В табл. 73 приведены данные о влиянии отсева класса 2S мм из рам-
повоrо кокса, полученноrо из шихты с 31 % rазовых уrлей Донбасса при
пе оде коксования 16 ч [88], на rранулометрический состав.
109
Т бnи 70; I'равупометрнческиА состав, %, кокса заводов УССР
rоды
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
Классы, мм
Характеристики состава
> 80 60 80 40 60 2S 40 .0 2S 80' до. v o ' ro
cM:I /Kr мм см. /Kr
11,3
10,9
10,2
10,2
9,5
8,8
7,9
7,8
7,2
6,8
6,5
29,5
29,1
29,0
28,3
28,6
29,2
28,9
30,2
30,8
28,0
27,5
46,0
47,2
47:8
47,8
47,7
46,3
47,4
46,3
45,6
48,4
48,0
10,1
10,3
10,5
11,2
12,0
11,5
11,9
13,4
14,0
14,3
15,4 .
2,5
2,5
2,5
2,5
2,4
2,3
2,3
2,3
2,4
2,5
2,6
1186 50,6
1198 50,1
1205 49,8
1213 49,5
1218 49,3
1197 49,9
1201 50,0
1222 49,1
1234 48,6
1253 47,8
1264 47,4
Таблица 71. Зависимость I:раиулометрнческоrо состава кокса
от скорости коксовавИJI
Период
коксо-
ваиин,
ч
20
16
15
rраиулометрнческий состав, %
по классам, мм
>80
36,
21,6
15,1
6 80
40 60
2S 40
д о ,
мм
7,8
11,1
14,7
62,3
56,7
53,3
27,6
29,6
26,8
28,4
3-7,7
43,4
Таблица 72. Изменение rраиулометрнческоrо состава кокса
при переда.е ero в домеlOlЫЙ цех
Место
отбора
пробы
rраиулометрнческий состав, %, 8 о'
по классам, мм cM:I /кr
> 70 40 70 2S 40 0 2S
После I'poxo-
та в коксо-
вом цехе. . .. 28,4 60,5 8,9
С башни до-
меЮlоrо тран-
спортера. . .. 16,9 64,0 13,3
В домеЮlОМ
цехе . . . . .. 25,1 61,9 11,6
2,2
5,9
1,4
1103
54,4
1018
1021
1017
1015
1012
992
988
1002
997
986
967
ro
373
350
336
д о ,
мм
328
327
326
326
325
322
320
321
320
317
312
АР' I
о
(рас-
четное) ,
Па
37
41
44
V o , ro
см 2I /Kr
879
302
1246
1120
48,2
53,6
819
863
282
330
Из табл. 73 следует, что механическая обработка кокса с последующим
отсевом из Hero класса ()..... 25 мм приводит к ПОВЬП1lению среднеrо р.азмера
кусков 'и коэффициента rазопроницаемости.
Началом формирования rранулометрическоrо состава кокса является
разделение поверхности KOKcoBoro IПIроrа у стен камер на отдельности
[ 89],. каждая из которых под влиянием температуры сокращается в
110
Таблица 73. ВлИИНRе отсева мелких классов и механической обработки
118 улучшение rраиулометрическоrо состава кокса С рампы
Число fранулометрический состав, %, Характеристики
оборотов по классам, мм
барабана
>80 60 80 40 60 25 40 0 25 80' до, v o ' ro
cM 2 /Kr мм. cM 3 /Kr
1О 11,4 22,2 44,6 18,0 1317 45,S ' 996 315
11,9 23,0 46,4 18,7 з;в 1178 51,0 1009 326
25 ...L!. 21,4 45,S 20,0 6,0 1433 41,4 959 301
7,6 22,7 48,4 .21,3 1233 48,7 1056 332
50 3,3 16,7 44,S 26,S 9,0 1622 37,0 917 283
3,6 18,4 48,9 29,1 ---о 1320 45,4 930 301
75 0,5 ,16,5 43,2 28,S, 11,3 1734 34,6 881 270
0,6. 18,4 48,2 31,8 0,0 1328 45,2 895 294
ioo 13,0 42,S 31,3 13,2 1833 32,S 859 260
14,9 49,0 36;1 ---о 1374 43,7 888 289
При м е ч а н и е. В числителе до отсева, в знаменателе после.
объеме к своему центру, что вызьшает развитие трещиноватоC'l'И. Одыако
при этом снимаются напряжения и в дальнейшем .процесс трещинообразо
вания приостанавливается. Поэтому отдельности остаются сращенныt.т
друr с друroм [90] . Лишь после выдачи кокса из камеры КОКСОВЬ1Й пироr
раСпадается на куски, которые по мере приближения к ropнy тоже раС-
падаются и стремятся к образованию кусков, соответствующих по размеа
ру элементарным отдельностям. Таким образом, образование кусков
кокса. происходит по определенным закономерностям, которые позволя
ют проniозировать ero кусковатость. При расчете размеров кусков исхо.
дят из величины напряжений, возникающих на поверхности их кусков.
Одной из первых формул, предложенных для проrnоэирования размера
кусков, является формула А.Буайе с сотрудниками [91]:
.
а ср == (Kop)/(aAt), (145)
rде а ср средний размер КYCkOB (расстояние между двумя формирующи
мися трещинами); Ор ..,... предел прочности при разрыве; а коэфф
ент усадки полукокса; At температурнь1Й rрадиент; К коэффициент
пропорциональности.
н.с.rрязновым [53] получено выражение
а ср == 5..j(OT ТОр) I (Е (3 t к) ,
(146)
r от коэффициент температуропроводности кокса; т период кок-
сования; (3 коэффициент усадки; t к конечная температура KOKcOBoro
пироrа,
Из выражения (146) следует, что КpyIПIость кокса увеличивается с уве-
личением предела прочности при раэрьmе, продолжительности коксования
и уменьшается с ПОВЬПIIением модуля упруrости.
Если считать, что теlUIОВОЙ режим коксования не оказьmает заметноrо
111
влИJIНИЯ на предел прочности при разрьmе. величину модУля упруrости И
температуропроводность. то выражение (146) для двух режимов будет
иметь вид
а 1 !а 2 ::::..J(Tt t K2 )!(T2 tKJ.
(147)
Выражение (14 7) позволя т пересчитьmать крупность кокса, получен-
Horo при переходе с одноrо тепловоrо режима КОКСО,вания на дрyrой.
Экспери ентальные данные, подтверждающие приемлемость TaKoro
пересчета, приведены в работе [53].
В.М,Чучминовым дается выражение ДlIЯ размера отдельности кокса Z:,
Z::::. [ (1 + Кт)ос]/(т аЕ dt/dx),
(148)
rдe ОС предел прочности при сдвиrе; К коэффициент течения коксо-
Boro материала, характериэующий релактацию напряжения; т время
от момента образования полукокса; dt/dx rрадиент температур по тол-
ЩШlе слоя полукокса.
А.п.КОНJlJum [92] предположил воэникновение сети продольных тре-
ЩШI, раэдеШIIОщих. поверхность KOKcoBoro пироrа на отдельности. Меха-
ниэм их образования представляется как торможение усадки более нзrре-
тых слоев кокса менее нarретыми, вследствие чеrо появляется иэrиб по.
верХНОСТИ KOKcoBoro пироrа. Приняв, что поверхность KOKcoBoro пиро-
ra вследствие этоrо разделяется на отдельности в виде треуrольников,
можно рассчитать величину растяrивающих. напряжений. Максимальная
их величина приходится на п верхность KOKCOBoro пироrа. Соrnасно ра-
боте [92], средний размер кусков а к и их удельная поверхность для
внутрикамерноro кокса рассчитьmаются по выражениям
а к ::::. 0,48 [ (КдhБ) J..jrl ( т I< Тз)],
(149)
SK::::' 3,18(1 + 2,3К д )
.,Ja S (Т к Тз>
КдЕ 'У к
(150)
rдe К д коэффициент формы; h половина ширины камеры; е мак-
симальное относительное удлинение; Т к максимальная температура
коксования; Тз температура эатвердевания пластическоrо слоя.
Из выражения (150) следует, что кусковатость кокса воэрастает
с увеличением ширины камеры и уменьшается с повьпuением разности
температур коксования и затвердевания жидкоподвижноrо lUIастическо,
ro слоя. Опытным путем установлено. что содержание отдельных классов
и средний диаметр внутрикамерноro кокса пропорциональны конечной
температуре коксования (рис. 46) .
Авторы работы [92] предлarают следующие зависимости, устанавли-
вающие свяэь между rранулометрическими составами внутрикамерно'
ro и paмnoBoro коксов :
,
а р ::::, кра к ,
112
(151)
Sp = (I/K p )SK' \' (152)
0< 25, р == 2К р О < 25, к' (153)
. 0>80, р == (1/2К)а>80, к' (154)
еде Кр коэффициеш, учитывающий работу формиРования rрануломет-
рическоrо состава рамповоrо кокса; d p и d K среДЩfе размеры кусков
рамповоrо и внутрикамерноro коксов ; S р и S к удельные поверхности
рамповоrо и внутрикамерно-
со коксов; а<25,р,а>80,р;
0<25, к,0>80. к выходы со-
ответствующих классов рам-
повоrо и внутрикамерноrо
коксов.
Таким образом, намечается
воэможность проrнозировать
rрaiiулометрический состав
как внутрикамерноrо, так и
рамповоrо 1ti0KCOB.
Рис. 46. ВЛWIНИе конеЧlЮЙ тем-
пературы коксования на кускова-
TQCТЬ внутрикамерноrо кокса (1).
выход классов > 80 мм (2) и
< 25 мм (3)
В заключение следует отмеТIlТЬ, что для разработки способа расчета
критерия rидравлическоrо подобия насьпПlЫХ масс, позвошпощеrо оцени-
вать rранулометрические составы коксов через единый показатель r,
ПрШШlОсь разработать новые модели фиктивноrо послойноrо срунта и
сформулировать принцип последовательноrо заполнения: свободноrо
объема межкусковых промежутков в насьmной массе кокса. На основа-
нии этоrо ПРИНЦlша предложены формулы для расчета объема межкуско-
вых промежутков по данным ситовоrо анализа кокса. Представляет
практический интерес разработка способа установления: велlflOOlЫ избы-
точноrо свободноrо объема у стен контейнеров. Это дает возможность при
определении насыпной массы кокса пользоваться маЛыми контейнерами
вместо взrонов.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА КОКСА
В5
о
t 80
.
75
"
$0
-=
+5
70
900 1000 1100 1Z00
KOHe'lHaR тeHпepaтspo, ос
Помимо основноro показателя коэффициеша rазопроницаемости, на
интенсивность хода доменных:печей влияет весь KOМlDIeKc характеристик,
: формирующих этот показатель. OCHoBHue 'влияние на коэффициент rазо-
проницаемости оказывает прочность кокса. Из нанболее распространен-
ных методов определения: прочности кокса является метод иcnьпания в
барабанах. Методы, применяемые в различных странах, приведены в
табл. 74.
Из данныx табл. 74 видно, что в различных странах используют разные
барабаны с разными дробящими устройс вами [7 !. Наибольшим бараба-
113
Таблица 74. Барабаны ДJlR испытано к()кса
Номер Название cTpaнIoI Размеры барабава Дробящие npиспо- Особен
СПоса- и барабана соблеИНJl ности
ба ДJJJI испытании диа- длина, об'Ъем кожу-
метр мм 11>fS наэва чис- разме- ха
мм ине по ры.мм
-
1 СССР:
боJIЬШОЙ колос- 2000 700 2198 Orсутствуют Прутья с
ииковый бара. просветом
бан 25 мм
2 малый барабан 1000 1000 .785 Полки 4 100 СплОIШlОЙ
3 БУХНИа 1000 400 314 Orсутствуют Прутья с
просвetом
25 мм
США:
4 Райса 490 560 106 Полки 2 38
и шары
5 Куррана 1830 813 2137 ДырчатыR
с отверсти-
ими 38 мм
6 Aнrлия, Кохреиа 760 440 200 Полки 2 63 СмоlШlОЙ
[ 58)
Япония:
7 Стандартный 1500 1500 2649 Полки 6 250 СплОlШlой
[ 93)
8 Минидрум JПI 1900 300 236 .. 6 100 ......'t,
декс [93)
Таблица 75. Услово испытано кокса в барабанах
и показатели ero свойств
Номер У слово испытании
способа Показатели
(см. масса класс степень скорость общее
табп.74) пробы, Kr кокс&, заполие- вращении, чиспо
мм НИJI, % об/мин оборотов
1 410 >50 48 15 150 Остаток в бlr
рабане и выход
класса
0 10 мм
2 50 ТоварИaJI 6 25 100 Выхода клас-
проба сов>25и
(> 25 мм) < 10 мМ
3 50 > 5 40 20 200
4 13,5 >"25 32 20 1240 Выход класса
>25мм
5 90,4 С рампы 10 10 100
6 12,7 5.1 71 16 18 1000 Выход класса
> 3,2 мм
7 10,0 >50 1 15 150 Выход класса
>ISMM
8 0,5 20 50 0,5 15 90 Выход класса
> 15 мм
114
ноМ по объему является стандартный барабан, применяемый в Японии,
за IIИм по объему следует большой ОЛОСНИI<:овый барабан и далее Курра-
на. Следует отметить, что японский барабан снабжен наиболее значитель-
ными дробящими устройствами (6 полок по 250 мм), Т.е. в Японии наи-
более серьезное внимание обращают на необходимость значительноro
дробления кокса. Это и поНJIТНО, поскольку rазопроницаемость насьпПlЫХ
масс кокса обусловливается в значительной мере наличием КрyYПIых кус.-
-ков (пьть выдувается или реarирует с yrлекислотой), а их термическое
разрушение подобно дроблению. Условия испытания кокса в этих бараба-
нах и показатели, используемые для оценки прочности. приведены в
табл. 75.
При отборе проб материалов из ropHa установлено. что основная мас.-
са кокса переходит в класс 20 40 мм [7]. Это указывает на то. что в до- .
мешlOЙ печи процесс дробления преобладает над процессом истирания.
fранулометрический состав ropHoBoro кокса приближенно можно воспро-
извести в барабанах, разрушая кокс при 1 oo 200 оборотах. Способы Рай-
са, Кохрена (см. табл. 75) предусматривают испьпание кокса при rораз-
до большем числе оборотов (1240, 1000) и из-за чрезмерноrо истирания
проб кокса lp'..неiIьзя считать характерными.
Рассматривая данные табл. 74 и 75, следует отметить, что наименьшая
степень заполнения (порядка 15 %) наблюдается в бопьшом к<:?лосни-
ковом барабане CyндrpeHa и для японских способов испьпания кокса.
Это обеспечивает значительное дробление наряду с ero истиранием. Бо.
лее значительному дроблению кокса способствуют так;же вьшод мелочи
через отверстия кожуха барабанов (большие колосниковые барабаны
ВУХИНа и Куррана) и наличие полок, поднимающих и сбрасьшцющих
кокс внутри барабанов (японские способы. способ МИКУМ и др.). Спо-
собы испьпания кокса массой порядка 10 Kr вряд ли будут представи--
тельными. Поэтому, несмотря на малую степень заполнения коксом бара-
банов, способы Райса и стандартные (CIIIA и Японии) нелЬзя считать
показательными.
Механические свойства коксов оцениваются в подавляющем числе слу-
чаев через показатель выхода класса кокса порядка 25 мм и более (см.
табл. 75). В японском стандарте кокс оценивается по выходу класса
> 15 мм. Оценка по общему выходу КpyIПIых классов дает лишь прибли-
женное представление о прочности KycKoBoro кокса. Качество ero опре-
деляется не только размером кусков, но и rранулометрическим составом
КpylПlоrо кокса. В этом основной недостаток всех методов, применяемых
для оценки кокса. Попьпки устраНить зтот недостаток преДПРlПIИМались,
Но носили эмпирический характер. Например, на заводе в Клертоне
(CIIIA), по данным испытания кокса в барабане Куррана. применяются
следующие выражения [ 7] :
100а>50 aH 50 a 5 1'
прочность =: +a12 25 +
a25 I.(a>2' +аЗ' IО) 100 aI2 21 -
(155)
твердость=: lOO (a12 25 +aO 12)'
(156)
115
хрупкость == a12 2S +a25 38'
(прочность + Твердость хрупкость) (100 А)
ценность
(157) ,
100
(158)
Как видно из этих выражений, твердость кокСа выражена через выход
кокса класса> 25 мм, хрупкость через выход кокса класса 12 38 мм,
прочность и ценность через сложные выражения, не имеющие физическо-
1'0 смысла.
Ильседер и I'pаф предлarают оценивать кокс соответственно по выра-
жениям
(100a>60Ia 60) a<40;
(159)
(a>60a 60/100) [ 1/ (а> 1 о + 0,75a20 40)] .
(160)
в первом из этих выражений выходу Класса кокса до обработки в бара-
бане ag. 60 приписьmается отрицательная, а во втором положительная роль.
Ф.Биртус [94] предлarает оценивать механические свойства кокса по вы-
ражению '
Б == (М 40 +a20 40)/(al0 20 + 2М 10 ),
(161)
!'Де а 1 o '2 о и а 2 o 40 выходы класса 1O 20 и 2 40 мм, %.
Х.r.Ти60 [95] рекомендует оценивать прочность и качество кокса по
формулам
См ==М 40 +М 20 MI0'
т == См 200'У н ,
(162)
(163)
rAe См riрочность кокса, %; М 40 , М 20 И М 10 выходы соответствую-
щих классов кокса после 100 оборотов малоrо барабана, %; Т комп-
лексный показатель качества кокса.
Эти покаэатели связаны с показателем прочности кокса 120' оценива-
емой через выход классов> 20 мм по ирсид:
См == 2,15120,
Т== 2,15120 200 'Ун'
(164)
(165)
Большим преимуществом оценки качества кокса по Ти60 является
попытка учесть живое сечение каналов для прохождения rаэов через на-
сьпmyю массу кокса. Интересно отметить, что между покаэателем Ти60
и выходом летучих веществ из уrОЛIlНЫХ IlШXт установлена корреляцион-
ная связь, выражаемая уравнением
т == 110 1,2v.
116
(166)
ОтмечеНО'1 что с увеличением показателя Т на 10 единиц расход кокса
уменьшался на 6 %.
Таким образом, 80 всех странах (за исключением Франции) оценка
J1РОЧlIOСТИ кокса производится по выходу КрyYПIых классов кокса. Пожа.
луй, самым КрyYПIым недостатком подобных показателей является ТО,
что при их использовании необоснованно ужесточаются требования к проч-
ности кокса, а также необоснованно сужается сырьевая yrольная база кок-
сования. Метод оценки кокса по выходу класса> IS мм, принятый В Япо-
нии, частиЧIIО устраняет этот недостаток, но совершенно обезличивает роль
rранулометрическоrо состава кокса в доменном процессе (выход 3Toro
класса более 91 ). ,
- Оценка кокса одновременно по выходам КРУШlOrо и мелкоrо классов
кокса, Т.е. по двум показателям, принятая в СССР, характеризует разви-
тие процессов как упрочнения, так и трещинообразования, но не позволя-
ет оценить их однознаЧIIО. При такой оценке на стадии образования высо-
копрочных коксов показатель выхода крyYПIЫХ классов (остатка в 'бара-
бане> 40 и >.2S мм) получается заниженным, что также не способствует
расширению yrольной базы коксования и приводит к неоднозначной оцен-
е
ке эффективности ряда мероприятий по улучшению качества кокса.
Стадия разрушения кокса, как далее будет показано, зависит от степе-
ни ero раЗРYЧIения в камере коксования и оп деляется величиной энер-
rии (работы), расходуемой па этот процесс. Оценка коксов на одной и
той же стадиИ разрушениil является необходимым условием для установ-
ления их сравнительной ценности. С этой точки зрения все существующие
методы как у нас, так и за рубежом обладают крупным недостатком,
так как предусматривают оценку кокса при постоянном числе оборотов
барабанов, что не соответствует одной и той же стадии разрушения ero.
ОЦЕНКА r АЗОПРОНИЦАЕМocrи НАСЫIПIОЙ МАССЫ КОКСА
НА ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ crАДИИ Еr.д РАЗРУШЕНИЯ
в камерах печей при коксовании образуется массив (пироr) кокса,
в котором при дальнейшем наrревании в результате rрадиента усадок и
IUIOтностей возникают напряжения,. приводящие к развитию сети трещин
и к образованию отдельностей [89]. Это начальная стадия процесса раз-
рушения кокса.
Коксовый массив при выдаче из печей распадается на куски, образуя
массу определенноrо rранулометрическоrо состава. Некоторые куски
кокса вследствие развития трещин при охлаждении снова распадаются.
Изменения rранулометрическоrо состава протекают под влиянием меха-
НИческих воздействий BIтOTЬ до поступления кокса на колошник домен-
ной печи. В доменной печи кокс подверrается еще и.термическим воздей
ствиям. Характер разрушения кокса под влиянием термических напряже-
ний подобен дроблению. Поэтому в доменной печи практически пол-
Ностью реализуется трещиноватость кокса [90]. Таким образом, в коксе
с момента ero образования до поступления в rори доменных печей неп-
рерывно изменяется rранулометрический состав соответственно опреде-
ленной стадии разрушения. ПозтоМу величина энерrии, расходуемой на
117
образование rранулометрическоrо состава, количествеюю определяе1'
стадию разрушения кокса:
Ао == ПS о ,
(167)
rдe А о величина знерrии; П прочность кокса работа образования
едшlИЦЫ новой поверхностй; S о удельная поверхность кусков кокса.
На рис. 47 представлена схема, позволяющая определить велИЧИНу
энерrии образования rранулометрическоrо состава кокса А о по данным
исходным и после 100 оборо..-ов мaJ}оro барабана. Из этих данных вид-
но, ЧТО ДЛЯ приближенноrо определения энерrии образования rрануло-
метрическоro состава кокса не требуется никаких дополнительных опе-
раций. Для этоrо достаточно определить rранулометрический состав
исходной пробы кокса до и после ее разрушения при 100 оборотах б ра-
бана. После зтоrо подсчитать удельные поверхности коксов, оmожить их
значения АВ .и CD на rрафике и продолжить линию АС дО пересечения с
осью абсцисс. Отрезок ОВ соответствует значению энерrии образования
rранулом трическоrо состава испытуемоrо кокса. Значение ctga соответ-
ствует прочности кусковоro кокса П. Величина работы А о представляет
собой СУММ'J, состоящую из энерrии разрушения KOKcoBoro массива в
камере печи и механической работы, которой подверrается кокс после
вьщачи из печей до точки отбора пробы.
СКlщовый кокс представляет собой боле высокую стадию разру-
шения, чем кокс рядовой, на что указьmает большая величина знерrии
образования. rранулометрическоrо состава. Данные для кокса Maк
eBcKoro металлурrическоro завода приведены в табл. 76.
Чем значительнее механическая обработка кокса, тем выще стадия
ero разрушения (табл. 77).
Из табл. 77 видно, что механическая обработка п()чти в 2 раза может
повысить прочность кокса. Этоrо можно достиrнуть также ужесточением
теШIQвоrо режима коксования.
f
...
...
ос)
А
с
S,oo
о
6 100
Ао '111СЛО oiopof!l06
Рис. 47. Схема определения энерrии образования rpанулометрическоrо состава
коксаА о : ,
S о И S J О удельные поверхности соответственно начальная и после 100 оборотов
малоrо барабана
./
./
./
/'
OL. 'icx
$0
118
Таблица 76. Работа обраэоваиИJI rраиУЛОМ8Трическоrо состава
меТ8JlJI)'рrическоrо и скнповоrо коксов
'-
I'ранулометрический состав, %,
по классам, мм '.. 10
1-0
:о: о
перед зarрузкой после 100 оборотов барабана .....
..
Кокс в барабан о о
'«
;.
>80 60 40 >60 40 20 10 0 10 t'.I
80 60 60 40 20
Meт 19,7 51,8 29,1 38,3 39,7 13,1 1,6 7,3 7,88 8,1 64
лурrичес-
кИЙ
СКИпо- 3.2 45,3 51,5 49,2 37,4 6,6 1,0 5,8 8,80 11,4 100
вый
в табл. 78 приведены данные испьпания кокса Челябинскоrо MeTa1UIYP-
rИllескоrо завода в большом колосниковом барабане, которые показыва-
ЮТ, что степень rотовности кокса хорошо характеризуется велиЧJЩОЙ ра-
боты образования исходноrо (перед поступлением в барабан) скиповоrо
состава кокСа. Продолжительность коксований составляла IS 11 при ОДНОМ
И том же составе yroльных IlШX'l. f отовность кокса оценивали также по
выходу кокса с разным электр0сопротивлением (1, II и 111 степени rOToB-
ности по Окусайтису). [отовность кокса при температурах в конт льных
отопительных каналах с машинной стороны 1353, 1383 и 1412 С соот-
ветственно составляла 77,2; 93,7 и 95,3 %, работа образования rрануло-
метрическоrо состава KOKca' 88, 106 и 114 оборотов большоrо колосни-
KOBoro барабана. fотовность.более крупных классов, оцененная по пока-
зателю электросопротивления, бьта меньше, чем мелких классов, кото-
рые являются и более ПроIlНЫМИ. Следовательно, исходные пробы KOK ,
Таблица 77. ВлИJIНие механической обработки кокса в барабане
MaKeeВCKoro коксохимическоrо завода на ero разрушение
Класс
обра-
баты-
вае-
Moro
кок-
са,
мм
I'ранулометрический состав, %
по КЛассам, мм
перед зarрузкой
в барабан
после 100 оборотов
барабана
1-0
:о:
.....
..
)
10
О
i..
:о:
10
о
>80
60 4(),--, 2S >60 40 20 1().--. o 10
80 60 40 60 40 20
.
о
t'.I
о
'«
>60 29,2 42,0 27.2 1,6 43,4 34,3 12,8 1,5 8,0 8,0 7,0 63
2,7 16.9 57.8 22,6 31,8 43.8 18,5 0,6 --s.з 11,2 13,2 148
>40 23,6 43,7 32,7 40.7 37,9 12,3 1.5 7.6 7,74 8,0 62
7,6 42,1 50,3 37,S 40,4 16,0 0.8 5.3 8.32 12,6 105
17,5 32,4 47,0 31.0 43,9 1.5,2 1.7 8.2 8.92 7,8 70
29"' 16,2 58.7 22.2 23,4 50,3 19,9 0.8 5,6 11.16 11.8 132
При м е ч а н и е. В числителе до обработкн, в знаменателе после обработки.
119
Табпuча 78. ВпИJIRие степени rотовности кокса на работу
образоВ8JIIUI иа'IaJIЬноrо rpаиуnометрИ'lескоrо состава
По. Температура 'в По. Температура в
РНОД контролъиыx РНОД к.онтрольных
кок- отопительных кок- отопительных .. l1li .о
каналах, ос .. l1li ....
сова- .... .о сова- канал,В:!.', ОС .. О
..
НИfI .... о нИJI iO 10:
10 О
ма- кок- о l1li ма- кок-
о fIJ
ШIUI- совая l1li fIJ ШIUI- совая l1li
ная сто- t:i' ная сто- t:i'
сто- рона сто- рона
рона рона
14 1370 1415 9,57 8,9 85 15 1335 1383 10,28 10,3 106
1385 1429 9,80 10,2 100 13"62 1412 10,32 11,0 114
15 1305 1353 9,50 9,3 88 16 1299 Р50 9,72 10,2 99
1333 1382 10,13 10,3 104
Пр н м еч а н н е. Среднее значеинеА о :::;;: 190.
которые берутся для иCПliпания на прочность, тоже находятся на разных
стадиях разрушения, Пробы кокса класса> 60 мм. отбираемые для испы-
тания. находились на меньшей стадии разрушения по сравнению с пробами
TOBapHoro кокса. содержащеrо в своем составе более прочные мелкие
Табпuча 79. Эиерrия образования rраиуnометрИ'lескоro состава кокса
разnичных кпассов
Заводы. м. о , M 1o , 80' П, Ао,
комбlUlаты % % 1J)IJ2/Kf Кf'Об/1J)IJ2 об.
Металлурrические:
КаРaraндшlский 62,4 10,0 7,60 7,9 97
74,9 8,8 8,46 7,0 56
Челябинский 67,0 10,4 6,33 7,2 79
71,3 "9J 6,7 52
Нижи&- Тarильcкий 65,3 -11,3 10,3" 6,2 63
68,5 10,8 10,6 5,7 43
Череповецкий 73,3 8,2 6,93 8,7 91
77.7 7,8 7,91 7,6 58
Коксохимические:
Кемеровский 62,9 12,3 10,4 5,8 58
69,8 11,1 10,6 s;r 43
ДнеnpодзерЖIПIСКИЙ 67,1 8,7 10,2 7,8 79
75,2 ; 8,1 8,0 7,9 64"
Макеевский 67,6 8,3 10,6 7,3 92
78,5 4,6 8,2 (;7
Бarлейский 66,3 7,6 10,2 8,7 89
77,7 6,3 8,2 9 7 79
Донецкий 63,1 8,2 10,8 8,1 88
75,4 7,8 7,6 62
П р н м е ч а н н е. В числителе ДЛJI кокса крупностью 40 мм, в знаменателе
60 мм.
120
1<У ски кокса. В табл. 79 приведены средние данные по ряду заводов, на
1<ОТОРЫХ в малом барабане испытьшали коксы классов > 60 и > 40 мм.
Из табл. 79 видно, что кокс класса> 40 мм находится на более высо,
1<ОЙ стадии разрушения по сравнению с коксом класса> 60 ММ, характе-
рпзvется меньшим значением показателя М4 о и большим показателя
МI0, Т.е. по этим показателям он по качеству хуже, чем кокс> 60 мм.
Данные табл. 79 показывают также, что стадия процесса разрушения при
отборе пробы на механическую прочность. для различных заводов и усло-
вий коксования разная.
Автор на основании приведенных данных и мноrих дрyrих пришел к
выводу ,что для кокса достаточно BbIcoKoro качества нормальной rOToB-
ности характерно среднее значение работы образования rранулометричес-
Koro состава (стадии разрушения), соответствующее 70 и 100 оборотам
малоrо и большоrо барабанов.
Если в доменную печь заrрузить кокс меньшей rотовности. то все про-
цессы, связанные с ero упрочнением, развитием сети трещин и образова-
нием дополнительной мелочи, которые должны были пройти в камере
коксовой печи, будут перенесены в доменную печь. rазопроницаемость
насыпной MaecыI TaKoro кокса будет меньше и доменная печь будет рабо-
тать хуже. Менее rотовый кокс, как правило, содержит куски большей
крупности, . имеет более высокие значения остатка кокса в барабане,
М 40 и даже МН и позтому обычно получает нескdЛько завыш нную оцен-
ку по сравнению с нормально rOToBbIM коксом. В то же время коксы,
находящиеся на более высокой стадии разрушения, при испытании пере-
измельчаются, что приводит к их недооценке. Из зтоrо следует, что. по-
казатели качества кокса, характеризующие физические свойства, нео&
ходимо определять ДЛИ одной и той же стадии разрушения кокса. Этот
вывод подтверждается результатами искусственноrо воспроизведения
rранулометрическоrо состава ropHoBoro кокса, которые бьти получе-
ны Л.М.Сапожниковым и К.И.Сысковым. Пробы кокса отбирали из кок-
cOBoro и домеШlOrо цеха и подверrали испытанию.
В табл. 80 приведены средние данные за 1971':"1974 п. по испытанию
в малом барабане кокса ряда заводов Юrа, из которых видно, что сред-
иие значения работыI образования rранулометрическоrо состава на донец-
ких заводах Мало колеблются и находятся в пределах 58 68 оборотов.
Для иаилучшеrо по показателю М4 о кокса PycтaBcKoro металлурrичес-
Koro завода получены самые меньшие значения знеprии образования
rРal!Yлометрнческоrо состава. .
Данные по отдельным коксовым батареям колеблются в БО1\ее широ-
I<их пределах. (результаты испытания в большом арабане, табл. 81).
rорновой кокс также испытьшали в барабане. Через заданное число
оборотов барабан останавливали, а кокс из иеrо подверrали рассеву.
После рассева все классы кокса (за исключением мелочи) смещивали и
снова разрушалн в барабане. Далее кокс нзвлекали из барабана и вновь
определяли ero rранулометрический состав и т .д. По полученным данным
строилн кривые завнсимости выхода классов кокса от работы разруше-
Ния. rранулометрический состав ropHoBoro кокса из-за ero засоренности
121
ТаблUl4Q 80. Образование I'ранупометрическоl'О состава коксов
при измельчении в малом барабане .
Заводы 11(.0'% М 10 .% S о , дм2/ к!, Л, кr.об/дм2 Ао,об.
Коксохимические:
Авдеевский. . , . . . . 77,8 7,4 7,82 8,10 63
Бarлейский' ., . . . . . 75,7 6,3 7,81 8,62 68
fорловский. '.' . . . . 78,0 7,4 8,12 8,29 67
Днепродэержинский . 75,2 7,4 7,62 7,86 59
Енакиевский. . , . , . 75,5 6,9 7,83 8,20 63
Запорожский. . . . . . 76,2 7,1 7,67 8,00 61
Макеевский. . . , . . . 74,8 7,6 7,66 7,50 58
Руставский металлурrи-
ческий. . . . :. . . , , . . 80,6 7,6 6,83 7,61 52
неКQКСОВЫМИ материалами (0 10 мм) пересtЩТLШали на кокс класса
> 10 мм. :raK же рассчитьшали rранулометрический состав кокса, посту-
пающеrо в доменную печь. Далее путем сопоставления данных для rop":
HOBoro кокса и коксов, полученных при разном числе оборотов, отыски"
вали величину работы, при которой наблюдалось наибольшее соответствие'
rранулометрических.составов. Эта величина работы бьта названа механи-.
ческим ЭКВlfВалентом [ 7] .
....В таб . 82 приведен:ы rранулометрические составы для коксов опыт-
ных доменных IUIщюк, проведеfПlЫХ на Маmитоrорском металлурrичес-
ком ,комбинате [7]. Из приведеfПlЫХ данных видно, Что механический эк-
вивалент для различных коксов имеет разную величину. Коксы из KOKCO
Boro цеха требовали работы разрушения от 125 до 220 оборотов, а коксы
из домеfПlоrо цеха от 75 до 150 оборотов.
Л.М.Сапожников и r.В.Сперанская приводят данные я.м.rОЛЬМI1lтока
[ 89], }!казьшающие' на большую роль КРУШlOсти ropHoBoro кокса в фор.;
мировании rазопроницаемости столба lUIавильных материалов в домеimой
ТаблUl4Q 81. Работа образования rранупометрическоrо состава кокса
при измельчении в большом копосниковом барабане
Заводы, Номер бло- 80' Л, Ао,
. комбинаты ка. .батареи дм 2 /к!, кr.об/дм 2 . об.
Металлурrические:
ММК IV 11,1 7,48 83
I IV 12,2 8,30 101
Новолипецкий 1 4 9,86 8,16 80
5 6 11,7 8,81 103
Карarаидинский 1 4 12,6 7,92 100
5 6 12;7 8,44 107
Череповецкий 5 6 8,79 7,40 65
7 11,2 8,65 96
ОХМК 5 6 12,0 8,71 105
fубахинский КОКСо- 9,95 4,88 49
химический
122
Таблица 82. Результаты искусствеииоrо воспроизведеиия
rраиулометрическоrо состава rориовоrо кокса
УI'ОЛЬ место- Классы, мм
рождений, Кокс
бассейнов > 80 60 80 40 60 2S 40 lS 2S lO lS
Ленинскоrо fори 1,5 9,9 27,3 I 35,4 21,1 4,8
l<ХЗ (125 об.) 2,5 7,3 27,3 34,1 23,3 5,5
дц (75 об.) 6,3 30,3 37,5 23,4 2,5
Карarандинс- fори 0,7 10,6 34,0 37,8 13,6 3,3
1<01'0 КХЗ (130 об.) 4,2 13,9 31,6 37,9 10,8 1,6
ДЦ (759 б .) 3,8 10,2 32,8 42,0 10,9 1,0
Производ- fори 1,1 9,3 30,8 40,0 16,2 2,6
ственный КХЗ (165 об.) 2,6 8,,7 33,8 39,4 13,3 2,2
дц (100 об.) 4,6 30,6 45,1 18,3 1,4
Кизеловскоrо fори 0,5 1,8 29,1 42,9 16,0 3,7
КХЗ (220 об.) 0,7 7,0 34,0 41,8 14,0 2,5
дц (150 об.) 0,4 5,7 30,6 45,8 15,8 1,7
При м е ч а и и, е. кхз КОКСОХИJl{ИЧ СКИЙ завод, ДЦ доменный цех.
.. .
печи. При крупности, оцененной по выходу класса> 40 мм, равной 42,9;
39,0; 31,5 и 28,0 мм, потеря rидравлическоrо сопротивле1blя в зanлечи-
ках составляла соответственно 26,3; 36,4; 40,5 и 42,5 % от общей потери.
Отсюда также следовала важность оценки качества кркса по ero физи-
ческому состоянию на нижних rоризонтах доменных печей. Л.М.Сапожни-
ков и r.В,Сперанская заключают, что методику определения крупности
ropHoBoro 'кокса необходимо основьшать не на постоянстве затрачива.
емой работыI при испытании кокса, а на каком-то совсем ином признаке,
прямо отражающем сущность данноro явления. По их мнению, стадия раз-
рушения кокса при ero подходе к ['орну доменных печей соответствует
реализации всех rлубоких трещин в коксе и распадению ero кусков на
элементарные отдельности. '
Оценка физических свойств кокса должна производиться для на-
перед заданной, но Bcerдa одинаковой работы образования rранулометри-
ческоrо сосТава кокса. Друrими словами, все доменные коксы должны
оцениваться на одной и той же стадии их разрушения.
rранулометрический состав кокса в доменной печи на раЗЛИ1filЫХ ее
rоризонтах разный. Необходимо решить вопрос, какая стадия разрушения
кокса соответствует наиболее характерному ero rранулометрическому
составу.
Л.3.Ходак с соавторами [36] указьшают, что области зanлечиков и ['ор-
на являются зонами наибольшеrо изменения свойств кокса. Содержание
класса 1O 25 мм в ['орне и зanлечиках преВЬПlIает в 2 4 раза содержание
их в распаре. Из этоrо следует, что зоны ['орна и зanлечиков являются
зонами наибольшеrо rидравлическоrо сопротивления столба IUIавилъных
материалов.
Как показала работа В.r.Манчинскоrо [96], мелкие куски кокса сос-
редотачиваются над зоной циркуляции кокса в ['орне доменных печей.
123
Вследствие этоrо потеря напора rазов в этом месте примерно в 8 раз болЬ-
ше, чем в распаре печей. rидравлическое сопротивление насьшной массы
кокса по мере возрастания степени ero р'азрушения возрастает. Это также
указывает на то, что зона ropHa домениых печей наиболее ответствениа
за rидравлическое сопротивление столба плавильных материалов. ИЗ
Bcero изложениоrо следует, что оценка качества домениоrо топлива
должна производиться по rранулометрическому составу ropHoBoro кокса.
Общая знерrия процесса (израсходованная на образование удельной по-
верхности кусков кокса при подходе в ropH домениой печи), по мнению
автора, в основном определяется наивысшей температурой, до которой
нarревается кокс в ropHe домениой печи, скоростью дополнительноrо Har-
рева кокса и временем пребывания ero в домениой печи. При BblIUIaвKe
чуryна ОДНОЙ и той же марки (например, передельноrо) в домениых печах
ОДНоrо и Toro же ТШIа тепловой режим ropHa печи оБЫ1filО вь{Держивается
более или менее ПОСТОЯIПIым и ero можно считать установившимся. Вслед- .
ствие этоrо значение общей энерrии процесса разрушения кокса будет
также ПОСТОЯIПIым. Это постоянство можно леrко объяснить с помощью
одноrо из принципов термодинамики, высказанноrо r.Р.Кирxrофом:
"энерrия, поrлощениая или вьщелениая системой, зависит только nишь
от начальноro и KOHe1filOrO состояния системы". В нашем случае начальное
состояние системы (начальная стадия процесса) соответствует моменту
возникновения трещин в "коксовом пироrе", находящемся в камере
коксовой печи, KOHe1filoe нахождение кокса в ropHe домениой печи (перед
ero сrоранием) ,
Составим знерrетический баланс процесса разрушения металлурmчес-
КОЩ кокса. Пусть отбирается проба металлурrическоrо кокса для опре-
деления ero физико,механических свойств.
В зтом случае общее выражение баланса имеет вид:
А ==А +А
к,д к д'
(168)
rде А к . д общая энерrия процесса разрушения кокса от MOMeH:ra ero
образования до сrорания; А к знерrия образования rранулометрическо-
ro состава до точки отбора пробы; Ад энерrия процесса разрушения
кокса от точки отбора кокса до момента ero сrоран}!:я, или работа воспро-
изведения rранулометрическоrо состава ropHoBoro кокса (механический
эквивалент) .
Значение А к находят по данным испытания кокса и вычисляют по вы-
ражению (167). Значение Ад находят экспериментально путем сопостав-
ления rранулометрических составов, получаемых при разрушении исход-
Horo кокса методом последовательноrо наложения усилий, с rрануломет-
рическим составом ropHoBoro кокса, определяемым путем рассева проб
материалов, извлекаемых из домениых пече . Ясно, что способ определе-
ния Ад по пробам ropHoBoro кокса может быть только КОНТРОЛIjНЫМ.
Оценка кокса на ОДНОЙ и той же стадии разрушения является особен-
ностью предлаrаемоrо метода, не имеющеrо аналоrов в мировой прак-
тике (рис. 48). Верхняя линия рис. 48 по длине соответствует общей энер-
124
rии образования rранулометрическоrо состава ropHoBoro кокса А к . д '
Эта знерrия для идеальноrо случая испытания кокса в малом барабане
изображена в виде прямой АС. Левый отрезок ее АВ соответствует по ве-
личине работы 70 оборотам, а правый ВС 100 оборотам малоrо бараба- .
на. Общая работа образования ropHoBoro кокса соответствует 170 оборо-
там барабана.
Допустим, что мы получили кокс недостаточной rотовности. В этом
случае работа образования rранулометрическоrо состава будет меньше
и точка В займет положение В'. Пусть отрезок А'В' соответствует по
величине работе 46 оборотам, что на 24 оборота меньше, чем дЛЯ НОР-
мальноrо rOToBoro кокса, После 100 оборотов барабана общая работа
разрушения кокса будет соответствовать 146 оборотам барабана. Показа-
тели для кокса после обработки ero при 146 оборотах будут выше (ra-
зопроницаемость, меньше М 1 о и т.д.), чем для кокса после обработки
при 170 оборотах. Это значит, что при существующих методах оценки
показатели качества HeroToBoro кокса получаются завышенными, о чем
Л.М.Сапожников совместно с автором мноrократно указывали в ряде
статей. Из рис. 48 ясно, что для HeroToBoro кокса следует повысить энер-
rию разруItle1l:ия на величину работы, соответствующую отрезку С'С',
или уменьшить показатель оценки кокса на величину, соответствующую
этому же отрезку,
Нижняя линия представляет собой случай оценки перекаленноrо кокса.
Из нее следует, что качество перекаленноrо кокса мы недооцениваем.
о Например, если работа образования начальноrо rранулометрическоrо сос-
тава кокса перед испытанием соответствует 86 оборотам барабана, т .е. на
16 единиц больше, чем для кокса нормальной rотовности, и кокс под-
Bepmyт разрушению в барабане при 100 оборотах, то общая работа.разру-
шения составит 186 оборотов (86 + 100) против необходимых 170 обо-
ротов (100 + 70). Это значит, что такой кокс будет переизмельчен на
величину, соответствующую 16 оборотам, и для Hero надо повысить по-
казатель оценки на величину, соответствующую этому числу оборотов.
Энерrобаланс процесса разрушения кокса бьт составлен по данным
опытных доменных плавок, проведенных на Мarнитоrорском метал-
лурrическом комбинате под руководством академика М.А.Павлова. Для
этоrо бьти испытаны коксы в большом колосниковом барабане методом
последовательноrо наложения разрушающих усилий. Прочность порис-
1- ДК.А -1
I А к В ДА I
,-- "1- ...!
I 70 В 100 I
А ,..- -,-- -I C
I *6 _I ' Z'I в' 76 С' Z" I
А' ,-с ..1 " -1- "I C'
I 86 В" 8* I
А" 1- -1- -I C"
Рис. 48. СхеМа энерrобаланса процесса разрушения кокса
125
тосо материала кокса вычисляли по выражеюпо (68), которое для данно-
со случая имеет вид
П250 600 == 3 O/(S 600 S 250)'
(169)
сде П2S0 600 прочность пористоrо материала кокса на стадии прило--
жения работы в 250 600 оборотов; S600 S250 приращение удель-
ной поверхности кусков кокса на стадии есо разрушения между 600 и
250 оборотами.
Значение энерrии образования начальноrо rранулометрическоrо состава
кокса вычисляли по выражеюпо
А к == п250 600S250'
(170)
Соответствующие данные, подтверждающие постоянство общей энер-
rии разрушения ropHoBoro кекса, приведены в табл. 83. Из этих данных
следует, что энерrия образования ropHoBoro кокса может быть определена
заранее. Для выбранных условий испытания кокса, соответствуюших
дaшlым т бл. 83, значение Ак,д может быть принято постоянным и рав-
ным 700 оборотам. Зная значение Ак,д и Ак, леrко определить по выра-
жеюпо (168) работу искусственноrо воспроизведения сорновосо кокса.
Если коксы имеют одинаковую сотовность, производятся из шихт одн-
HaKoBoro состава, подверrаются одинаковым механическим воздействи-
ям при передаче в доменный цех, то работа образования rранулометри-
ческоrо состава в одной точке отбора пробы А к будет одинакОВОй. Это
обусловлено равенствомАк,д == А к + Ад'
Работа J воспроизведенная rранулометрическим составом кокса А ДJ
также будет постоянной, и кокс можно оценивать по ero rранулометри-
ческому составу после постоянноrо числа оборотов барабaJ:Iа.
Показатели, характеризующие качество кокса, следует определять
для ero физическоrо состояния, соответствующеro одному и тому же
rоризонту доменных печей, например уровню ropHa печей, что, по мне-
нию автора, будет наиболее правильным. Следует отметить, что числа
Таблица 83. Работа образования rранулометрическоrо' состава коксов
на разиых стадиях их разрушения при постоянном зиачении А к . д )
равном 700 оборотам '
Кокс из уrлей Опытные данные
МеСТОРОЖ- А ВЫЧ АОП АВЫ't
дений. Ад ЛИ' А к А к . д Д Д Д
бассейнов Kr .об/1J)of2
Ленинскоrо. , , 125 12,50 575 700 125 О
Караrандинс- 132 7
Koro. , , . . . . 125 11,60 568 693
Проиэводствен- 165 +5
ныйММК.., . 170 14,60 535 705
ОСШlOвскоrо. , 180 14,60 505 685 215 35
Кизеловскоrо . 200 14,00 476 676 224 24
126
оборотов 150 и 100, при которых испытьшают коксы в большом и ма-
лоМ барабанах, очень yAa1filo подобраны, так как при такой работе восп-
роизводится примерно rранулометрический состав ropHoBoro кокса. Чис-
ло оборотов. барабанов в существующих методах испытания кокса на
I1p01filOCTb можно не изменять. Необходимо лишь внести поправку на по-
лучаемый показатель качества кокса для приведения ero к выбраниой
НаМИ постоянной стадии разрушения. Это может быть леrко сделано,
еСЛИ нам известно среднее значение работы образования rранулометри-
'leCKOrO состава Аср' характеризующей кокс нормальной rотовности.
данные табл. 78 81 и др. указьшают, что для условий испьпания кокса
в барабанах величина Аср может быть принята равной 100 оборотам
большоrо колосниковоrо и 70 оБQротам малою барабанов.
Поправка на показатель качества кокса представляет собой по сущест-
ву поправку на термостойкость кокса, которця ра3JIичается для коксов,
нахоДЯЩИХСЯ на разных стадиях разрушения [ 104] ,
Применительно к оценке качества кокса по козффициенту rазопро-
ницаемоqти формулы для ero вычисления при условиях испытаний кокса
в большом барабане при 150 оборотах и в малом при 100 оборотах имеют
вид .. .
ro rlJO
r==rlS0+(ПSо 100){' );
150
(171)
Т== r 100 + (ПS о 70){
ro rloo ) .
100
(172)
Эти выражения характеризуют rлавную особенность предлаrаемоrо
метода, заключающуюся в том, что показатель r характеризует кокс
одной и той же стадии разрушения. Коэффициент rазопроницаемости r
может быть вычислен по данным любых rранулометрических составов
и испытаний кокса в любых arperaTax и при любой работе разрушения.
Однако с целью получения сравнимых данных метод ориентирован на
отбор проб и условия испытания кокса 'в малом барабане по ТОСТ
5953 72.
ВЫЧИСЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА r АЗОПРОНИЦАЕМocrи
НАсыпной МАССЫ КОКСА ПО {"ОС!' S953 72
ПОРЯДОК вычисления показателя r приведен на рис. 49. Для испытания
кокса применяется закрытый стальной барабан внутреюmм диаметром
и длиной 1000 :!:: 5 мм. На внутренней поверхности барабана через 900
по окружности укреплены четыре полки высотой по 100 мм для подня-
тия кокса во время вращения барабана. Скорость вращения барабана
25 об/мин. Испытьшают первичную пробу кокса, отобранную по rOCT
5954-----69. Для определения Про1filОСТИ составляют пропорционально вы-
ходу aCCOB три параллельные пробы кокса из вьщелеиных при рас-
севе классов> 80, 60 80, 40 60 и 25 40 мм массой 50 :!:: 0,5 Kr. Пробу
кокса заrружают в барабан, который после 100 оборотов останавливаю!,
127
кокс выrружают и просеивают на ситах с квадратными отверстиями
80 Х 80, 60 Х 60,40 Х 40,25 Х 25 и 10 Х 10 мм. Допускается рассев в один
прием объединенной пробы кокса после трех испытаний. Потерю массы
пробы при испытании прибавляют к массе кокса класса < 10 мм.
По данным рассевов определяют rранулометрические составы кокса
до и после разрушения ero в барабане, окрyrляя результаты до 0,1 %. За
исходный принимают rранулометрический состав кокса с кусками круп-
ностью > 25 мм.
Удельные поверхности S о и S 100 вычисляют по выражениям (59) и
(60). Для ускорения расчета их значения можно находнть по табл. 31 и
32. Удельные межкусковые объемы Vo и VI00 (ctК /kr) определяют исхо-
дя из данных ситовоro анализа по формуле (112). Для ускорения расче-'
та их значения можно находить по табл. 53 55. Далее из табл. 66 по зна-
чениям Vo и VI00 находят вспомоrательные величиныАо,Во,Аl00 ВI00'
вычисленные по формулам (139) И(140).Коэффициентыr равлическ
1'0 сопротивления h о и h 1 О О
вычисляют по формуле
(141), показатели rазопрони-
цаемости ro и r 1 00 по фор-
муле (142). Значения ro и
r 1'0 о можно брать соответ-
ственно ho и h ,oo из
табл.67.
До "alp .1/(" Поt:л 100 060рото8
/" /'\.
V",,-,.'?"'-.п/ s \ /VЮ-
r. !/rю-
Рис. 49. Показатели, по которым
рассчитывается коэффициент ra-
зопроницаемости r
ПроЧllOсть KycKoBoro кокса Прассчитьmаютпо формуле (69) или на-
ходят из табл. 33. Средний размер кусков кокса находят по формуле
(66) или же берут из табл. 34 соответственно значениям удельных п
верхностей S .
Коэффициент rазопроницаемости вычисляют по формуле (172) или же
отыскивают по табл, 67.
При м е р расчета коэффициента I'aзопроницаемости r.
Данные ситовоrо анализа
Проба
rранулометрический состав, %, по классам, мм
80 60 40 60 2S 40 10 2S 10 сумма
30,S 50,8 9,1 100
>80
Исходная 9,6
После испытания
в барабане при
100 оборотах. . " 0,4
9,6 ,46,2
30,0
6,8
100
7,0
1. По табл. 31 н 32 находнм удельные поверхности коксов отдецьных классов н
суммируем:
80 = 64 + 262 + 610 + 168 = 1104 cM 2 /Kr;
8 I о О = 3 + 83 + 554 + 555 + 283 + 840 = 2268 CM 2 /кr.
128
2. По табл. 53 55 находим удельные объемы Д1VI СОВОКУlПIых (смежных) клас-
сов кокса, складывая их значения:
v О = 149 + 345 + 462 + 69 = 1025 см З /кr;
V 100 = 6 + 109 +420 +45 +44 = 852 см З /Kr,
3. По Табл. 66 находим
Ао = 494; Во = 0,361;
А 1О0 = 563; l\o = 0,508.
4, Далее по формуле (141) вычисляем h о и h 1 О о:
h о = 494 + 0,361 . 1104 = 893;
h 100 = 563 + 0,508' 2268 = 1715.
5. По табл. 67 по значениям h о и h 1 00 находим То и TI 00:
То = 334; T 100 = 240.
6. Вычисляем приращение поверхности кусков AS:
AS=SIOO So = 2268 1104= 1164cM 2 /Kr.
По значеншо I!1S из табл. 33 отыскиваем величину покаэателя прочности куско-
Boro кокса П. \
7, По S о = 1104 cM 2 /Kr из табл. 34 находим КРУlПIость исходиоrо кокса d O =
= 54,1 мм.
8. rазопроницаемость Т вычисляем По формуле (172)
Т= 240 + (0,01. 8,59. 1104 70)0,01 . (ЗЗ4, 240) = 264.
Вычисление с помощью таблиц эанимает около 1 15 мин. Расчеты
можно значительно ускорить, еСJ;lИ воспользоваться номоrpаммами,
разработанными .д.А.Мучником и А.И.Трикило [85], или же проводить
их с помощью ЭВМ. Алrоритмы для расчета коэффициента rазопроница-
емости на ЭВМ "Проминь-2" разработаны Восточным уrлехимическим
институтом (ВУХИНом) . а также Череповецким филиалом Северо-Запад-
Horo заочноrо политехническоrо института. Коэффициент rазопроница-
емости является показателем, которым надо пользоваться прежде Bcero
для контроля и ведения доменных шавок, а также для однозначной оцен-
ки эффективности азличных способов улучшения качества кокса.
Итак, существующие методы оценки физических свойств кокса пре-
дусматривают определение показателей для постояшюй степени разру-
шения, но не учитывают приведение их к постоянной стадии разрушения.
В этом заключается ПРИНЦИIПIальный недостаток как наших, так и зару
, бежных методов оценки физических свойств кокса. Стадия разрушения
кокса определяется величиной энерrин (работы) образования ero rpaнy-
лометрическоrо состава. Количествениое выражение работы образования
rранулометрическоro состава позволяет приводить показатели физичес-
ких свойств кокса, определеlПlые при постоянной прилаrаемой работе
'(числе оборотов барабана), к ОДЮIаковой заранее выбранной стадии
разрушения.
129
Все коксы, поступающие в ropH доменной печи, практически нахо-
дятся на ОДНОЙ и той же стадии разрушения. HeroToBbIe коксы разруща-
ются в доменной печи значительнее, чем rOToBbIe, и по общепринятым
методам незаслуженно получают повьппеииую оценку. Качество же ro-
товых коксов недооценивается.
ОЦЕНКА КАЧECrВА КОКСА РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ
Восточным уrлехимическим институтом проведены большие исследо-
вания по сравlПlтельной оценке различных методов испьпания кокса
. и определению их точности. Оценка кокса производилась для исходных
проб erQ крупностью> 60 и 40 мм. Пробы испьпывали по rOCT 8929 75
для заводов Востока. Ниже приведены средние данные, оцеlПlвающие
. точность определения показателей М4 О, М 1 О" средней крупности d o , проч-
lЮСТИ KycKoBoro кокса П и rаЗОПРОlПlцаемости Т. В качеСТlJе примера в
табл. 84-----86 приведены данные для коксов Череповецкоrо и Челябинс-
KO,ro металлурrических заводов.
Из табл. 84 видно, что коэффиuиент rазопроиицаемости изменяется в
значительных пределах, что позволяет в лучшей мере характеризовать
коксы разных свойств. Изменения показателей свойств кокса Череповец-
Koro металлурrическоrо завода приведены в табл. 85 [97], из которой
видно, что значительная чувствительность метода наблюдается для к зф-
фициента rазопроиицаемости (изменения от 8,9 до 14,1 %). Показатели
М4 О, М 2 5 И остаток кокса в барабане измеИJIЛИСЬ неэначительно.
Результаты, характеризующие точность определения показателей фи-
зических свойств кокса ри испьпа:ни:и класса с ,размера кусков
> 40 мм, приведены в табл. 86.
Кркс Челябинскоrо метаЛлу:рrичес-
,Koro завода в отличие от кокса
Череповецкоrо металлурrическоrо
завода имеет более низкую проч-
ность . И меньшую rазопроница-
емость. В связи с этим. размах
варьирования для 'показателя r дос-
. тиrал 70 % при сравнительно не-
большой вероятной поrрешности.
2ВО
..... 260
2'tO
220
,.
O
'" 9
{J
7
«:::"' 6
G
7
{J
9 10
/1111, D/II
11
IZ
Рис. 50. Влияние выхода мелоЧи на проч-
ность KYCKoBoro кокса П и ero rазопро-
ницаемость r при испытании проб кокса
> 25 мм (1) и 60 мм (2)
Из сопоставления приведенныхр;анных слеДует, что сиижеlПlе крупнос-
ти испытуемой пробы приводнт к получеlПlЮ повьппенных эначеlПlЙ
показателей прочности и rазОПРОlПlцаемости кокса, что подтверждается
также данными ряда работ (рис. 50) [98]. Из рис. 50 видно, ЧТО выход.
мелочи оказывает значительное ВЛИJIИИе на прочность KycкoBoro кокса
и rаЗОПроlПlцаемость. Чем меньше показатель М 10 , тем выше значеlПlЯ
130
Таблица 84. Результаты парanлenьных определений физических свойств
кокса крупностью> 60'мм
Лока- Череповецкий завод ЧеЛJIбияскнй завод
затели
М 40 , M 1o , d o , П, r 'М40' M 1o , d o , П, r
% % мм кr.об/дм 2 % % мм кr.об/дм 2
Среднее . 77,3 7,8 79,1 7,6 258 11,3 9,1 76,6 6,7 234
Размах
варьиро- 59,0
вания,%. 6,7 2,2. 4,2 1,5 25,0 4,4 2,8 3,2 3,1
Вероятная
IIОrpеш- 2,31
ность, % . 1.08 0,38 0,68 0,20 4,48' 0,67 0,35 0,59 0,32
Средн&-
J<Вaд
тичное
отклоиtr
ние,% 1,50 5,60 1,02 0,33 7,15 1,27 0,63 0,93 0,63 14,0
Коэффи-
циент
вариа- 9,40 6,40
ции,%. . 1,94 7,18 1,29 4,34 2,77 1,80 6,90 1,20 П и r. Однако это не означает полиоrо подобия их изменений и возмож-
ности замены дpyr ApyroM. Показатель r приобретает оптимальное зна-
чение с развитием процесса спекания и упрочнения. Показатель М 1 О мак-
симума при этом не имеет.
Таблица 85. Изменения покаэателей свойств кокса ЧерМЗ
Лродолжнтель- Изменение
Показатели ность периодов
коксования, пределы аБСОJJЮтная %
недель величина
rазопроницаемость 14 249 276 27 10,9
17 270 294 24 8,9
208 260 298 38 14,6
М 40 ,% 14 75,7 77,1 1,4 1,8
(rOCТ 8929 75) 17 75,4 79,0 3,6 4,8
208 75,6 77,8 2,2 2,9
М 1о ,% 14 7,3 8,1 0,8 11,0
(rocr 8929r75) 17 6,7 8,7 2,0 30,0
208 7,1 8,0 1,9 26,8
М н ,% 14 8,7 88,8 1,7 1,9
(по rOCT 5953 72)
M 1o ,% 14 8,0 9,2 1,2 15,0
Остаток в большом 17 336 349 13 3,9
барабане, Kr
Выход класса 17 28 38 10 47
< 10 мм в под бара-
банном продукте
131
Таблица 86. Результаты пар8JlJlельных оnpедепеииА
физических свойств товарных проб кокса (> 40 мм)
Череповецкий завод Челябинский завод
Пока-
затели м. о , M 1o ' d o ' П, r М. о , M 1o ' d o ' П, r
% % мм кr.об/дм 2 % % мм кr.об/1»of 2
Среднее 76,3 8,2 57,4 8,7 285 67,0 10,0 54,0 7,2 257
Размах
варьиро-
в8НИЯ, % . 9,0 1,4 15,9 0,9 52,0 4,0 2,2 20,1 2,9 70,0
Вероятная
поrpеш-
ность, % . 1,19 0,37 2,79 0,36 7,47 0,78 0,76 1,67 0,33 0,90
Средне-
квадра-
тичное'
отклоне-
ние, % . . 1,80 0,53 4,22 0,50 1,28 1,05 1,09 4,64 0,62 11,05
Коэффи-
циент
вариации,
%.. .. .2,45 6,46 7,46 5,79 3,96 1,60 . 10,3 8,60 8,61 4,40
предложеlпlыlй метод оценки качества кокса по коэффициенту rазо-
проницаемости, прочности KycKoBoro кокса и начальной крупности приме-
ним для любых способов испьпания кокса и комплектов сит для ero рас-
сева. Тем не менее, получаемые при этом абсолютные значения показате-
лей будут нес олько различаться в зависимости от классов кокса, при-
НJlTЫX для расчетов. В частности, как видно из предьщущеrо раздела, по-
казатели зависят и от крупности проб кокса, взятых для испытания. все
это указьmает на необходимость стандарТИjации метода.
С этой целью при испьпании кокса на механическУю прочность (по
rOCT 8959 75) БЬD1И предпрIпlJlтыl довольно крупные работы по накоп-
лению данных для оценки кокса по коэффициенту rазопроницаемости.
Они дают общее представление о качестве кокса различных заводов и с
этой то'!l<и зрения представляют IПперес. В табл. 87 приведены среднеrо-
довые данные по составу шихт и качеству кокса пяти металлурrических
заводов Востока. Более низкое качество кокса Челябинскоrо металлур-
rическоrо завода, по-видимому, обусловлено наличием в шихте yrлей мар-
ки IOК14. Помимо этоrо, кокс Челябинскоrо завода БЬD1 самым крупным,
а это указьmает на недостаточное раЗВИ'rие процессов спекания' и упроч-
нения, как и процесса трещинообразования. Причиной этому является
менее жесткий тепловой режим коксования.
В 1974 r. по сравнению с 1971 r. СНИЗИJIось качество кокса Орско-Ха-
ЛИJIовскоrо металлурrическоrо комбината вследствие уменьшения ero
прочности. Отсутствие изменений в крупности кокса указьmает на то,
что основной причиной изменения качества кокса является у удшение
состава и снижение спекаемости yrольной шихтыl.
132
Таблица 87. Состав шихт и качество кокса
некоторых металлурrИ'lеских заводов (['ocr 8959 75)
Завод" Но- МароЧНЪ1Й состав шихты, % П, d o ' М. о , М 10 ,
I<омби rод ме-- r I<r.об/1U/I2 мм % %
нат ра Ж26 r17+ [(2 КI0+ про-
бло- +r6 +13 чие
I<ОВ
ммк 1971 11 25,3 6,5 16,6 21,8 29,8 275 7,34 69,1 71,8 8,7
1974 25,6 5,6 11,3 17,8 32,7 282 7,54 69,0 73,9 8,4
зсмз 1971 11 22,S' 17,2 26,7 33,fi 275 7,34 77,7 77,3 8,5
1974 20,6 20,4 25,2 33,8 284 7,86 7,89 78,9 7,6
кмк 1971 Iи 26,1 15,4 23,4 35,1 289 7,14 75,7 73,7 8,6
11 29,0 16,8 17,8 36,4 269 7,14 75,S 73,6 8,6
ОХМК 1971 1 25,0 7,1 21,8 1,6 44,S 261 6,92 81,8 73,8 8,5
1974 27,6 2,2 19,8 1,6 48,8 246 6,26 81,0 73,0 10,69
чмз 1971 1 27,4 16,6 1 ,2 27,8 13,8 237 6,04 81,5 69,9 10,1
1974 35,6 13,3 15,4 19,8 15,9 236 6;03 82,4 69,6 10,0
ДаlПlЫе Ъ' качестве коксов Новолиnецкоrо, Череповецкоrо металлур-
rических заводов и Карarандинскоrо металлурrическоrо комбината при-
ведены в табл. 88.
Данные табл. 88 свидетельствуют о постоянстве качества кокса по
среднеrодовыM показателям за 1971 1974 rr. Наблюдалось небольшое
снижение качества кокса Череповецкоrо завода в 1974 r., которое Bыpa
зилось в снижении показателя r на 19 единиц, что БЬDIО обусловлено сни-
жением прочности при увеличении крупности. Это указьmает на снижение
температур коксования.
ДаlПlЫе о качестве кокса заводов Юrа приведены в табл.89. Обращают
на себя внимание результаты испьпа:ния кокса PycTaвcKoro металлурrи-
ческоrо завода, имеющеrо понижеlШое качество.
Следует отметить, что в подавляющем большинстве случаев изменение
cpeAцeroAoBыx дaннbix качества кокса по характеристикам М4 о и М 10
Таблица 88. Качество кокса некоторых металлурrИ'lеских заводов (['ocr 8959 75)
Завод, rод Номер'а r п, d o ' м. о ' М 10 ,
I<омбинат блоков кr.об/дм 2 мм % %
Новолипецкий 1971 288 8,09 80,S 79,3 72
1972 289 8,12 79,8 79,2 72
1973 289 8,13 79,7 79,2 72
Череповецкий 1971 276 7,47 47,9 75,8 80
1972 11 277 7,53 77,9 74,6 77
1973 278 7,62 77,4 74,5 76
1974 268 7,16 78,6 73,4 82
Карaraндинский 1971 255 6,59 79,6 73,0 93
1972 1 262 6,83 80,4 75,4 90
1973 265 6,94 79,6 75,9 89
1974 266 6,98 79,S 75,5 88
133
Таблица 89. Качество Кокса заводов lOrа (['OCI' 8959 75)
Заводы Номера r п, д о , М.о, M 1o ,
БЛОКQВ кr.об/l1>f'J мм % %
Коксохимические:
fорловский 297 8,47 74,1 79,2 7,3
Донецкий 293 8,33 77,4 79,1 7,1
Енакиевский [ 293 8,40 75,5 76,4 6,9
Бarлейский 11 290 8,40 76,4 74,9 6,5
Коммунарский [[[ 286 8,06 77,4 77,7 7,3
Авдеевский 285 7,97 76,9 77,5 7,5
Запорожский 284 8,02 79,6 77,3 7,1
Ясиновский 1 283 8,06 78,4 75,4 6,9
Криворожский 1 281 7,81 78,4 76,7 7,5
Макеевский 277 7,69 79,8 76,3 7,5
ЯСIDIОВСКИЙ 11 277 7,69 84.0 77,0 7,2
Руставский метал-
лурrический 268 7,40 88;0 78,6 7,6
соответствовало изменению и показателя r. Однако имеются iI исклю-
чения. Например, пониженное качество кокса PycTaвcKoro завода харак-
теризуется высоким значением М4 о. Нельзя дать однозначной оценки ря-
Т1У коксов заводов по характеристикам М4 о и М 1 о, установить, какой
кокс лучше: rорловскоrо или Запорожскоrо, Баrлейскоrо или Комму-
HapcKoro, Донецкоrо или Енакиевскоrо. Ясиновскоrо или Криворожско-
ro заводов. При использовании показателя качества кокса r неоднознач-
ность оценки качества кокса исключается.- Если же дополнительно поль-
зоваться и 'характеристикой П, можно установить причину изменения ка-
чеС1'ва кокса. Причиной может бьпь недостаточное развитие процессов' спе.
кания и УПроЧН6НИЯ или же чрезмерно высокое трещинообразование (зна-
чительное количество в шихте усадочных уrлей и чрезмерное ПОВЬШIение
скорости нarревания).
СлеТ1Ует также отметить более четкое разrраничение коксов по качест-
ву через показатель r по сравнению с хаРактеристиками М4 О, М 1 о. И
остатком в большом колосниковом барабане; максимальная разница в
показател.ях составЛJlJ1а PlIя r и М 40 соответствешlO 39 и 3,8 в абсолют-
ных еДIПIИцах и 14,6 и 5,0 в процентах, т.е. по показателю r коксы диф-
. ференцировались примерно в три раза более четко. чем по характерис-
тике М40' ПеречислеlПlые замечания в полной мере относятся и к ха-
рактеристике М 2 5, определяемой по rOCT 5953 72.
Желательна rруппировка коксов разных заводов по качеству, одна-
ко, по мнению автора, она будет целесообразной лишь после накопле-
ния дополнительных данных по стандартизированной методике опреде-
ления коэффициента rазопроницаемости.
ВЛИЯНИЕfАЗОПРОНИЦАЕМOCI'И
НА ПРОИЗВОДИТЕльнocrь ДОМЕШlЫХ ПЕЧЕЙ
ИСХ9ДЯ из предлаrаемой физической модели движения кокса в до-
меlПlОЙ печи, можно считать, что количество rазообразных peareHTQB,
134
вводимых в доменную печь с дутьем, пропорционально rазопроНицае-
мости, вычисленной п<? xapaкTepHoмr rранулометрическому составу
кокса. Поэтому с учетом нarруэки рудной сыпи на кокс Н и ее свойств
(3 должно соблюдаться следующее равенство:
). == а. (3 CТj F д (Т/т-
(173)
Действенность показателей качества кокса оценивают обычно по влия-
нию есо свойств на работу домеmiой печи. При этом сравнивают эффек-
тивность работыI доменной печи за опьпный и базовый периоды. В ка-
честве характеристик эффективности принимают прежде всесо произво-
дительность доменных печей и расход кокса. Увеличение производи-
тельности оценивают по выражеНJПO
Д). == [ ().оп ) /).6] 100,
сде Д). приращение производительности доменной печи, %; п и
ПРОИЗ80дительности доменной печи при опытном и базовом периодах дo-
менных плавок. Индексы характеристик обозначают их ПрШlадлежность к
базовому lfЛИ же опытному периоду.
Подставив в это выражение вместо). есо значение из уравнения (173),
получим: .
(ар С 1/ F A : н) оп
Д). == [
(apc1/F A :Н)б F б
Из выражеmiя (174) следует, что при сравнительной оценке качества
кокса или оценке действительной цешlOСТИ показателей свойств кокса
прежде всесо, кроме иэменения показателя Т, необходимо учитьmать из.
менение качества руДЫ, концентрации кислорода в дутье с и напряжен-
ность дутья 71. Только при постоянстве нarрузки рудной сьmи на кокс Н
и характеристик а., с и 11 будет прямая пропорциональная зависимость
Iiроизводительности домешlOЙ печи от качества кокса, оцениваемоrо Че-
рез коэффициент rазопроницаемости есо насыпной массы. Пусть
Fon
1] 100.
(174)
G == а.(3Сl1Тд/Н.
(175)
Torдa ). == GT. При постоянном значении G формула (174) примет вид
Д).== (100 ДI)/Т б ,
(176)
сде ДТ изменение показателя Т в опьпном периоде; ДТ == Топ Т б .
С помощью общеrо (174) и частноrо (176) выражений через пока-
затель ДТ следует устанавливать СВJlЗь показателей .свойств кокса с
интенсивностью хода доменных печей.
Эффективность работы доменных печей также может быть проrнози-
рована по выявленным для тех или друrиx конкретных словий урав-
нениям реrрессии, составленным с помощью корреляционноrо анализа.
Однако математические модели целесообразно составлять на оонове фи-
13S
зических моделей, одну из которых выражает уравнение (173). Cor-
. ласование показателей свойств кокса с уравнениями (174) и (176) будет
указывать на их приемлемость для оценки качества кокса.
Весьма обстоятельная работа по статистической обработке результа-
тов испьпаний различными методами кокса, используемоrо в домен-
ных печах Череповецкоrо металлурrическоrо завода, проведена В.А.Ула-
ховичем и М.М.Вещезеровым [97] по данным, полученным на трех домен-
ных печах. В 1 периоде в течение 14 сут испытывали KOKc'MoKporo туше-
ния в домешlOЙ печи объемом 2700 rJ. В IП периоде в течение 17 сут ис-
пытьmали кокс смешанноrо тушения, используемый в печи оБЪемом
2000 м 3 ; Сравнительная оцеНка коксов проведена по показателям: коэф-
фициенту rазопроницаемости Т, остатку кокса и выходу мелочи в боль-
шом колосниковом барабане Б Б 1 О, показателям М4 о и М 1 О И пока-
зателям rOCT 5953 72M25 ИМ10
Соrnасованность показателей свойств кокса с производительностью
доменных печей определяли через коэффициент корреляции (табл. 90).
Из табл. 90 видно, что наибольшую соrnасованность с проИЗБодитель-
ностью домениых печей имеет коэффициент rазопроницаемости. ,
Если в основу экономических расчетов положить уравнение реrрессии
для домениой печи с полезным объемом 2700 м 3 (первый период)
). == 11 ,9 Т + 2662,
(177)
то из Hero следует, что ПОВЬШIение качества кокса по показателю Т на
одну единицу приводит к увеличению суточной производительности до-
мениой печи на 11,9 Kr чуryна. '
Исходя из выражения (176) можно вычислить увеличение производи-
тельности домениой п чи по формуле, %:
Д). == [1190(Т оп Т б ) ]/11,9Т б )
(178)
. rде Д). ПОВЬШIение произв()дительности домениой печи в опьпном пе-
риоде по сравнению с базовым периодом, %; Т оп и Т б значения коэф-
фициентов rазопроницаемости кокса для опьпноrо и базовоrо периодов.
Таlillица 90. CorвaCOBaнHOCYЬ покаэателей свойств кокса с
производительностью доменных печей дли периодов I IП
Пока- I (печь 2700 м') 11 (печь 1007 м З ) III (печь 2000 м')
зат&-
ли уравнение r уравнение r уравнение r
r l1,9r+ 2662 +0,794 2,6r + 1660 +0,626 4,зr+ 3135 +0,393
Mso 205MI 0+7499 622
Mso 141М ) 0+6857 0218 37,7Mlo+2685 O,526 76М) 0+4885 O,057
МН 121МH 489.1 +0,616 O,103
м. о 34,lМ. О +3 159 +0,121 20,5М 40 +815 +0,675 19,2М. О +5796
Б 4,21Б+954 +0,564
Б sо 387Бsо+2426 O,440
136
Повышение производительности доменной печи при изменении показа
rеля качества кокса на одну единицу (при среднем ero значении для ба"
зовоrо периода 2700 единиц), соrласно выражению (177), составит
1190: (11,9.270 + 2662) == 0,20 %.
Из работы А.В.Карпова и друrих [99] следует, что при изменении пока-
зателя r на 16 единиц экономия скиповоrо кокса бьmа равна 1,9 %, т.е.
составляла 0,13 % зкономии при изменении rазопроницаемости на одну
единицу. Влияние показателей свойств кокса на ero расход в доменных
печах ЧерМЗ представлено уравнениями реrрессии в табл. 91 [97], йз ко-
торой видно, что наибольшее соrnасование с расходом кокса в доменных
печах имеет коэффициент rазопроницаемости r. Уравнение реrрессии для
расхода кокса в доменной печи объемом 2700 t.! имеет вид
к == 702 0,985r 702 r.
(179)
Из выражения (179) следует, что повьпиение качества кокса по пока-
зателю r на одну единицу снижает расход кокса на 0,985 Kr/T чуryна или
приближенно на 1 Kr/T.
Данные пр рцсходу коксов разноrо качества. производительности печи
и ее приращению приведены ниже:
Коэффициент rазопроницаемости,
r , . . . . . . . . . . . . . . . , . . . .. 240 250
Расход кокса, Kr/T . . , . . . . . , .. 466 456
Производителъность, т/с. . , . . , , ,5518 5637
Приращение производительности,
% . , , . . . . . . . . . . . . . , . . , . , о 2,11 4,17 6,48 8,64 9,73
Приращение производительносТи дано по отношению к коксу, имею-
щему r == 240. Показатели вычислены соответственно по выражениям
(179), (177,) и (178).
Авторы работы [98] делают вьшод, что результаты оценки качества
кокса Moryт быть испольэованы для оценки эффективности мероприятий
по улучшению качества кокса, оптимизации условий коксования и проr
ноза влияния качества кокса на показатели работы IUIавки. Что касается
коэффициента rазопроницаемости кокса, то ero необходимо вычислять по
единой установленной методике. В.В.Назаров и Е.Н.Мишин, анализируя
260
446
5756
270 280
436 426
5875 5994
290
416
6113
Табilица 91. Соrласоваиность показатепei свойств кокса
с ero расходом в доменных печах IIO периодам I III (см. табл. 90)
Пока 1
З8тепи
уравнение r
r 0,985r + 702 0,897
М. О 18,8М. О + 299 + 0,785
МВ 10,3MB+1356 0,714
М. О 19,1М. 0+301 +0,534
М 40 з,IМ40+687 0,172
Б
Б 1о
Il
III
уравнение
r
уравнение
r
0,16зr+495 0,113 0,092r+478 0,131
1,8М. о +424 +0,087 9.,4М 10 +382 +0,119
2,36М4c!+632 0,142 3,78М 4 0+162 +0,046
0,0916Б+481 O,169
4,15Б 10 +313 +0,031
137
К,ачество кокса ЧерМЗ, указьmают, что "коэффициент вариации показате-
лей rазопроницаемости, удельноrо электросопротивления, СТРУКТУРНой
прочности выше миоrиx контролируемых параметров, что свидетельству.
ет о стабильности качества кокса, обеспечиваемоrо поддерживаемым на
заводе высоким уровнем, технолоrии, и возможности стандартизации этих
показателей [98] .
НЕКОТОРЫЕ ПУТИ ПОВЫЫЕНИЯ КАЧЕCfВА КОКСА
И РАCldИРЕНИЯ уrоJIЬНОЙ БАЗЫ
, Ниже рассмотрены мероприятия по улучшению качества кокса, осно-
ванные на теориях поведения кокса в домешlOМ процессе, процесса раз-
рушения текстурно неоднородных кусковых материалов и процессов
коксообразования. Теория поведения кокса в доменном процессе позво-
,лила выявить свойства кокса, влияющие на интенсивность., ровность
хода доменных печей и расход ТОIUIива в НИХ. ИЗ теории процесса разру-
шения текстурно неоднородных материалов, типичны представителем
которых является металлурrический кокс, следует наиболее приеМJIемый
метод определения прочности и размера кусков кокса. Теория коксоо&
разования выявляет пути формирования прочности кокса и размера ero
кусков.
. Вопросы улучшения техническоrо состава кокса освещались ранее и
в данном разделе не рассматриваются. Основные направления улучшения
качества кокса приведены ниже:
Основные направления
Подroтовка yrлеА и шихт
AmI коксоваиИJI
Снижение rpaдиеита усадок
шихты при ее коксовании
Упрочнение тела кокса
Подrотовка кокса к доменным
плавкам
Способы
Раздельное обоraщеиие уrлей.
Избирательное измепьчеИИе.
Способы УIUIотиеНИJ[ yroльныx шихт:
npecCOB8JOIe (трамБОВ8JOIе), брикети-
pOB8JOIe, rpанУJПIроваиие, формование
в пластическом состоJIИИИ
Снижение влажности.
Термическая ПOДI'отовка
Повышеиве температуры коксования.
Сухое тушеиве
Механическая обработка.
Сортировка на узкие классы.
Устаиовлеии unтимальноro размера
кусков
МЕТОДЫ подrотовки УrЛЕЙ и шихт
К этим методам следует отнести раздельное обоrащение уrлей, Ц из-
бирательное измельчение и предварительное УWlOтнение перед коксова-
нием. В последнее время получает распространение метод днфферен,
цированиоrо обоraщения уrлей. Соrласно методу, хорошо спекающиеся
yrли обоrащают отдельно от ШIОХО спекающихея компонентов ШИХТЫ,
которые рекомендуе-.rся подверrать более тонкому измельчению [100],
При диффереlЩИРОВаниом обоraщении обычно подверrаются менее rлу'
бокому обоrащению yrли марок Ж и К и более rлубокому r. и .ОС.
138
Общая зольность IlIИXТЫ при этом остается постоянной. Эффективность
метода проверена в ПРОМЬПШIенных условиях. М.ПДелик и др. [ 101, 102]
отмечают, что дифференцированное обоrащение позволяет увеличить
выход обоrащенной IlIИXТЫ rлавным образом за счет концентратов хо-
рошо спекающихся yrлей и повысить прочность кокса. Последнее, по
мнению автора данной книrи, при достаточной спекаемости IlIИXТЫ обя
зано увеличению удельной поверхности отощающих IlIИXту компонентов в
результате более TOHKoro их измельчения. M-.ПДелик и др. [10 1] ПО-
казали, что дифференцированное обоrащение уrлей позволяет вводить
БО1!ьшее количество rазовых уrлей в IlIИXТЫ ДЛЯ коксования. Качество
кокса характеризовалось повышением коэффициента r до 12 единиц.
Известно, что более KpynныIe частицы породы, содержащиеся уroль
иых IlIИXтах, являются центраМи образования трещин в кусках KOKC .
Причиной этоrо является возникновение, rpaдlieHTa усадок между час-
тицами породы и уrлей при их спекании и последующем нarревании.
Частицы породы имеют rораздо меньшую усадКу, чем зерна уrлей. Поз-
тому после спекания около поверхности частиц породы образуется сеть
трещин, снижающих прочность кокса. Одним из методов улучшения
подобной TtI<'cтYPpI получаемоrо кокса является избирательное измель-
чение уrлей. Этот способ позволяет достиrнyть 6ольшеrо измельчения
породных частиц по сравнению с зериами yrлей. При избирательном
измельчении увеличивается поверхность частиц наполнителя, что при
спекании повышает прочность кокса [ 103] . .
Ниже приведены данные KOMмyнapcKoro коксохимическоrо заво-
да ПО коксованию шихты марочнс;>rо состава Ж 32; K 22, OC 16 и
r зо % [104] при разном измельчении:
r М 40 ,% M 1o .%
Обычное измельчение.под сито
3 мм 85,4 % , . . . . . . . . . . . . . . 268 76,6 8,0
Измельчение До 90 91 % под сито
3 мм (16 % yrлей ос + IS % raэовЫХ
yrлей) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 77,4 7,6
Из этих данных видно, что избирательное дробление наиболее прочных
yrлей марок r и ОС приводит к улучшению качества кокса. В данном
случае оно объясняется также увеличением поверхности отошающих
компонентов. Сравнительная оценка различных технолоrических схем
подrотовки уrольной шихты к коксованию дана 'в ряде работ [150,
155 157].
Избирательное дробление может бьпь осуществлено по следующим
основным схемам: дробление компонентов IlIИXТЫ ДК, rРУШIOвое
дробление компонентов rдк, IПIевматическая сепарация в кипящем
слое ПМС и дробление в вентилируемом дробильном контуре ВДК. В
оСнову последнеrо метода положено предложение M.r .Марченко, М.В.
Митрофанова и Б.С.ФилИIПIова. По своей сущности метод принциnиaльно
отличается от способа обычноrо избирательноrо дробления и является
Наилучшим. Сущность ero состоит в задержании более тяжелых зольных
уrольных частиц в веНТИЛJlj>уемом контуре и уносе их из -дррбилки лишь
после TOHKoro измельчения.
139
Если классы шихты с более крупными зернами ушей, подrотовлен-
ные по обычным схемам, имеют наибольшую зольность, эти же классы
шихты, подrотовлеlПlые по способу М.r.Марченко и др., имеют наимень-
шую зольность (рис. 51) [108].
В работе [107] указывается на бо-
лее блarоприятное соотношеlПlе
rраничных классов крупности ших
Тbl при этом способе, которое при.
водило к повышению ее насыllойй
массы до 5 %. Подробим харак-
теристика свойств кокса из шихты
НТМК, подrотовленной по разным
схемам, дана в работе [156] (табл.
76).
lJ
lZ
i 10
%
8
>6
J 6
КЛQl't'61 Шluтlll, НМ
O J
Рис. 51. 3ольноCl'Ь классов уrоJJЬИОЙ
шихты НТМК, подrотовлеJUlОЙ по раз-
ным схемам:
1 ДПI (дробление шихты); 2 ПМС
Из табл. 92 следует, чrо наилучшей схемой подrотовки уrольной ших-
ты является схема ВДК. Кокс, получеlПlЫЙ по ЭТОй схеме, кроме наиоо.
лее BbICOKOro значения rэзопроницаемости, обладает l000/о-НОЙ термоус-
тойЧИ80СТЬЮ. Нельзя не отметить, что реализация центров трещиноватос-
ти в кусках кокса приводит также к некоторому повышению выхода ме-
таллурrическоrо кокса. Так, шихта, подrотовленная по схеме ПМС, дала
Тllбlluца 92. Свойства кокса нз шихт, подrотовлеииых
по схемам дм, ОМС, вдк
Поквзвтenи
Схемв подrотовки шихты
дш ПМС вдк
ПлomOC'IЪ, r/CM':
ИCТШПIaJI. . . . , . . . . . . . . . . . . . 1,93 1,93 1,93
кажУIЦaJIСJl . . . . . . . . . . . . . . . . 0,90 0,91 0,92
Пористо ,% ... ,. . . ,.. . ... ... 53,2 52,7 52,4
РеакциоИRaJI способносТь, мл/ (чое) , . . 1,89 1,86 1,81
ТермостоЙ1<OC'IЪ, % . . . . . . . . . . . . . 92,5 98,0 100,0
Средний размер кусков кокса перед
и ем,ММ............... 71,6 72.0 71,7
ПроЧJIОCl'Ь по большому барабану, кr:
остаток . . . . . , . , . . . . . . . . . . 314 319 323
0 10мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 48 46
ПроЧКOC'IЪ по малому барабану, %:
М40' , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 78 78
Мао . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11,6 10,6 9,6
ПроЧJIOC'IЪ KycKoBoro кокса П,
кr.об/цм2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11,8 12,0 12,3
rвзопроиицаемOC'IЪ r. . . . . . . . . . . . 250 253 258
140
увеличение выхода металлурrическоrо кокса на 0,45 % [153]. Избира-
тельное измельчение улучшает качество кокса, получаемоrо из текстурно
неоднородных ШИХТ. Этот способ получает широкое распространение для
уrлей Востока.
Наиболее перспективными направлениями повышения прочности кок-
са и расширения сырьевой уrольной базы JlВЛJlЮТся способы коксования
умотнеиных шихт. УlJJ10тнение является сильнодействующим фактором,
увеличивающим поверхность контактов частиц при спекании, с одной
стороны, и концентрацшо спекающихся компонентов в единице объема
заrрузки, с друroй стороны. Все это резко ПОВЬПIIает спекаемость, выход
кокса и прочность ero. К основным методам уплотнения- уrольных шихт
слецует отнести прессование (трамбование), формование, брикетирование
и rранулирование. Наиболее распространеиным методом JlВляется метод
прессования. Коксование прессованных шихт позволяет повысить в них
долю слабоспекающихся уrлей, в том числе с высоким выходом летучих
веществ.
ЗначиТельное внимание этому метоцу бьшо уделено акад. Н.П. Чижевс-
ким [ 110], Л.И.Еркиным И др. [111, 112]. Показано, что качество кокса
из шихты хузнецкими уrnями умереиной и понижеиной спекаемости
ПОВЬПIIалось не только при трамбовании, но даже при уплотнении шихты
с помощью lJJ1анирной штаНfИ непосредствеино в. камере коксования.
По Мнению И.к.Ситулина [1 iз], трамбование представляет IDIтерес
ДЛЯ CCCP особеино для восточных районов. По ero данным, при трам-
бовании получался кокс с остатком в большом колосниковом бара-
бане 312 322 Kr и выходом мелочи 0----10 мм (38 Kr) из шихты с 60 %
rазовых уrлей, 7 9 % полукокса и 31 35 % хорошо коксующихея уrлей.
IIлотность уrольноrо пироrа зависит от продолжительности трамбования.
Из рис. 52 видно, что УШIOтнение уrольноrо IlИроrа до 1JJ10тностей, превы-
шающих 1 Kr/дrJ ,потребуe'f затраты уже ощутимоrо времени.
И.к.Ситулин рекомендует разработать трамбовочную машину с сокра-
щением продолжительности трамбовани до 10 мин при 1JJ10ТНОСТИ уrоль-
+6
10 1.
6p "# тpa,,508aHII#, "11,,
Рис. 52. ВЛИJlНИе времени трамбования
на nЛ011l0Cl'Ь yroJJЬНoro пироп
" 1,01
...
41-'
i
1491
6
*
...
+J
"О
с::::
0,96 0,98 1,0
плотность ЛIIl'оzа, кв/.I"о1
Рис. 53. ВЛИJlНИе плomости уrоJJЬНОЙ
шихты на пориcrocть получаемоrо кок-
са
141
Horo пироrа 1 кr/дм 3 f113]. Д.Хольце [114] iIOлarает, что процесс трам-
, бовании "в промышленных условиях можно автоматизировать с обеспе-
чением постоянной средней плотности уrольноro пироrа. Влияние плот-
ности уrольноrо пироrа на пористость получаемоrо кокса показано на
. рис. 53.
В табл. 93 приведены данные ОПЫТНЫХ коксовaimй, проведенных на
Харьковском опытном коксохимическом заводе [ 115] для шихт с 20 %
ушей марки Т (шихта I) и IS % уrnей марки Д (I.IIИXта 11). Из этих дан-
ных JJИДНО, что трамбование более приемлемо для коксования более ото-
щенных уroЛЬНЫХ шихт с уrлем марки Д. Качество кокса из шихты с
IS % ДЛЮIНопламеlПlЫХ уrnей по качеству, оцениваемому через показатель
r, даже лучше, чем кокса из шихты без этих ушей. По показателю остатка
в большом колосниковом барабане качество этоrо же кокса хуже, а по
выходУ мелочи лучше, чем из шихты без трамбовании.
Фирма "Саарберr-Интерплан" намеЧает проведение работ по iIримене-
нию метода трамбовании для камер высотой 6 м. Дшшые подтвердили
получение достаточно прочноrо уrольноrо пироrа для зarрузки в камеру
печи [ 116].
Обзор и оценка основных методов получения формованноro кокса
даны в статье [ 117] .
ТllбlllЩIl 93. Коксование траМбованНЪ1Х шихт
Поквэатели
Шихта 1
Шихта 11
бр с трам-
трамбования бованием
без трам- с трам-
бования бованием
92,5 92,6
7,71 13,40
28,8 27,9
1364 1368
15 OO 20 15
Crепень нзмельчеИИJI
« 3 мм), % . . . . . . . . . .
Технический состав
шихты, %:
W r . .. . , . . . . . . . . .
У". , , . . . . . . . . . . . .
Температура в ОТОJJИТe1Пr
ных каналах с КОКСОВОЙ
стороны, ос. . . . , . . . . . .
Период КОКСОВания, ч
rраиулометричес,кий сос-
тав кОкСа. %, пЬ фрак-
циям, мм:
>80
60 80
40 60
25 40 . . . . . . . . . . . . .
Прочность П. кr.об/дм 2 . . .
Коэффициент raэопрони-
цаеfolостиr. . . . . . . . . . .
Остаток В большом бара-
баие,кr............ .
Выход класса (o 10 мм),
кr. . . . . . , . . . . . . . . . .
93,3 93,0
7,45 10,64
26,6 27,0
1368 1367
15 00 11 25
16,0 14,6 18,1 17,2
27,4 27,1 29,7 31,0
49.7 51,7 47,4 46,8
6,8 6,6 4,8 5,0
12,5 12,4 13,6 15,0
264 265 280 292
282 280 315 304
31,2 31,3 28,8 24,4
142
Таблица 94. Методы ПOJI)"IeJIJUI формоваивоro кокса
с HarpeВOM yrnel до 4 SOO ОС .
Давле- КОНА- Печи Пронзво- rOA
ине наll ДJJII ДИТепь- nyска
Страна МетОД Основ- ТеlVIО- формо- Teмne- про- НОСТЬ УСТ8-
ное НОС8- ВанИJI, ратура кanи- уста- НОВОК
сырье тепь МПа обра ВaииJI новкн.
боткн, т/сут
ОС
СССР са- riCC r 0.5 950 Верти- 120 1960
пож- вЫй KaJIЬo
вико- иые
ва
Aнrлия КРЕ r rаэовЫй 140 950 Шахт- 250 1956
и ropJl- ИЫе
ЧИЙ по-
пукокс
США ккк ПОЛУ ropJl- 900 Ципинд- 30 1960
кокс чий ричес-
.. . и жиро полу- кие
иыJt кокс
yroль
фрr ББФ Тоже Тоже 60 80 950 С тверо 100 1965
дым
тепло-
носи-
телем
.. АН- 60 80 Выдерж- 250 1967
сит" ка и
470 С
Основное условие получения прочноrо металлурrическоrо кокса на-
личие химическоrо взаимодействия между связующим и наполнителем.
Это словие осуществляется при наrревании уrольных смесей до 400--
500 С на стадии Ш1астическоrо состояния ушей. В табл. 94 приведены
методы, при которых отчетливо вьmолняется указанное условие. Полу-
чение формованноrо кокса по методУ л.м.Сопожникова основано на
использовании спекаемости маломещморфизованных yrлей и не тре-
бует дороrиx связующих веществ или хорошо коксующихся уrnей. Полу-
чаемая при этом структура кокса подобна структуре домеШlOrо кокса ВЫ-
COKoro качества. Из -.:абл. 94 видно, что отечествеlПlЫЙ метод отличается
от дрyrиx наименышIM давлением преССОВ8fflIЯ.
Формированне прочности формованноrо кокса подчиняется тем же
закономерностям. что и формирование прочности обычноrо Kaмepнoro
кокса. Так. оптимальную крупность ушя следУет подбирать с учетом ero
спекаемости. Обычным образом изменяются и дрyrие характеристики,
связанныIe со степенью roтовности формованноrо кокса [ 118]. Данные
табл. 95 указывают, что с понижением степени rотовности кокса повы-
шаются ero электросопротивление, пористость и уменьшается IVI0ТНОСТЬ
143
ТаблUI/ll 95. Свойства формованНОl'о кокса раэличиой степени I'отовности
Выход Удельное Плотность, r/cM S Пористость, CTPYKTYP Сопро-
летучнх электро- % Н811 тнвлеНие
веществ, СОПр6ТНВ действи- кажу- прочиость, сжатию,
% ление, теЛЬН811 щаllСИ % МП8
Ом.см
1,20 0,014 1,76 0,94 46,5 78,9 23,6
1,40 0,016 1,75 0,92 47,5 76,7
2,00 0,119 1,74 0,90 48,2 74,8 17,2
2,73 0,225 1,72 ,0,87 49,5 72,3 144
4,65 1,527 1,69 0,85 49,8 55,3
и прочность. ОсобешlO значительное уменьшение прочности и повышение
электросопротивления наблюдаются для коксов с выходом летучих
вещес более 2,73 %.
Заслуживает рассмотрения вопрос об изменении структурной прочнос-
ти кокса при повториом ero нarревании до высоких температур (рис. 54) .
Снижение структуриой прочности кокса при температуре более 1250 ос
следует объяснять развитием процесса rрафитизации. Интересно отметить,
что максимумы структурной прочности соответствовали разным темпера-
турам. Следовательно, получение кокса при температурах выше 1250 ос
не является обязательныM условием улуtfi.llения ero качества. Автор по
данным работы [119, с. 142 149] подсчитал значения коэффициентов ra-
зопроницаемости для формованноrо кокса первой и четвертой степеней
rотовности. Формовки имели размер 33 Х 54 Х 58 мм. Средний размер ИХ
до разрушения определен как корень кубический из произведения их раз-
меров и составил 4,78 см. Средни,й размер формовок после разрушения в
стандартном барабане для класса > 25 мм бьш условно принят равным
30 мм. Поверхность кусков вычис-
лена по формуле (56), объем меж-
кусковых промежутков определен
по выражению (109). Исходный
кокс до разрушения в барабане
имел следующие характеристм-
ки: удельная поверхность 80 ==
== 1255 cM 2 /Kr, удельный объем
промежутков V о == 1083 см Э /Kr
и rазопроницаемость r о == 336.
Рис. 54. Влияние температуры на струк-
турную прочность кокса из утлей:
1 100 % r6; 2 50 % r6 и 50 % Д;
1"00 t 7 ОС 3 60 % r6 и 40 % се
85
...
80
.
75
70
800
1000
#
Кокс бьш получен на Харьковской опытно-промьшшешlOЙ установ-
ке из смеси восточных уrnей 60 % r и 40 % СС (табл.96)_
Данные табл. 96 указывают на удовлетворительное качество формо-
Baннoro кокса четвертой и высокое первой степени rотовности (значе-
144
Таблuча 96. Характеристика формованвoro кокса
разной степени rотовности
Показатели
Степенъrотовиости
перваll
четвеРТ811
Выход летучих веществ, %. . . . , . . . , .
Электросопротивление, Ом.ем. . . . . . .
CrPyктypHaJI прочность, %. . . . . . . . . .
rранулометрический состав кокса
после разрушения в барабане, %,
по классам:
>40 . . . . . . . . . . . . , . , . . . . , .
25 40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 25 . . . . . . . . . . . . , . . . . . . .
0 10. .. . . .... .. . . . . . , .. .. .
Прочность:
M 2s ,%.................,. .
М 1D , %. . . . . . . . . . . . . . . '. . , . .
П, кr,об/1J)Il2 '. . . . . . . . . . . . . . , .
rазопроницаемость:
r 1 о о . . . : . . . . . . , ',' . . . . . . .
r . . . . . . . . , . . , . . . . . . . . . . ,
0,90
0,020
80,S
4,00
3,.910
69,S
95,0
84,6
5,8
1,2
8,4
5,0
95,0
5,0
9,5
260
297
90,4
8,4
.6,2
240
248
ние r равно 248 и 297). Обращают на себя внимание данные о прочности
формованноrо кокса, оцениваемые по показателям П и М 1 О. Прочность
кокса четвертой степени rотовнЬсти по этим показателям бьша в 1,5 ра-
за ниже, чем первой степени rотовности. По всем друrим показателям
(структурной прочности, M 2s ) различие в прочностях бьто невелико
[120,c.175 180].
На формованном коксе в СССР Проведен ряд домеlUlЫХ мавок [35],
в частности в домешlOЙ' печи полезным объемом 675 м Э Аа Днепропет-
ровском металлурrическом заводе. Формовки имели размер 33 Х,.57 Х
Х 58 мм и бьши получены из кузнецких уrnей шихта: 60 % r6 (ш им.7
ноября)- и 40 % 2СС (разрез им. 5().летия Октября, м. Мощный). Базо-
вой бьша шихта Днепропетровскоrо коксо мическоrо завода из донец-
ких уrnей состава, %: r6----36, Ж21 30, Kl 13, ОС6----16 и Т рядовоrо
5. В табл. 97 приведены некоторые данные опьпно-промьштеlUlЫХ домен-
ных мавок, проведеlUlЫХ на 1О0%-ном формованном коксе [ 35] .
Несмотря на большую влажность формованноrо кокса, результаты до-
менных мавок бьши положительные. В обобщающей работе r.В.Спе-
ранской и др. [117] делается вывод, что формованный кокс по сраз-
нению со слоевым позволит увеличить производительность доменных
печей (на 5 %) и снизить удельный расход кокса (на 2,6 %).
Способами уплотнения шихт, не требующими нзrрева ушей до мас-
тическоrо состояния, являются брикетирование и rранулирование. Бри-
кетирование увеличивает поверхность спекания уrольных шихт и повы-
шает . концентрацию образующихся мавких веществ в единице объема
коксуемой уrольной заrрузки. Все это приводит к получеlШЮ более'
145
Про'JНоrо кокса и раcwиреншо сырьевой .уroльной базы коксования
[109, с. 13 146]. За рубежом брикетированию в целях коксования
обычно подверrаются смеси полукокса со связующим. В качеСтве свя-
зующеrо применJПOТ смолу, пек и битумы. ОдНако' для достижеНия опти-
мальноrо состава требуется значительное количество связующеrо. ЭТ9
является отрицательной стороной способов, связанных с использоваНием
полукоксов и коксовой мелочи. Характеристика основных зарубежных
методов коксования брикетированных камеlПlЫX уrлей, по которым
уже сооружены опъпны установки, приведена в табл. 98 [ 1.7] .
Большоr.о внимЗния заслуживают методы частичноrо брикетироваНив
yrольных шихт, получивших ПРОМЪПШIениое применение на восьми за-
водах Японии. Мощность установок по брикетированию в Японии обес-
печивает получ ние 17 млн.т кокса в roA, или 40 % от общеrо ero произ-
водства [121, 122]. IIIиx.та для коксования включает около 38 % брике-
тов. В шихту для брикетирования вводят до 58 % коксующихся уrлей.
В качестве связующеrо применяют камениоуrольный пек или тц назы-
ваемое сшпетическое . язующее, Последнее получают из остатков .ва-
куумной переroнки нефти oTroHoM из них леrкиx фракций до 500 ос и
обработкой ОС'1'рым паром. Сшпetическое связующее отличается мень-
шим содержанием кислорода и несколько ПОВЬШIешlOЙ сернистостью . по
сравнению с витринiпом коксующеrося уrnя. С 1976 r. в Японии работает
Табличо' 97. Свойства фор,мованиоrо кокса
и работа навем домеииъlХ печей
Основные Кокс
поквзвтепи
Формов8НJIЬIЙ оБЫЧНЬJЙ
Техиическийсо ,%:
r
W li . . .". '. ' . . . . . . . . . . , . , . . . . .
А .....,..........,.......
J1«laf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
................:........
rраиулом рическийсо ,%,по
классам, мм: .
>80 ,......................
60 80 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40 60 . . . , . . . . . . . . . , . . . . . . . .
2S 40 . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . ,
< 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . .
Средняя КРУIПIОСТЬ, мм . . . . . . . , . . . . .
rазопроницаемость ro . . . . . . . . . . . . . .
М 25 '%..................... .
М 10 ,%..................... .
П, кr.об/дм2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rаэопроницаемость:
ra о о . . . . . . . . . . . . . . .# . . . . . . .
r . . . . . . , . ... . . . . . . . . . . . . . . .
Производительность ДОМeJDIОЙ'печн, т/сут. .
Расход кокса, кr/T чyryна. . . . . . . . . . . .
14,56
13,9
1,59
0,33
4,50
9,6
0,59
1,69
3,5
82,8
8,9
4,8
36,3
280
87,6
8,8
7,79
8,2
20,0
51,4
17,3
3,1
45,1
309
85,6
6,8
7,80
234
261
1396
523
244
266
1324
536
146
ТаБЛlща 98. Основные методы JЮJI)"IeвJUI кокса
еа оllыио-промыыJlенвъlx установках брикетироВ8ВIUI
Страна
Метод
paTY
Оси,ов- ра
иое полу-
сырье KOK
COBa
НИJI,
ос
ратура
термо-
окис-
питель-
НОЙ
обра
ботки
Темпо-
рату-
ра иа...
рева
песка,
ос
Прокanка
брикетов
Про- roA
иэ:во- пу'с-
дитель- ка
НОСТЬ
yCTa
иовки,
т/сут
Темпо- Темпо-
печи КОИe<l-
иаи
темпо-
paтy
ра. ос
Камер- 900
ные
То же 900
Верти- 850
кальные
500 550 То же 850 120
500 550 Ко.ль.. 1000 130
цевые
При м е ч а Н и е. Дополнительные операции смешение со СВJlЗУЮЩИМ (смола,
пек, битум) , а1рессоваиие при 20---40 МИа.
ИЧЕМ
т,д,Ж7ОО
200
1960
Pyмы
иия
Польша
США
ИХПУ
ФМС
Д,r
Д,r
800
800
220 280
220 280
1000
250
1960
1960
Белы'иJI ИНИЕКС Д, r
Япония ДКС Т, ж
1965
1971
завод, перераоо'1ЪШаюiций 1 млн. т нефтяных остатков и вьmyскающий
300 ТЫС.т связующеrо вещества. Крупность получаемоrо кокса около
72 мм. Ero применJIIOТ в домеЮIЫХ печах объемом 2000 м 3 121, 122] j
а также в доменных печах больших объемов. 4020 и 5050 м в Касиме.
Э,П.Старке и Н.А.Жуков провели коксование трех уrольных смесей
из восточных уrnей, соответствующих по составу wиxтам КМК, ММК и
чмз [30, с. 129 136]. Брикетирование wиxт осуществляли на 'ручеЙI<О
во-зубчатом вальцевом прессе при давлении 50----70 МПа без связующих
присадок. Размер брикетов 45 Х 50 Х 25 мм. ПЛотиость брикетов
1,115 r/CM. 'Брикеты ВВОДИЛИ в количестве 50 %. ПЛотность частично
брикетированной wиxты бьша на 18,9 % больше ИСХОДНОЙ. Период KOK
сования увеличился на 1,7 ч, а производительность повысилась на 6,5 %.
Кокс испытывали в большом колосниковом барабане. По данным rpaнy
лометрических составов был рассчитан показатель качества кокса ко-
зффициент rазопроницаемости. При этом среДНИЙ размер кусков кокса
в барабанном СОСТаве бьш принит равным 62 мм [8]. Показатель r вы-
числяли по формуле (142). Результаты расчетов приведены в табл. 99.
Из табл. 99 следУет, что частичное брикетирование даже без введения
связующеrо во всех случаях приводил о к значительномУ УЛ}"ШJению ка-
чества кокса: повышалось значение коэффициента rазопроницаемости
(на 36 38 единиц), увеличилась прочность KycKoBoro кокса (на 19
20 %), снижался выход мелочи в провале под барабан (на 12 IS Kr).
Э.П.Старке и Н.А.Жуков отмечают, что для wиxты 3 по показателю остат-
ка в барабане получен отрицательный результат. С этим выводом соrnа-
ситься нельзя, так как действительное качество кокса по показателям
П и r бьш,? более высОким.
147
ТабllUIlll 99. Реэуm.таты КОКСОВ8НИII
чаСТИ'lИО брикетиров8IOIblX шихт 1 3
(числитель ИСХОДН8JI шихта, знаменатель с брикетами)
Поквзатели 1 2 Э
Технический состав, %:
r 6,6/6.5 7,0/7 ,5
W g .....'...... . 6.oJ6,О
......,..... 8,6/ 8,6/ 9,4/
. . . . . . . .. .. .. .. .. 25,7/ 27.o1 23,7/
Пластометрические пока-
затели, мм:
х.........,... . 25/ 4i/ 29/
у . . . . . . . . . . . . . . 18/ 16/ 16/
Период коксования, ч . . . 1 ,5/16,2 14,2/15,7 14,7/16,1
rранулометрический
состав кокса, %, по
классам, мм:
>80............ 49,1/41,4 50,2/41,4 46,5/39,0
. 60 80 . . . . . .'. . . . 32,2/36,2 29,9/33,5 33,2/32,9
, 40 60 . . . . . . . . . . . 16,1/19,2 17,3/21,4 17,6/23,1
25 40 . . '. . . . . . . . . 2,6/3,2 2,6/3,7 2,7/5,0
СрeдиJIЯ круIПIОСТЬ, мм . . 71,3/68,2 71,1/67,5 69,9/65,5
Остаток в большом б..
рабане, кr. . . . . . . . . . . 314/321 309/307 300/287
Выход кокса o 10 мм,
кr. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 8... .. 58/44 57/45 64/49
Пористость . . . . . . . . . . 50.0/47,4 49.0/42,0 46,1/45,3
ПрочноCl'Ь КYCКOBoro
кокса П, кr.об/дм 2 . . . . . 7,87/9,74 5,72/7,08 5,20/6.52
ruonроницаемоCl'Ь r. . . . 225/263 208/244 190/226
Процесс частичноrо брикетирования уrольных шихт может бьпь осу-
ществлен на прессах BaJIKOBOr.o типа [ 30, с. 113 123] .
rранулирование представляет собой точечное брикетироваНие [123J.
Производительность rранулJПОРОВ в большой степени зависит от круп-
ности получаемых rранул: значительно снижается с увеличением их раз-
мера. Прочность получаемых rранул сильно зависит от размера rранули-
руемых частиц. Работы по rранулироваиию проводились в Институте
rорючих ископаемых [ 124]. Предварительное rранулирование уrnей поз-
волило увеличивать насыпную массу шихты на 10 IS %. По мнeнmo авто-
ра, большие перспективы имеет rpанулирование"на заводах, примеНJIЮЩИХ
флотоконцентраты, rдe оно может бьпь проведено на смоломасляных
отходах коксохимическоrо Iiроизводства_ При этом ПОВЫСИТСЯ насьtп-
ная Ш10ТНОСТЬ шихт и несколько увеличится выход кокса [ 125] .
СНИЖЕНИЕ rРАДИЕНТА УСАДОК
и ИЗМЕНЕНИЕ РЕЖИМА КОКСОВАНИЯ
С увеличением rрадиctнта усадок в коксовом IlИроrе или любом дру- .
rOM уrлеродном изделии возрастают напряжеНИJI и развивается трещино-
ватость, которая является причиной получеНИJI более мелкоrо кокса.
148
Основными способами снижения rрадиеита усадок по толщине коксу-
eMoro слоя, ПрИВОДИЩИМИ к УЛ}"ШJению качества кокса со стороны ero
крупности, JlВЛИIOтся: уменьшение ero влажности, термическая подrотов-
ка, снижение скорости коксования (увеличение периода коксования) и
др. Наибольшее значение имеет метод сушки уrnей и коксование пред-
варительно нarpeTЫX шихт. Влажность оказывает косвениое влияние на
качество кокса. Более влажная шихта требует увеличения количества
тема ДЛя коксования, вследствие чеrо температура в осевой москости
KOKcyeMoro пироrа в камере печи в течение нескольких часов не поДЮl-
о .
мается выше 100 С. Влияние влаж-
ности шИхты на кривые повышения
температуры в центре yrольной зar-
рузки для лабораторной 5-Kr печи
ПОIQЗано на рис. 55 [25]. Кривым
1 3 соответствовали следующие
температуры в обоrревательныlx
простенках: 135()"",,1375; 13
1325 и 13 1325 Ос.
..
Рис, 55. Изменение температуры КОКСО-
88НИJ1 шИхт 8Пажностыо, %:
1 I,7; 2 2,4;З 10,2
t,OC
lZ00
800
400
. G IZ
n pufJl KOKcoIIrHUII, 1(
В.К.БроННИlCОВ И Е.Я.Эйдельман на ЯСИНОВСКОМ коксохимическом за-
воде провели работу на шихтах со значительным содержанием влаrи
[ 126]. Бьшо показано, что с увеличением влажности шихт качество кок-
са снижается:
п, М. D , М 1D , "!J. r п, М. D ,
кr.об/ % % кr.об/ %
/Wof 2 /Ам 2
8,1 284 9,0 75,8 6,7 10,3 275 7,9 74,1 7,8
8,9 277 8,5 75,5 7,1 11,2 275 7,4 74,4 8,7
9,5 280 8,4 75,3 7,6 14,7 272 7,4 73,5 8,9
В проведениых опытах колебание влажности не превышало 0,4 %.
Число опьпов по вариантам колебалось от 4 до 9. Бьши полученыl урав-
нения реrрессии, устанавливающие влияние влажности на показатели
свойств кокса:
w[.%
r
МID'
%
УравнeJUIJI реrpесснн Коэффициенты
корреляции 1J.\eтерминации
r= 293,6 1,6 W+ (180) O,81 0,65
п= 17,85 1,57 W.J+0,058(WIP (181) 0,97 0,94
М. о = 78,6 0,36 [(182) 0,88 0,78
M 1 о = 3,1 + 1,68 W t 0,059 (183) 0,98 0,96
Из этих данных следует. что наиБОльшее влияние (при ВЫСОКОЙ кор-
реляции) влажность оказывает на прочностные свойства кокса, оцени-
149
ваемые по прочности KycKoBoro кокса и выходу класса 0----1 О мм в малом
барабане.
Значительный эффект в улучщении качества кокса наблюдается при
rлубокой сушке шихты [ 127] :
W[. %. . . . . . 10,2 6,0 4,0 2,2
r . . . . . . ,. . 259 258 288 283
П.кr;об/дм 2 . 7,41 7,37 8,58 8,09
Из приведенных данных следует, что снижение влажности ШИХТЫ
на 1 % приводит к повышению коэффициента rазопронiщaемоCТl;[ на
O,8 4,4 еДШIИЦ. Соrласно уравнению реrрессии, снижеНИе влажности с
1 О до 2 % соответствует повышению коэффициента rазопроницаемости
на 12,8 единицы (1,6 на 1 % влажности).
Учитывая изложенное, зффект rлубокой сушки, с точки зрения улуч.
шения качества кокса по коэффициенту rазопроницаемости, можно при-
нять равным 13 единицам. Коксование предварительно HarpeTbIx шихт
способствует получению не только более крупною, но и более прочноrо
кокса. Повышение крупности получаемоrо кокса при коксовании нarpe-
тых шихт обусловлено снижением rpадиента температур в коксуемой
эarрузке. Увеличение прочности кокса обусловлено большей насьmной
плотностью шихты и большей поверхностью спекания ее частиц
(таБJt. 1(0). .
При коксовании предварительно HarpeтbIx уrлей значительно улучша-
ется спекаемость. и качество кокса. Коэффиuиент rазопроницаемости на-
сьmной массы кокса при подоrреве ушей до 300 ОС повысился на 35
еДШIИЦ (12,5 %). Коксование, проведенное впервые в ссср в промы.ш..
ленных печах в 1969 r. на Донецком коксохимическом заводе, подтвер-
дило высокую зффективность метода термической подrотовки уrольной
шихты [ 129, 130].
На рис. 56 приведен rрафик щ>вышения температуры в лабораторной
пеlD:': шир ой 112 ММ,l!arретой до 950 Ос, при эarрузке -в нее шихты ис-
.
ТаблuчаlОО. ВmulllИе IIOдоrрева yrJlей
на спекаемость и КИест80 ПOJI)'Ч&емоrо кокса (128]
Без Температура подоrрева, ос
Покаэатели DOдоrрева
100 200 300
Срeдиu тотцина пластической
ЗОНЫ,мм . .... .... . ... .. . . 13,00 14,2 20,2 26,0
Среднее время пребыванИJI yrJUI в
пластическом СОСТOJlНИИ,10 2 С . . . 21,5 31,0 32,0 44,0
СредниЙ температурНЫй rpадиеит
в слое полукокс кокс, ОС/мм, . .' . 8,5 6,7 5,3 5,1
Остаток кокса в большом бараба-
не, кr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 340 344 354
Выход I<JIacca o 10 мм, кr . . . . . 55 43 37 31
КоЭффициент raзопроницаемости . . 277' 297 301 312
150
ходной и нarpeтой до 150 и 300 Ос. Разница между температурами стенки
печи и шихты в центре камеры тем меньше, чем больше температура пред-
вар тельноrо нпрева шихты (рис. 5 ) .'Эта разница, отнесенная к толщине
KOKcyeMoro слоя, и представляет соБОй rрадиент температур, влияющий
на величину rрадиента усадки, от которой зависит крупность получаемо-
ro кокса. -
Таким образом, чем меньше rpадиент температур, тем крупнее может
быть получен кокс. ВЛИJПIИе температуры термической подrотовки шихты
на изменение среднеrо значения rрадиента температур по слою в коксу-
емой шихте показано на рис. 57. Наибольшие rpадиеЩ'ы температуры
наблюдаются в начале коксования, убывая СО временем. При этом rpaди-
ент температур для шихты, предварительно наrретой до 300 Ос, уже в
начале процесса коксования бьm примерно в 2 раза меньше, чем для не
нarpeтой шихты.
В табл. 101 приведены дaннbIe ОПЬПНО-ПРОМЫIWIеlПlЫХ исследований,
проведенных на 3ападно-Сибирском металлурrическом заводе [131].
состав шихты, %: r 21,S; rж2 18.s; к 10----32,5; K 27,5. IIIихту Har-
ревали до 150----200 Ос. Вертикальная усадка KOKCOBoro пироrа при коксо-
вании терМJl'leСКИ подrотовлеюlOЙ шихты бьmа в 2 раза меньше, чем
влажной (250----280 мм). Причиной этоrо является высокая насыIlая
ПЛОТНОСТЬ н,arpeтой шихты.
Из табл. 101 видно, что п дварительный HarpeB уrnя приводит к су-
щественному ПОВЬШIению крупности и ПpQЧНОСТИ кокса.
Лучшие результаты по качеству кокса получены при подоrреве уrлей
до 150 ос [130] (рис. 58). В работах [ 130, 132] показано, что при коксо-
вании шихты, в которой отощеlпlыIe уrли заменены 20 % СJЩбocnекающих-
ся rруппы 2 СС разреза им, 50-летия Октября, можно получить лу'ПUИй по
качеству кокс по сравнеlDDO с рядовым.
t,Oc [О
1000
р-
16
12
'"
в
.
4
ВОО
600
JO 60 90 1Z0 -r,,.,uи-
Рис. 56. Температура в осевой IDIОСКОСТИ
пироrа при коксовании шихты исходной
(1) и подоrpетой До 250 (2) и 300 ос
_ (3):
4 температура стены камеры
О 100 [ОО JOO
Te,.,nepaтJ'jla Ht1ljlela Щl/кт,, 0t'
Рис. 57. Влияние температуры предва-
рительноrо нarpeBa шихты на rpадиеит
температур в шихте:
1 в начале коксования; 2 через
30 мни; 3 через 60 мни
151
ТаблUl4ll101. Влиииие термичеср noдrOTOBKH шихты
на КИест&О кокса (по данным зсмз)
Влажная: Ыихта нarретая: дО, ОС
Покаэатели шихта
150 200
Остаток в большом барабане, кr. . . . 339 352 340
Выход класса o 10 мм, кr . . . . . . . 37 26 32
Порнстость, % . . . . . . . . , . . . . . . 45,0 42,9 42,9
rранулометрический состав, %,
по классам, мм:
>80 ,............,..... 24,6 27,6 36,0
60 80 . . . . . . . . . . . . . ' . . . . 45,1 47,1 43,3
\ 40 60 . . . . . . . . . . . . . , . . , . 22,9 20,1 14,6
25 40 . . . , , . , . . . , . . , . . . . 4,6 3,8 3,7
< 25 . . . . . . . . .. . . . . , . . . . 2,8 1,4 2,4
Средняя к,рупность, ММ . . . . , , . . . 57,7 60,5 74,1
Термическая подrотовка уrлей перед коксованием является одним из
самых эффективных путей УлyчiIIения качества кокса по существующей
rехнолоrии коксования. Она позволяет [133]: 1) раGШИРИТЬ сырьевую ба-
зу коксования; 2) повысить прочность кокса; 3) увеличить выход метал-
лурrическоrо кокса J{a 1,5 2,0 %; 4) увеличить производительность б
тарей на 40----50 % путем повышения насыпной 1U10ТНОСТИ шихты и сокра-
щения периода коксования. i
К основным мерам повNшения прочности тела кокса следует отнести
увеличение конечных температур коксования и выдержку кокса при этих:
температурах. Последнее осуществляется способом cyxoro тушения кок-
са. Как уже отмечалось для текстурно HeOДRopOДHЫX материалов, необ-
ходимо различать три основных вида прочности: прочность KycKoBoro
кокса (изделия), прочность пористоrо материала кокса и прочность тела
кокса (тела изделия). Без значительной прочности тела кокса нельзя по-
лучить высоких значений прочности пористоrо и KycKoвoro кокса (из-
делия). Отсюда въпекаеr большое значение работ по формированию проч-
ности тела кокса и повышению ее для
промышлеииоrо кокса. Прочность
тела кокса не зависит от ero пористос-
ти и степени развития процессов тре-
ЩlПlOобразоваиия. Поэтому, зная
прочность тела кокса, леrче проаи
лиэировать факторы, снижающие
прочность KycKoBoro материала. Вы-
сокая прочность тела кокса, как и дос-
таточная спекаемость, является не06-
ходимыIM условием, получения Bыо-
кой прочности KycKoBoro материала.
Рис. 58, 8JПUlНИе скорости HarpeBa На
качество кокса, получеЮlOrо из шихты,
10 ZO JO +0 предварительно Нarpетой ДО 150 (1) и
Скорость Ha8p,la,OC/,.,"H 200 ОС (2)
J60
JJO
i JOO
;:
Z70
152
Сухое тушение кокса связано с выдержкой ero в специальной камере
при высокой температуре. При этом протекает процесс, в результате кото-
poro ПОВЬШIаются степень rотовности и прочность тела кокса. Так как с
ПОВЬШIением прочности тела кокса увеличивается прочность KycKoBoro
кокса, то этот метод можно рассматривать как способ улучшения ачест-
ва кокса. ПРОМЬПW1енные испьпания кокса сухою тушения в домеШlЫХ
печах БЬDIИ проведены на ряде заводов. В табл. 102 приведены данные
А.А.кауфмана и друrих [106, с. 117 127], характеризующие свойства
кок соВ cyxoro и мокрою тушения.
ДомеШlые плавки, пРоведеШlые на коксе cyxoro тушения, показали
уменьшение расхода кокса на 4 Kr/T (0,9 %) при снижении отсева коксо-
вой мелочи на 1,35 %. Коэффициент rазопроницаемости для кокса сухо-
ro тущения повысился в 1966 и 1967 rr. соответствеШlО на 22 и на 20 еди-
ниц (8,7 и 7,7 %). Такое увеличение по азателя r св етельствует о зна-
чительном улучшении качества кокса cyxoro тушения по сравнению с
коксом MOKporo тушения. Опьпные домеШlые плавки, проведеШlые на
коксе cyxoro тушения на Ждановском металлурrическом заводе им.
Ильича, показали уменьшение расхода кокса на 2,3 % [ 18] .
В работе [134] приведены результаты домеШlЫХ плавок, проведеЮIЫХ
на печи объемом 2000 м Э 3СМ3 (табл. 103).
Данные табл. 103 указывают на значительное улучшение качества кок-
са cyxoro тушения по показателю rазопроницаемости (на 28 единиц, или
на 9,3 %): Это позволило увеличить количество дутья и производитель-
ность доменной печи на 75 т/сут. С ПОВЬШIением rазопроницаемости и
увеличением количества дутья увеличился объем окислительной зоныI' в
резул"Ьтате чеrо'сн.иэ ось число сrоревших. фурм.
Лучшее качество кокса cyx.oro тушения f[аблюдается и при постоян-
ном использовании ero на заводах [ 106, с. 1l7 126]. Данные табл. 104
показывают, что худшим по качеству является кокс MOKporo тушения
из ширококамерных печей, наилучшим кокс батарей N° 7 и 8, который
обладал наибольшими прочностью (9,7 Kr .об/м 2 ) и rазопроницаемостью
(287), наименьшими реакционной способностью и удельным электро-
сопротивлением. Дз:нные позволяют сделать слеДУЮIЧ е выводы:
1. При сухом тушении кокса блаrодаря значительной вьщержке при
повышенных температурах продолжается процесс формирования струк-
туры кокса. Увеличивается истинная плотность кокса. По-видимому,
это связано с процессом деrидрирования веществ кокса.
2. Сухое тушение кокса позволяет повысить прочность и rазопрони-
цаемость кокса.
3. Прочность тела наименее rотовых KpyтIЫX кусков кокса при су-
хом тушении повышается и они при разрушении дают класс 4 80 мм,
что ПОВЬШIает однородность кокса по размеру кусков и снижает выход
мелочи.
4. Сухое тушение кокса является эффективным методом улучшения
- -
ero качества.
С повышением температуры коксования и длительности пребьmания
кокса в, нмретом состоянии повышается прочность тела кокса. Если в
153
Табnuча 102. Данные npoмышленных нсnытаний кокса
MOKporo (числитель) и cyxoro (знаменатель)
. тушении на Череповецком MeТ8JlJl)'prН'lecKoM заводе
Показатели
1967 r.
1966 r.
Элементный состав, %:
СО. . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . .
но ... .. . ... . . .. . . .. .. . . .
Техническийсостав,%:
wi. .... . . .... . . ... . . .. . .
А ..........,......,....
М. О' %. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
М 1О ;%.............. .'.......
fранулометрическнй состав, %
по классам, мм:
" >80.... . ... . . . .. .. . " .. .
60 80 . . . . . . . . . . . . . . _ . . . . .
40 60 . . . . . . . . . . . . . ; . . . . . .
25 40 . . . : . . . . . . . . . . . . . . . .
0 25 . . . . . . . . . . . . . ". . . . . . . .
Средияя крупность, мм . . . . . . . . . . .
Коэффициент однородности . . . .'. . . .
fаэопро емость, ...._.......,
Реакционная способность, см 3 / (r.c) ...
Дей нтельиая IDIОТИОСТЬ, r/cM 3
97.60/97,71
0,38/0,44
2,0/0,4
10,6/10,5
73,6/79,3
7,6/7,2
97,57/97,53
0,44/0,34
3,2/0,3
10,5/10,4
71,0/77,1
8,2/7,6
12,6/11,0
28,2/30,1
52,0/54,3
4;3/3,3
2,9/1,3
53,8/55,3
4,75/5,9
253/275
0,717/0,534
1,897/1,908
11,8/8,5
36,0/34,9
41,1/44,8
8,7/9,5
2,4/2,3
53,4/52,8
3,7/4,49
. 269/289
0,525/0,503
1,829/1,841
Табnuча 103, Результаты доменных ПJl8Вок на ЗСМЗ,
проведеиных на коксе cyxoro и МOKporo тушении
Показатели
Способ тушения
мокрое сухое
2,4 0,4
2,5 1,2
24,8 15,7
57,6 66,9
13,9 14,9
1,2 1,2
339 344
20 25
64.0 77,9
6,9 6,8
302 330
3717 3981
1,23 1,25
1104 1114
8 (;
532 534
4109 4184
Влажность кокса W[. %. . . . . . . . . . .
fраиулометрическнй состав кокса, %,
по классам, мм:
>80 .. .. .. .. .. . ; .. , . . . .. .
60 8O . . . , . . . . . , . . . . . . . . . .
40 60 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25 40 . . . . . . . . . , . . . . . . . . . .
0 25 . . . . . . . , . . . . . . , . . . . . .
Остаток кокса в большом барабане, кr. .
ВыходклассаО 10мм,кr .........
М 40 ,%..................... .
М 1О ,%..................... ,
fаэопроницаемость. . . . . . . . . . . . . .
. Дутье:
кOJIИЧeCТВО, М 3 /МИН. . . . . . . . . . . .
перепад давлевнй, 105 Па . . . . . . . .
температура,ОС............. .
Число сrоревшнх фурм . . . . . . . . . , .
Расход кокса, кr/T . . . . . . . . . . . . . .
Проиэводнтельиость, т/сут . . . . . . . . _
154
Таблича 104. Результаты доменных плавок
на Череповецком метanпyprическом заводе
на коксе MOKporo н cyxoro тушeJUUI
Способ тушенИJI
Покаэатели
мокрое смешанное мокрое сухое
Типы печей . . . , . . . . . . . ПК 2К ПК 2К' пвр пвр
Батарен . . . . . . . . . . . . . 1.2 3,4 5,6 7,8
Об1.ем камеры, м 3 . .. . . . 21,6 21,6 30,0 32,3
Температура по оси IDIpora,
ос..............,. . 1072 1074 1084 1100
Пернод коксования, ч , . . , 14,4 14,1 16,6 14,4
ШирШla камеры, мм . . .. . 407 407 450 410
rранулометричеcкиR состав,
%, по классам, мм:
>80..'."'..... . 10,4 7.6 21,S 8,3
60 80 . . . . . . . . . . . . 36,9 36.1 40,1 55,0
40 60 , . . . . . . . . . . . 43 8 48,4 34,2 29,0
. 25 40 , . , : . . . . . , . . 6,6 6,2 2,7 6,1
0 25. . . . . . , .. . , . . 2,3 1,7 1,5 1,6
ОстатОк в большом бара-
бане,кr, ... . . .. . . . . , 337 340
Выход K Cca o 10 мм, кr . 34,8 38,0
М 2 " %. . . . . . . . . . . . . . 87,4 88,1 87,9 89,7
Мао'%' . . . . . . . . . . . . . 7,7 7,5 8,2 6,9
ПрочиостьП, кr.об/дм 2 . . . 8,06 8,60 7,95 9,70
rаэопроницаемость r. . . . . 261 264 263 287
Реакционная способность,
см 3 / (r.c) . . . . . . . . . . . . 0,180 0,168 0,193 0,151
Удельное электРосопротив-
пение, ом,мм 2 /м . . . . . . . 1045 1025 1145 1031
этих условиях коксования нет превходящих обстоятельств, наруша-
ющих текстуру кокса, то обычно повышается прочность и KycKoBoro
кокса. Повышение температуры коксования сопровождается увеличением
скорости коксования. Поэтому влияние этих факторов на прочностные
свойства кокса является сложным, что подтверждается данными [135]_
В этой работе получен ряд уравнений реrрессии:
t к == 1030 + 2,657 (t 1338) + 110,9 (т 14,25); (184)
t K == 72,00 + 0,189(t 1338) + 2,983 (т 14,25); (185)
d o == 54,9 0,0714 (t 1338) 0,525 (т 14,25) + 0,00728 (t 1338) Х
Х (т 14,25); (186)
п== 8,60+0,OI2(t 1338) +0,645(T 14,25) +0,0557(t 1338) (т
14,25); (188)
155
r == 258,7 + 0,151 (1 1338) + 10,19(1' 14,25) + 0,0514(1 1338) (1'
14,25) + 3,746 (1' 14,25) 2, (189)
rдe 1 к средневзвешенная конечная температура в осевой плоскости
KOKCOBoro пироrа, ос; . 1 температура в контрольных отопительных
каналах, ос; Iк/т скорость коксования, ОС/ч,
Из приведенных ВJ>lражений ВИДНО, что различия B свойствах кокса
сводятся к различию коэффициентов перед мноrочленами (1 1338) и
(1' 14,25), характеризующими отклонения температуры в периоды
коксования от прннятых средних базовых при планировании экспери-
мента. .
на рис. 59 представлены кривые ОДШIаковой прочности KycKoBoro'
кокса, полученноrо при различных температурах в контрольных ото-
пительных каналах и периодах коксЬвания. По этому rpафику можно
проrнозировать покаэатели прочности KycKoBoro кокса из уrольной ших-
ты Криворожскоrо коксохимическоro завода (r 26,5 %; ж 37,8 %;
К 17,2 %; ОС 13,6 % и T . 4,9 %) с у== 16 мм иХ== 35 мм; степень
измельчения под сито 3 мм 80 %. Из рис. 59 следует, что повышение проч-
ности KycKOBoro кокса на единицу вызывается ПОВЬПllением температуры
в контрольных вертикалах (при постоянном периоде коксования) на
70 ос или же удлннением времени коксования на 80 мин (при постоян-
ной температуре контрольных ОТОIШтельных каналов).
Показатель rаэопроницаемости (в пределах варьирования) изменялся
соответственно прочности кокса, что следует из рис. 59 и 60. Авторами
работы [135] отмечается, что кривые rазопроницаемости кокса, полу-
ченноrо прu различных режимах коксования, практически идентичны с
кривыми ero истираемости по показателю М 1 о. определяемому по rOCT
t,"C
1+00 \ , \ со
t,"C \ ...... <"6'р , \l\,\
\ \
'+00 \ , " \ \ \, \
\ "
\ '-F<,#' "- \ ,
\ " IJ50 ,"
\
IЗ50 \ ....... ',\\'
\
.1ЗОО 1ЗОО , \
, ...... ,
.......
1! 1 15 '(, '1 1Э 1+ 15 "t', у.
Рис, 59. Кривые одинаковой про-r
. иости прИ.различных периодах коксо-
ваиия: и температурах в контрольных
отопительных каналах
Рис, 60. Кривые одинаковой raзопро-
'ннцаемости при разных периодах КОКСО-
ваиия: и температурах в контролыIьIx
отопительных каналах
156
S953 72. Коэффициент корреляции равен 0,969. Это свидетельствует об
очень большом влИЯНliи прочности на rазОJIроницаемость для стадии, в
которой превалирует развитие процесса упрочнения над процессом тре-
UUПlообразования. Надо отметить, что в общем случае оценку качества
кокса по прочности кycKoвoro кокса и коэффициенту rазопроницаемос-
ти нельзя подменить оценкой по показателю выхода мелочи М 1 о. Как уже
бьшо сказано, этот показатель с ПОВЬШIением конечной температуры или
скорости коксования будет непрерывно уменьшаться и по нему нельзя
установить оптимальное значение качества кокса.
подrОТОВКА КОКСА К ДОМЕШIЫМ ПЛАВКАМ
ПОВЬШIения механической прочности кокса и ero равномериости по раз-
меру кусков (объемов межкусковых промежутков ) можно достиrнyть
механической обработкой и сортировкой Ko ca (CM рис. 22, 24, 25).
Причины ПОВЬШIения качества кокса при ero механической обработке
[74] ,заключаются в реализации крупных трещиН в кусках кокса и сниже-
нии их общей пористости. Разрушению подверrается rлавным образом
приосевая часть кусков. На первой стадии механической обработки про-
исходит реапизация rлубоких трещин. На последующих стадиях образу-
ются новые уже мелкие трещины. Характер трещиноватости имеет боль-
шое значение в формировании rранулометрическоrо состава кокса после
ero механической обработки.
Механическая обработка кокса ПОВЬШIает также и ero термостойкость
[79] (в числителе исходный кокс, в знаменателе после 100 оборотов
барабана):
Коэффициенты raэоПроиицаемости
ro иr
Термостойкость, вычисленная по
формуле (79)
Пористость, %
>80мм
272
332
4,0
17,5
63
52
60 80 мм
250
З03
11,5
18,5
54
51
40 60 мм
200
29f
11,3
14,6
49
48
Из приведениых данных видно, что при механической обработке значи-
тельно CJ{ИЖaeтся пористость для кокса класса > 80 мм. По-видимому,
этим в основном и обусловливается меньшая ero прочность по сравнению
с коксом меньшей крупности.
Эффект от :УЛУЧllIения качества кокса в результате ero механической
обработки можно вычислить заранее. Для этоrо пробу кокса подверrают
разрушению последовательно налаrаемыми усилиями и определяют rpa-
о нулометрические составы кокса, например после 10,25,50,75,100 и 200
обо'ротов [87]. По полученным данным строят rрафик изменения выхода
классов кокса в завислмости от rnубины ero обработки числа оборотов
барабана.
По данным (рис. 61) можно определить степень повышения качества
кокса после механической обработки, соответствующей 10, 25, 50 и 100
оборотам барабана. При испытании этих коксов по rocт прилarается ра-
бота,' соответствующая 100 оборотам барабана. Следовательно, общая
157
работа их разрушения после механической обработки будет соответствен,
но равна 110, 125, 150 и 200 оборотам барабана. fранулометрические
составы кокса после этоrо числа оборотов находят по кривым рис. 61.
Из них исключают массу образовавшейся мелочи (классы < 25 мм), ко-
торая БЬD1а бы отсеяна при данной rлубине механической обработки;.
ПолучеlПlые rранулометрические составы пересчитывают на 100 % и по
ним вычисляют покаэатели свойств кокса. Пример подобноrо расчета при-
веден в табл. 105, из которой следует, что механическая обработка коксц
позволяет значительно улучшить ero качество. Покаэатель r уже после
шубlПlЫ обработки в 25 оборотов повысился на 47 единиц. Прочность
KycKoBoro кокса увеличилась примерно в 1,5 раза. Крупность кокса после
обработки уменьшилась с 56,9 до 49,0 мм. Основное ПОВЬП1Iение качества
кокса наблюдалось за первые 25
оборотов барабана (покаэатель r
увеличился с 263 до 31 О еди--
НИЦ). Аналоrичные данные при-
ведены уже в ОДНОЙ из первых'
работ по механической обработ-'
ке кокса [137]. В ней указы-
вается и на I!овышение равно-
мерности Кокса.По размеру кус-
ков.
+0
JO
..
с"
20 D
II,!
10
+0
1O Z5
80 1Z0 160
"иСА() ()50рот()8
zoo
Рис. 61. Изменение rpанулометри-
ческоrо состава кокса при механи-
ческой обработке последователь-
Но налaraемыми усИЛИJIМИ. Цифры
на кривых классы, мм
в та л. 105 приведены также среднеквадратичные отклонения о, пока-
зывающие снижение неравномерности rранулометрическоrо состава
кокса по кусковатости с шубиной ero обработки. Потери КрУЩlOrо кок-
са с размером кусков> 25 мм при механической обработке после 10,25,
50 и 100 оборотов соответствеlПlО равнялись 3,8; 6,0; 9,0; 13,2 %.
Экспериментальные данные подтверждают правильность приведеlПlОЙ
методики расчета и проrнозирования свойств кокса при механической
обработке (табл. 106) [138]. Значения коэффициента rазопроницаемос-
ти, приведеlПlые в табл. 106, бьmи вычислены по выражению (171).
Из табл. i06 видно, что с ПОВЬШIением rлубины обработки коэффи-
циент r повысился до 40 единиц, прочность KycKoBoro кокса почти в
1,5 раза, а крупность кокса СlПlзилась. О повышении качества свидетель-
ствовали и друrие характеристики свойств кокса, получаемоrо при испы-
тании ero в большом колосниковом барабане. Потери кокса доходили до
5%.
ПОВЬШIение качесТва кок'са после предварительной механической об-
работки отмечается и во мноrиx друrиx работах [ 139, 140].
158
м QO
r... \D 0\
М М
0\ .... .... 0\
,С) 00"; 00 16 \D
....М .... М ....
..
.! м ""'.
1:::;10 00 ....
о ....
(.
QO М С
'tii \D \D 6 10; о;
"'1М "'1 М "'"
100 f' .... .... "'" f'
. .... "'1 f' QO l(g м
.. СМ .... М
:Е ....М .... М ....
u
С If'!. \D f"i "111".. С С С
... r-:' .; 00 -i
1 f' М "'1 "'1
С
on ,С!. С
N ""'. \D f'!. ""'. С q
ё J \D .... .,j ""'"'" м ..D "'"
u
. с . .... QO , QOC М "'!. "!. "!.
'ot 00 00 ..;М' 6
I ........ .... .... .... ....
- on ....М .... .... м ММ м м М М
N'
g с (' "'1 \D С qr-;, "'1 "'1 ""'. ""'.
\о r-:'M .; ..; -D о;
1 \D М"", М М
:Е о с ,М"", "'" "'" "'" / ""'"'" "'" "'" "'" "'"
о с 'ot
С \DC М .... С СV) QO С С
i со 0;"; м ..; м мм о; ..... м м
со 1 ....
с М.... м м .... ........ .... м .... ....
rI \о
! с \D. М f' 0\
со .... .... .... 1 I f' r:
а 1\ м .... ....
5 . .
. . . '.61ii'..V)о . ..6'
= . . .c.Q=O..M. .V). =.
( Q. ......,,=&..Q. .М. ='
I 1::.... 1::.... О
U' '......013' .'g' ....... g.'
! о . . . а ,8" . , . а .'
З о '1 .:! 3 о . . з . о .:! .:! 3 .
.,8 . . . 01 .. ' .I'uOI'
.8 =......01. Q)8.. OI' ",Q).
u 10 i ....:: a : :I i ....:: at!.
S'" о
...,g. S 8.i ."' i 1
O U Q О QO"'iil"Q)uO Q Cllii
!1 =5 '8 V)5 8 .!iE=g. V)5
м О . О u M О
': S л '8 t! '8 л '8
I 111
S ' .:sCg OI
;:s:s ; .8' 8'
.
g. "':s&!Q 10 U OC "'1
U О :-:.... м
\ 159
а
....
CII
:s
ti
CII
..
с)
. I
:s: .
j(
C)
G:
j;l,e:::
t j(
::е о
о с
е:::
»
;
со
t...
t)
..
:I!
1:{
i..
j(
. :I!
'о :I!
'"'
j(
- ....
..
::е
с)
с:>
I
с:>
.,.
...
...
с:>
o:t
I
.,.
N
с:>
'"
.
o:t
с:>
00
'"
Q
00
л
с)
j(
о
::t:
од , 111
ii:l:J:S: I ..o
c150! 50
QlIoCj(IO..:s: Co
.. QI О О :00 О
U:I!:oo 10 'g
160
,
...
м
N
...
м
00
N'
...
«1
м
,
м
...
N
r:
--:.
""
м
с
0\
...
""
...
м
с
00
...
00
...
...
10\
N
00
l:g
N
...
N
...
""l
OI'I
""
0\
...
.n
....
0'1
....
с
r:
C..
.... ...
....
....
cl
01'1
....
r-:.
01'1
М
r-- N
.,)'...;
M
с
м
01'1
10
м
00
r:
м
00""
r:M
M
01'1
М
0'1
...
00
с
м
...
м
r--
0'1
...
.
r--
""
r:00
м
01'1
0\
01'1
""":.
с . .. ' _ .
:!i 01'1. ос' si! .. . 'С' si! . .
:00:1:"0>. .01'1.=,=..0>. 'C' :s:"
gQ"u...::,.oQ, .5.()0 .oAoo'
t:I . О . . . t:I . . o =". . t:I . .
::е 5 ,з.о.!:J '::еа:..З.О.!:J '::еа:..
()fi о=".=!;. .. .....j(.gj, ..
a a : a : : a ':
о\'3:!: ""'::e .!::,""j(13 . o::e .!::.....j(13 .
j( III - lIId-
g () i CII u() i CII =!;u
Aot:I= !::::e() B E =c ::e() B
'g s
М.
r-- С.
м"М' \D
"".
м
С
r:
'D..
м
м
"1
""
N
"1
....
м
01'1"" М.
....;-...... .....
ММ м
...
0\
N
cl
01'1
С
00
"1
...
01'1"" 01'1
.n N'
"1
00
N'
...
.
00
...
01'1
Q
...
01'101'1 С.
QN' м
... ... ...
r-:.
""
....
М. 'D..
м м
С
01'1
С
С
...
Тоб!l,що 106. Измененне фНЗИ"lескнх свойств коксов
после предварительной механИ"lескоlt обработки
Металлур- Степень Характеристика кокса Потери
rический Кокс обработ- кокеа
завод- ки, чнс- r п, d, большой < 25 мм,
комб ат по обо- кr.об/дм 2 мм барабан, Kr %
ротов
оста- 0 10
ток мм
ЧеЛllбинский, Рядо- Исход- 248 9,9 61,8 305 46 5,2
кОКСОВЫЙ вой вый 20 278 13,7 58,5 314 34 6,7
цех N9 2 40 289 14,4 57,5 326 31 8,7
[ 106, >80мм Исход 249 10,2 62,0 305 44 1,9
с. 127 132) ный 20 249 10,4 59,4 307 43 3,4
40 265 11,6 58,6 316 39 4,1
кмк, блок Рядо- Исход- 249 11,1 61,9 313 43
III ( 138, с. вой вый 25 270 12,4 56,3 325 36 5;3,
144 157) 50 288 14,7 52,7 338 33 8,4
..
Из табл. 107 следует, что улучшение качества кокса, оцениваемоrо по
коэффициенту r., достиrало 67 едишщ, прочность KycKoBoro кокса повы-
шалась до 4,6 кr.об/дм2. Крупность кокса в результате механической об-
работки уменьшалась, однако улучшение качества кокса бьшо большим
блarодаря значительному повышению ero прочности. Показатель М4 о не
характеризовал качество кокса после ero обработки. В табл. 108 приве-
Тоб!luчоl07. резупьтаты мехаиИ"lеской обработки кокса
в барабане мвд
Пока- Класс> 60 мм Класс> 40 мм
зателн Кокс
опытные периоды
2 3 4
r Обработанный. . . . · 321 318 309 344
ИсхоДИЬlЙ. . . . . . . 280 262 273 277
разница....'... +41 +46 +36 +67
П, кr.об/дм 2 Обработанный. , ; . 13,2 10,0 11,8 12,6
ИсхоДИЬlЙ. . . . , . . 7,9 7,1 7,8 8,0
Разница........ +2,3 +2,9 +4,0 +4,6
d,MM Обработанный. , . , 53,7 . 71,7 53,9 72,2
Исходный. , . . . . . 75,0 80,9 67,4 77,6
Разница........ 16,3 9,2 13,5 4,4
М. о ,% Обработанный. . . . 75,6 85,0 73,7 87,6
ИсхоДИЬlЙ. . . . . . . 77,4 76,6 74,9 78,6
Разница'....... 1,8 +8,2 1,2 +9,0
М 10 '% Обработанный. . , . 5,3 7,0 5,6 5,3
Исходный, . . . . . . 8,0 8,8 8,2 7,6
Разница........ 2,7 1,8 2,6 2,3
161
ТобlllЩО 108. реэупьтаты доменных пnaвoк на макеевском коксе
Потери Произво- Расход
Этапы кокса, дительиостъ, кокса, r М 40 , M 1o ,
% т/с % % %
Ia 2009 100 278 72,9 7,3
Iб """s,l 2020 93,3 322 85,4 6,2
Па 2050 100,0 280 78,9 \ 7,4
Пб 10,2 2007 91,1 334 88,5 6,3
Ша 1955 100,0 275 78,3 7,2
Шб 4,8 . 2057 94,4 3205 87,9 6,3
дены. реэульrаты домениых плавок на макеевском коксе исходном (чис-
литель) и подверmyrом механической обработке (знаменатель) [17].
Авторы работы [17] полarают, 1lfO пРименение в домениой печи кокса,
частично обработанноrо в дробилке МИД, снижает удельный расход ero
на 5,8 % и повьппает производительность печи на 1,9 %. Наибольший эф-
фект от УЛ)'1ШIения качества кокса наблюдаетСJl при малой работе разру-
шеНИJl (рис. 62). Значительный экономический эффект ДостиraетСJl при
обработке всей массы кокса [17] (рис. 63) .
В работе [141] указывается, 1lfO механическая обработка кокса поз-
воляет повысить коэффициент r на 16 80 еДIПIИЦ, а производительность
домениой печи на 0,9 %, уменышlТЬ расход кокса на 3,5 6,7 % и дос-
тиmyть зкоНо'мическоrо эффекта в 1,74 руб/т чyryна. Экономия кокса
при ero механической обработке отмечалась также в работе [142]. По
данным этой работы, повышение коэффициента r на единицу соответ-
ствует экономии кокса"" 1 %.
, Из иэложениоrо следует, 1lfO механическая обработка кокса JlВЛЯется
весьма эФФе.ктивным меропрИJIТИем по улучшению ero качества. Однако
Z,O
r
.100
270
D
290
280
25, 50 75 100
'I1/l'.ЛО ооорото'
Рис. 62. ВЛИJUUlе rпубlПlЫ предвари-
тепьноl механической обработки На
качество кокса класса > 25 мм прн
периодах коксовaниJI, ч:
1 15; 2 16; 3 20 [86]
162
Ji:"
. 8
'::S
...
6
50 60 70 80 90 100
ДОЛII 06p1150тI1HHO O KOKCI1?"
РиС: 63. ВЛИJUUlе доли кокса, Dо.цверrнуто-
ro предваритem.вoй механической обработ-
ке, на экономический эффект [ 17]
для ero осуществлениЯ необходимы дополнительные мощности на заводах.
Коксовая мелочь и орешек, необходимые для недоменных процессов,
MOryT быть получены при применении для коксования в большом коли-
честве rазовых уrпей и развитии механической обработки кокса. Однако
коксование rазовых ушей потребует сооружения большеrо количества
печей ДЛfl коксования и дополнительных средств. Поэтому данный вопрос
должен быть решен после проведения дополнительных технико-экономи-
ческИХ исследований. Поскольку насыпНаЯ масса узких классов кокса обла-
дae большей rазоnpоницаемостью по сравненшо с их смесью, мноrие спе-
Щlалисты рекомендуют повысить ее путем сортировки кокса и перевести
работу доменных печей на узкие классы металЛурrическоrо кокса. П.А.
IIlyкШl [69] показывает на ряде примеров эффеI<ТИВНОСТЬ работы домен-
HbIX печей на сортированном коксе, выражающейся в улучшении хода
доменных печей, получении чуryнов и щлаков более ПОСТОЯlПlOrо хими-
ческоrо состава, понижения температуры КОЛОIIПlИI<овых rазов и сокра-
щении удельноrо расхода известняка и руды. Из табл. 109 видно, что с по-
вышением крупности кокса в небольшой мере снижается ero сернистость,
выход летучих веществ, плотность и электропроводность. Изменение дей-
ствительной rulотности, структурной npoчности, электросопротивления
и реакционной способности в зависимости от крупности класса кокса
для кокса Череповецкоrо металлурrическоrо завода показано в работе
[98] (p _64). Максимальные значения плотности, структурной проinlос-
ти и минимальные электрОсопротивления и реакционной способнрсти
имеет кокс класса 25 40 мм. Это указывает на высокую ценность эtоr9
кокс.а в отношении ero физико-химических свойств.
3наqения прочности и rазопроницаемости кокса узких классов приве-
дены в табл. 110, составленной по данным [163, с. 37 41] и [164.
/(Лl1ССI1I 1'11'1
с:::.
00-
..... I I с:::.
I с:::. -110
с:::. со.. ..... "1
П С ., Р н
8'1 9Z то 0,17.
83 91 415.
82 1,90 10'10 41J
2 + 6 8
Pl1.1l'1rp I(jlCI(()6 "'1'1
Рис. 64. Влияние размера кусков кокса На ero свойства:
1 структурную прочность Л С ' %; 2 ПЛОТНOCТJ, 'У. r/CM'; 3 электросопротивле-
кне Р. Ом.мм 2 /м; 4 реакциоlUlУЮ способность R. см/с
163
ТоблUЧ/l109. Свойства узких классов кокса
Карarандиискоrо мет8JlJl)'prИ'lескоrо комбината [ 162)
Классы, мм
Показатели
0 2S 2S- 40 40---60 60 80 =?' 80
Выход ЮJ8ссов, %. . . . . . 2,8 8,8 32,8 39,0 16,6
Те есJCИЙ состав, %: 14,3 13,8 14,0 13,7 14,7
А .............
d 0,88 0,85 0,83 0,80 0,75
aё""''''''''
.. . ... . . .. .... . . 1,54 1,00 1,04 0,9 0,94
Состав золы, %:
F БЩ""""" . 8,30 8,54 7,60 7,49 8,81
8111............ 48,80 46,52 48,52 48,90 48,68
СаО............ . 4,6"3 4,67 4,55 4,75 4,57
MgO ............ 1,45 0,96 0,96 1,16 1,16
Al 2 О, .. . . . . . . . . . 26,69 26,40 27,10 26,50 27,10
8 . . . . . . . . . . . . . . 0,67 1,12 1,07 1,16 0.86
Плотность, r/cM 1 :
К8ЖYJЦaЯСJl . . . . . . . . 0,96 0,99 0,96 0,94-
действителькая. . . . . . 1,94 1,92 1,90 1,89 1,87
Пористость, % . . . . . . . . 50,0 47,9 49,2 49,7
Злектросопротивлекие,
Ом.мм 2 /м. . . . . . . . . . . 674 604 588 386 442
ТqблUЧ/lIIО. реэультаты испытаний кокса в малом барабане
Металлурrи- Класс Исходные П, Выходы
ческий кокса, данные кr.об/Щ42 классов, %
завод.) мм r
комбииат ао,мм ro, М 40 М Н M 10
Новолипецкий >80 85,7 444 6,05 298 76,9 87,6 9,3
60 80 66,7 368 7,27 312 72,9 88,1 8,1,
40 60 50,0 304 9,80 296 75,1 87,9 6,9
25----40 31,4 234 9,27 234 78,5 8,8
Карaraндикский >80 232 85,4 9,3
60 80 236 83,7 ?,О
40 60 251 84,6. 7,7
25 40 258 84,8 7,0
с. 36 38}. Из табл. 110 ВИДНО, что rазопроницаемость для ИСХОДНЫХ клас-
сов кокса- в большей сте ени зависит от их крупности. Чем значительнее
крупность исходноrо I<Ласса кокса, тем выше ero rазопроницаемость.
Для кокса Новолипецкоrо металлурrическоrо завода I<Ласса > 80 мм она
бьmа почти в 2 раза выше, чем для кокса I<Ласса 25 40 мм. Однако ra-
зопроницаемость кокса класса с > 80 II«М при разрушении из-за меньшей
ero прочности быстро снижается и кокс I<Ласса 25 40 мм может оказаТJr'
ся более rазопроницаемым в доменной печи, чем кокс I<Ласса > 80 мм
(см. табл. 110). Порядок изменения rазопроницаемости при разрушении
узких классов KOK a после сравнительно небольшоrо числа оборотов бара-
164
бана меняется на обратный: наиболее прочн:ые классы кокса становятся
и более rазопроницаемыми [143].
ПредставлJПOт интерес данные [83] по промьштешlOМУ коксованию
шихты состава, %: r 31, Ж 2, К 19 и ос 18. проведенному на
Криворожском коксохимическом заводе. Результаты коксований при
продолжительности 15 и 16 ч с оцеНICОЙ исходноrо кокса и узких клас-
сов ero по крупности приведены в табл. 111.
ТаблUЧlllll. Реэупьтатw КOKCOВIВIUI
на КРНВОРОЕКОМ KOKCOXJlМJl'lecKOM заводе
Период Исход- Классы кокс&. мм
КОКСО- Показатепи ный
в8ИО, Ч кокс >80 60 80 40 60 2S 40
15 Выход, % 100 15,1 26,8 43,4 14,7
rазопроницаемость r 293 319 313 297 277
20 Выход, % 100 ' 36,2 27,6 28.4 7.8
rазопроницаемость r 303 333 321 307 277
..
Из приведеШIЫХ данных видно, что крупные классы кокса. включая
> 80 мм, имели ПОВЬШIенное качество. Это,по-видимому, следует объяс-
нить хорошей rотовностью кокса, поскольку опытныIй кокс получали на ба-
тарее, введешlOЙ в эксплуатaцmo после перекл8ДlCИ. Данные ПОЗВОЛJПOт
рассчитать эффект от улучшеНЮI качества кокса по коэффициенту rпри
раздельном использовании в доменных печах узких классов кокса. Сред-
lDIе значеНЮI показателя r ДЛЯ KOKCO . полученных при периодах коксо-
вания 15 (r 1S1l ) и 20 ч (r 20 11)' соответственно равно:
r 1S ч == 0,01 (15,1 ,319 + 26,8.313 + 43,4.297 + 14.7 .277>= 302;
r 20 11 == 0,01 (36,2.333 + 27,6.321 + 28,4.307 + 7,8.277) ==318.
I
Следовательно, ожидаемое повьпиеlUlе качества кокса по показателям
r 15 11 и r 2 о 11 при раздельном использовании 'lCЛассов составит М 5 11 ==
== 302 293 == 9; М 2О1l == 318 303 == 15.
ПриращеlUlе про.изводительности доменной пеЧИ можно проrнозиpQj
вать. например, по выражению A"-IS 11 == 1190.9/(11,9.293 + 2662) .;;;
== 3,84 %; A o 11 == 1190.15/(11 ,9.303 + 2662) == 6,40 %.
Экономия по расходу кокса АК может бьпь вычислеlШ по выражению
АК == 98,s r [(702 0,985 r) .
(179)
Экономия в расходе кокса, вычисленная по этой формуле длякоксов,
получеlШЫX при периодах коксования 15 и 20 ч, составила 1,25 и 2,06 %
сдответственно. ЗначеНЮI проиэводительности доменных печей и снижеНИJI
расхода коксэ при работе на сортированиом коксе совпадают с вычис-
леlПlЫМИ.
В табл. 112 приведены результаты некоторых доменных !Шавок на
коксе более узких классов. Данные таблицы несколько противоречивы.
165
Табпuqg 112. Эффективность работы некоторых доменных печей
" на сортироваввом коксе
" Металпуprический Номера Кокс, Повышение Снижение
завод. доменных классы, производи расхода
КОl\lбинат печей мм тельности, % кокса, %
Криворожский ( 6 ] 2 Рядовой
25 70 9,5 7,2
КМК (69] J РЯДОВОЙ
>65 9,6 1,3
3 РЯДОВОЙ
>65 7,2 5,3
4 Рядовой
>65 6,5 6,3
"Аэовсталь" (144] А 4p 60 3,2 1,6
4(),,--60 3,7 0,3
В >60 0,9 1,6
>60 0,0 1,7
r 40 60 (70 %),
>40 (30%) 0,8 1,3
ЗСМЗ (145) >60 1,6 2,7
40':"60 3,2 3,7
30 50 4,3 5,0
Соrласно работе [69], зна1ЦlТельный эффект наблюдается при работе
домеlПlЫХ печей на крупном коксе. По результатам домеlПlЫХ IШавок
на заводе "Азовстапь", производительноС1Ь д.омеlПlЫХ печей на коксе
класса> 60 мм существенно не измешщась.
, В работе [36] указывается на целесообразность применения для до-
менных iтaвoK 1<0KCa одноrо из класСов высокой прочности: 25 40, 4 60
или 4()"", 70 мм. .
Авторы работы [42] указывают на то, что с увеличением прочности
классов кокса, хотя это и сопровождается уменьшением ero КруlПlости,
эффект домеlПlОЙ IШавки ПЬВЬПlIается. В работе [69] подтверждается це-
лесообразность IШавки на сортированном метilЛлурrическом коксе более
узких классов. особенвый ШlТерес заслуживает обстоятельство, что IШав-
ки на более мелком сортированном коксе давали даже лучшие резупv
таты.
.Имеются разноречивыIe мнения относительно минимальной крупности
кусков кокса для AOMeIПIOI'O процесса." Представление о соответствии
размеров кусков кокса размерам чаcnщ arломерата только в ПРИНЦШIе
является правильным. Однако из-за большоrо различия кокса и arломера-
та по прочности выдержать какое-либо оптимальное соотношение прак-
тически невозможно.
р .Бредхефт и Р .Ешар [22] 7 рассматривая вопРос об оптимальной круп-
ности домеlПlоrо кокса, полarают, что она зайисит от степени п ремешива"
ния руды и кокса и должна быть в 3 5 раз больше крУlПIости руды. они
указывают, что "на производительность домеlПlЫХ печей оказыветT реша-
ющее влияние сопротивление столба !YIатериапов rазовому потоку": Носи-
166
N о
r-- .. r-- С r-- It) м 0:1
1- c,or: r:>.D соо 0\>.D
rf'I ....
....
01
.... .. f'i мс "'!. It) .....
11 F-o .. >.D>.D ......... .n
u t) 00 00 со со 00 со
j( О
о о .... r-- r-:. r-- 00
j( )[ vi.,.;' >.D>.D
о It) 100 100
111 It) It) v\ It) 100 100 100 It)
t ..
u ! .
t::'8 0\ .... r-- 00
с:. 00 0\ 0000 >.Dr= r-- r--
j(
t.., .... r-- t"IC СС It)
100 100 r-- 100 v\ 100 v\ It)
ММ ММ ММ мм
о r--C МСО
... r-:."l.
о 00r: 0\>.D
111 r-- 100 СОО
О ....
u
j(
О 0\ 00 .... It) .....М ..... 0\
l' 111 >.D>.D >.Dr: 0000 r:r:
а: о "'1
..
I о
Q,
е I .8 10 ..... It) "l.
.. о ........ о\с С.... IOO r-- 00
Л i о NI М..... .......... ........ ....М
. О
...
., u V\ ":. 0\ 100 ООМ
U 5
11 0\.... .... r-- r:o\ 000\
I 1:: ....1 t"I ..... .....
j( 8
li 8 "l. r-- v\ "l. 100 ....
ti. .01 .... 0\ о\м ..... .... ...;М'
.... .... ........ ........
,; о <:;)
NI r-:.
:! 11 00 л r-:. С 100
.. Л Л . >.D";
' u V\ 8 1t)
о 8
u
i't 'gj (О
........ M M I
j( NI r-- 100 IOO I I I
........ ....
i g; о :.: :.:
"l. Q
Q, 100 0\ f'!."1- t"I....
1 t ....1 100 .... 0\.,.;' 100 .... o\r:
:Е It) M It) 100 It) М
1I "
. r-:. ....t"I r-- 00
....00 c
Е'1i i .01 v\ ..... It) ....
ММ М 100 .....М ..... 100
la е: о .
о. 00 v\ 00 It) r-- r-- 100 С....
i л соО 0000 МС со\
.... ........ ....
'"' 10 8(1) 8 8 &
8 l> 11 8 l> i :
f'r'jj( u
:::: о а = j( .ы j(.
о " о " о
а :II j( t; ::s t; ::s
! Q,
& u
:Е .. :s: 100 100
. о !;; u I I I I
::с 10 Q, v\ .... v\ ....
167
телем rаэопроницаемости является кокс, между кусками KOToporo просы-
паются мелкие частицы РУДЫ. Отсюда следует, что оmимальную круцность
кокса н обходимо устанавливать ИСХОДЯ из необходимой величины rазо-
проницаемости ero насыIпlйй массы в домешlOЙ печи.
Если предположить, что кокс класса 25 4O мм практически не разру-
шается, то можно рассчитать КОэффlЩИенты raзопроницаемости для
кокса классов > 25 и > 40 мм. Результаты расчета ДЛЯ кокса НQВОЛИ-
пецкоrо металлурrическоrо завода (НЛМЗ) приведены в табл. 113
[ 146] , из которой следует, что качество кокса НЛМЗ круцностью > 25 мм
по показателямF, П'М 25 ИМ 10 даже выше, чем кокса с размером кусков
> 40 мм, поступающеrо в доменные печи. лишь показатель М4 о бьm выше
ДЛЯ кокса > 40 мм по сравнению С коксом > 25 мм. Этот показатеlIь
Зависел в большей Mepe от крупности, чем от прочности кокса.
Нельзя не отметить, что выход кокса класса 25 40 дЛЯ НЛМЗ достиrа-
ет 17 %. Из работы [146] следует, что такОй кокс с успехом можно ис-
пользовать в болыIпIx доменных печах без отсева от остальной массы кок-
са с КРУПНОСТf.>ю кусков> 25 мм. В табл. 114 приведены сравнительные
данные качеств кок.са классов> 40 и > 60 мм. Из этих дашlых следует,
Тоблица 114" СравИИТeJJЪные Д8JD1Ыe о качестве кокса
KJJaCCOB > 40 н > 60 мм
Коксохи-
мические
заводы
Класс> 40 ММ,
Класс> 60 мм
r п, 40' М 40 , М 10 ,
кr.об/дм 2 ММ % %
r п, 40' М 40 , М 10 ,
кr.об/дм 2 ММ % %
Ждаиовский:
блок 1 . . . 263 7,9 72,3 74,4 7,65 256 7,7 61,8 66,1 8,2
блок 11. . . 244 7,7 73,8 74,9 7,93 255 7,6 61,8 68,4 8,5
Криворожс-
КИЙ. . . . . . .258 7.7 73,2 74,6 8,14 273 8,7 61,7 71,3 7,7
Запорожский. 276 8,5 71,1 77,5 7,10 266 8,1 64,0 69,6 7.8
Таблица 115. СравНИТeJJЪные данные о качестве кокса
Юl8CCов > 60 н > 20 мм
КОКСОХИМИ- Класс> 60 ММ Класс> 20 ММ
ческие
заводы r п, 40' М 40 , М 10 , r П, 40! М 40 , М 1о ,
кr.об/дм 2 ММ % % кr.об/дм2 ММ % %
Донецкий. . . 273 8,4 73,4 79,1 7,30 278 8,9 56,1 68,3 7,66
ЯCIDIовский. . 280 7,8 74,0 74,4 7,50 270 8,3 56,4 63,5 8,05
Макеевский. . 274 8,2 74,0 78,6 7,63 277 8,7 56,9 67,6 8,20
Донецкий
(цех Рутчеи-
ковский) . . . 251 7,6 73,6 75,4 7,75 282 8,1 55,4 63,1 8,20
Бarлейский. . 294 9,7 73,4 77,7 6,30 283 8,7 58,7 66,4 7,60
Днеородэер-
жинский. . . . 258 7,9 75,0 75.3 8,07 262 7,8 58,9 67,1 8,68
168
ЧТО кокс класса > 40 мм по качеству примерно равноценен коксу клас-
са ;> 60 мм. Исключение составляет лишь кокс Криворожскоrо КОКСОХИ-
мическоrо завода. Качество кокса класса > 60 мм этоrо завода заметно
выше, чем класса> 40 мм.
Данные о качестве кокса классов > 60 и > 20 мм приведены в
табл. 115. Качество кокса класса> 20 мм, обладающеrо несколько боль-
шей П ЧИОСТЫQ при меньшей исходной крупности, равноценно качеству .
KOKC класса> 60.
Применение отсевов кокса круmlOСТЬЮ > 20 мм в домеюlOМ "роцессе
позвоцит увеличить ресурсы доменноrо топлива в стране примерно на
1 МЛН.т в rOA.
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОcrи ОСНОВНЫХ МЕРОПРИЯТИй
ПО УЛУЧШЕНИЮ КАЧЕcrВА КОКСА
Такие показатели, как остаток в большом барабане'М 40 иМ 25 , харак-
теризуют в значительной мере крупность, а выход мелочи (класс o
10 мм) прочиость кокса, поэтому они отражают развитие противоречи-
вых сторо"" нроцесса формирования KycKoBoro кокса и на стадии, соот-
ветствующей получению самых прочных KOI(COB, изменяются неоднознач-
но. Обычно с повышением ожир ения шихты качество кокса по крупности
снижается, а по прочности повышается. Неоднозначность в оценке качест-
ва кокса можно устранить при введении дополнительноrо показателя,
хаРaJ<теризующеrо развитие процесса формирования KycKoBoro кокса
как единоrо целоro. Подобным показателем и является коэффициент
rазопроницаемости Т. Значения Т, приведенные в табл. 116, вычисляли
приближенно по остатку кокса в барабане, выходу класса более и менее
10 мм в подбарабанном продукте. Из табл. 116 видно, какие большие
возможности раскрываются в области расширения сырьевой базы, 000-
бенно в части внедрения rаэовых уrлей при устранении неоднозначности
в оценке кокса по остатку в барабане и- выходу мелочи. Подобные приме-
ры MorYT бьпь приведены и для оценки кокса по показателям М4 о иМ 1 О ,
М25 иМ 10 .
Соrласно .цанным [97], влияние качества кокса проявляется в неодина-
ковой степени ЩIЯ разных доменных печей. Такое мнение чрезвычайно зат-
рудняет проrнозирование эффективности различных мероприятий по
улучшению качества кокса. Тем не менее автор считает возможным сде-
лать некоторые сопоставления и дать приближенную оценку проведенным
мероприятиям. В качестве основы для расче а эффективности применены
уравнения реrрессии, опубликованные В.А.Улаховичем и М.В.Вещереэо-
вым [97], отнесенные к работе доменной печи N° 3 с полезныIM объемом
2700 м Э Череповецкоro металлурrическоrо завода. Увеличение произво-
'дительности доменных печей }.. вычисляли по формуле (117), уменьшение
расхода кокса АК по формуле (179). Сделана попытка оценить состав
yrольных шихт, их качество после обоrащения, способы подrотовки их к
коксованию, условия коксования и мероприятия по подrотовке кокса
к доменным lUIaBKaм.
169
1
I
'
I
i !u
8{
88.!
8:E
Mdi
)1 1
11:
uli
I!
i I! ;
I:E
ISJ
' a
B
....111
170
31
t'I
11
10
I
U
i
g
Q,
i
о
о
'"
о
ID .
I
W о
11: It
gg
I:i '"
о :с
It Co!
W о
8 !
11 11 :s
8g.
о В ..
W =....
>- ....11:
W>-::I!U
=!::I!i
8:а2и
о ID I 11:
1:11011
I r...
'g
Q,
о!
I!II
О
EI
I.Q
iO"
9
t::: '"
8 с
м u.... ..
:s I ::S
IDWO::l!
. "
.. W '"
g 2 W
= :-: I
и
:с
а ,:;.
't.*
;!; а
'=
t;.0
lIIi-:
Ё
t;. о
u .
:E
'!!I..III
6.&i
а (.
I
:Е 1"-
Q,
u....
С;.
t,)Q,
.a:t
1:.::=
..
\D
М
!Н! 11
l1li:11
IIЕ<°
. б: t!
.В И
':g!
J' J
= :Е ; а.
111 ..
. f'I) 10
8: u 111
1110/<
e a:o
I"- о....
а.... 111 1 1:.::
C'I f,., JISI
1* I
i '5 Q, g 111м
C'l Ё C'I 1:.::
о OuO
uf04t:1:l1
\D
\D
М
м
м
о;
\D
\D
о;
..
..
..
on
м
м
м
м
м
1"-
....
on
....
м
00.
м
...
....
м
ОООООon on
..ММ....onМ М
.11
118'
.;
;
"5S
i......
i
. . l1li
.В = "а u .
.. и i I i i I
auit:: R...
r ;ё i
.i 6 d>
Ф..!=[
со! U iII ф
gФо:с
11) ::S Q, :с
I:
..
EBg E! g
c>
-В
....
c)
i !115
:s:= >. =a.
aa:llMa
l1li &"0111
Ё!о6t1
E=:r o
g>.g. Hj:ll
J [=; m I i
....
\D
М
\D
1"-
о;
\D
..
\D
М
М
\D
....
....
..D
м
Q ОО
м Мon
.:1 ..
I!JI1!
I!J Q,>.
5 .. =
J 'S
\D
N \DM
jIii f,.,1:.::
м
Q ОО
м МOn
i
0111
o
2
il
:E
....
I"-
М
....
III\D
Icr
ui
8 .
ое>
=0\
Q,....
:.
c.
tt
\D
on
М
11
W
g.
:1
м
CI).
..
....
о;
..
..
1"-
..
м
м
м
00
....
r')
00
....
..
....
00
.n
м
..
м
ОО
"\D
I =; J " =а
111 Q,>' 8
j jj=!5'"
S " ..!i!. .
\D
N I"-M М
I:.:: !ЕI:.::
м
&'!115-
i .
t1 оа
t1Gj
= >. COI о
:E 8'
111000
°l f!
II
a ' @I.ij :Е
11111:1110
,r-- . iS
()..... t 8
. gi>Ogl
t-' S! Q
8:Еа. Ei' +
&1 !I; 18-8.!5 о !E
() :! < iZ tI tJOI
== Q t
::.:: EI I!r!:.I
....r-- \ОМ
\О r-- 00 \О
М М М М
11)-
11) ....
00 о
00....
CI\ ..
с ....
....0
.... ....
-.... .
11) .
00 м
м .
\о CI\
М М
М М
r-- CI\
М М
М М
r-- .
.... ....
\О 00
.... ....
с м
.,)00
м м
11) \О
ОМ
М М
1 6.
J1
O OI"'"
оМ
i Е::'::
1:1 >O
i M
() +
м
11)
м
с
00
00
....
11)
м
\О
....
<'1.
\О
М
+
I ь I
св:.I :Е
111\0 О . :Е
8s l a.11
.... c. ""
о е -= с 11 >.
з\!С>.()
аGl8Ёi
illj a
:E :Ee>!
11,
'I '
;1
00""1'
:E:.II:""
S 8..
lIIa
tr
с. 111""1'
.8.... E'"
!;:ICI\. .
5I .a
CI.O..... а
е 'I!I.
r:i: t.
>oa
;;:: ;:1;
м м
м CI\
CI\ CI\
0000
r-- CI\
. .
CI м
.... м
М.....
I
CI\
I
11) с с
с с с с с с с с .,) о' с с с 11) с 11) с с 11) 11) с 11) 11)
1I)II)II)II)\O.r--м ..11) MMII)...... ММ.... М ....00....
. ...... . . ...... i! =а
. ) = .а.в.в.в.а a . ] "а .а . J .B.a t .а t I () 8 t = = 8-
a () ' () m d d !5!5 ! 0
oo o O = ' о>. .... >о i
() a a a a :.I .... 11:
. '= aB= 55
. = = 8 8 8 . = 8 . = 8:i! = = 12 tI tI а а= iJ= = о
r-- r-- r--
""N....M....M....M
"":.: ::.:: ::.:: ::.::
.
r--
!E Q
11)
I
i....
о"":'
t::
/
6.
iI
о
111
00
11
00
11)
м
....
\О
М
.
\О
М
00
11)
м
м
о;
м
\О
r--
.
м
.
с
м
м
11)
м
м
r--
....
м
11)
....
.
....
.
....
м
r-:
м
CI\
О
м
.
\О
М
\о
M М
!E ::.::t:1 Q t:1
()k2 i
! ! !
....=:.I"'CI.o
t:1
\О
CI\ CI\
Q iEiЁ
()6.
o-S
r;'!a
c:: s! о
::':: ()и
r--
171
'Q Q b. iS
.... '"
.... Q . 01:101:10 I:[
111 !i 111010
О :с III:! '" ..
/1( == 1111110
::! o Cl)0I o:O/l(
oo 1:100
11.1 :iI jji .. I:; I:IO::! /1(
::s 11: = '" .
:1: '" '" Q О g . с:
., и '" !3
10 Q :: .., х == о м 1:Io:E
а 11: = :Е=:Е м 01.1 0:'=
о = м .01.1
't) = Q ., '" 1:[ ii !3g
.. ..ии
i = /1( Q O I:[°E=
Q о. :Е 1:: 1:10 ! f9
о 01.1
и = /1( .. t:1 :.: !3 /1( I:Q >'1:10
., ., C:= 6be ,"6 M ' .
.. <ь Х6
.,
/1( jji и О osa 1:101::0 =I:IO 6. ; ii
Qg .... :.: 01.1
/1( OI.Iu!ii :t
jji 1:: ., CI) t;8e 00 : : 1:: i Z
>О jji ....... 11:
О /1( >0'1 i :210<,# c:ft :Е 1:10 aa t; Ef I3'
!; 1;( 111 Z 01.1 :.:O
I 01.1 1:; t
'" о з ..t1 1:10111 ....,051:1o .>.01 OI.IOI.I
м O =011 et:: OI.I:':o ml:lo
IX!3/1( 1::1111:; :E1:Io!if ' OMO:EoOl.l
Q 111 I = о l:Ioon = :а о ; = I:IoI::J.... !o ==c:a
= = с = 1:10 :':C"' III:': '"'t::I:Q:S III. I:[,", IIIZ
м on .s- м м м
r... 1"- \D 1"- I"- М М
; М М М N М М
10 ...... on ... \D 1"-
., 10..
.. 9 :Е м о ... о .s- \D
., Q Q с5 с5 \D М
10 t:;:"'1:I: r-:- 00
/1(...... ... ... ... ...
':1:
Q c '"
EI jji
, :i м с> м м ... .s-
Q :iI I :Е .s- .s- .s- .s- \D .,.,
I.Q IQ С
on 1"- с> М \D .s-
'" /1( '" м ... м м ... ...
!:: jji м м м м м м
.,., .,.,
" r-:- а\
.. >.. " ... ...
'"
м ....
:1:
а .. 1"-
ос ....
::.. м
м м
О Q. . lIi О 000
и .. 11: Оonon .,.,ononon onо Оon 000
!iE = ... 1"- М V) ... on М... onмм onмм
., : :а :::а : : : :
i Н '1 i II '1 i g a 00 g a ..
., ..
",10 I:IO! i !l"-i 1!I
Q .,
10-& ::ajo aj
Q lIi OI.I OI.I ,", OI.I
.. 111 ., 111 .. 111
., ? ?P8J ? :;: " '''' .
.. = .... 08 8 01.1 е " Z
"'.ав
» ; 2 Е. : 1:100 е 11
а а ::r8 E-i i::ro а
..
:;: :z:
.. o oo C> о f...
., iE .........u ... ... ...u f...
:Е o o
io<b о 66
S.I :a
в 1-1 1) 'g! а
g о :1:
10""= II :.:8
1: о
00 ...
172
Раздельное обоrащение уrлей позволило улучшить спекаемость шихты
[101, 102] и ввести на 6 % больше rазовых уrлей (исходное содержание
32 %).Качество кокса при этом по показателю r повысилось до 12 единиц.
Эффективность метода. проверяли в промьштенных условиях [152].
Данные о предполаrаемой эффективности зтих мероприятий, оцененные
по показателю r, приведены в табл. 117.
По мнению автора, в-ведение 40 50 % спекающихся rазовых уrлей в
уrольные шихтыI не ухудшает качества кокса. Прочность тела кокса по.
вышается, а размер кусков уменьшается [153, с. 9 13].
Повышение степени измельчения и уплотнения yrольных шихт имеет
значение не только как способ улучшения качества кокса, но и как метод
увеличения выхода кокса, что выявлено лишь недавно блarодаря иссле.
дованиям, проведенным автором совместно с О,Б.rромовой, Н.ВЛетро-
вым и др. Увеличение выхода кокса составило около 0,3 0,6 %.
Повышение степени измельчения шихтыI НовоЛИIiецкоrо металлурrичес-
Koro эавода с 75,6 до 80,0 % (под сито 3 мм) показало ПОВЬПlIение проч-
ности KycKoBoro кокса с 12,1 до 13,5 кr.об/дм 2 " увеличение производи-
тельности доменной печи N° 5 на 5,23 % и снижение расхода кокса на
4,68 %. ПРI;J jlедостатке спекаемости шихтыI переизмельчение ее следует
считать противопокаэанным. Лучшим способом избирательноrо изме
чения следует считать измельчение уrольной шихтыI в вентилируемом кон-
туре, внедренном на нтмк. Эффект от ero применения, приведенный в
табл. 118, надо считать заниженным из-за недостаточной спекаемости ших-
тыI нтмк.
Следует отметить, что из шихтыI' подrотовленной по схеме IШевмоме.
ханической операции, выход металлурrическоrо кокса увеличивался на
0,45 % [117]. rораздо значительнее влияет на выход кокса уплотнение
yrольной зarрузки. Брикетирование может повысить выход кокса до
4----5 %.
Таблица 117. Эффективность мероприитий
по упучшенНlO состава yrопьной шихты
Способ
I'аэопро-
иицаемость
кокса
r
Эффективность
по покаэателю r
по работе домеЮlЫХ печей, %
ПРlIНJ[тые
абсолютные
, значенИJI
%
д1\. ДК
[по формуле [по формуле
(177)] (179)]
Раздельное
обоraщение 1,12
yrлей. . . . , . 268 280 5 1,87 0,93
Подбор оп-
тимальноro
состаВа ших- 1,34
ты [ 119. 155] 265 270 6 2.26 1.23
173
Таб.п..". 118. Эффективность способов noдrотовки yrольных шихт
К JCOICCOВllUllO
Прочиость rаэопрони- Эффективность
Способ П, цаемостъ
кr.об/дм.2 r по пока- по работе
эателю r ДOMelDlЫX печей, %
ПРlIНJ[тые .61\. I1К
абсолют- % [по урав, [ по урав,
ные эва- нению неНИlO
чении ( 177» (179) J
РаэдеJIЬИое из-
мельчение [ 104 J . 268 278 3 1,12 0,55 0,68
l1иевмомеха-
ническlUI со-
паpaцu [157] . . 11,9 250 253 4 1,60 0,85 0,87
ИэбиратеJIЬИое
измельчение в
вентиnируемом
контуре [156] . . 12,1 250 258 8 3 20 1,69 1,73
частичное бр.
кетирование . . . 8,8 225 263 25 11,11 5,57 5,13
Трамбование
[ l1SJ . . . . . . . 14.1 280 292 6 ,14 1,19 1,39
ПрииудитеJIЬИое
формование в
ШlаCI'ИЧеском
СОСТОJIИИИ (СПО-
соб Л.М.Сапож-
никова, СМ.
табл. 97) . . . . . 7,79 261 266 >8 2,30 1.24 1,43
Особенноrо внимания заслуживают способ частичноrо брикетирОвания
yrольных T и дальнеЙIПaJI разработка вопросов rрануЛирования yrлей:
Например, rранулирование флотоконцентратов на смолJIНЫX отходах ме.
талл:урrическоrо производства можно рассматривать не только как способ
частичноrо уплотнения yrольной шихты и увеличения выхода кокса, но и
как способ утилизации отходов [125]. Принудительное формование
yrольной смеси под неболыuим давлением в пластическом состоянии поз-
воляет получать формованный кокс высо оrо качества. домеlпlыe плавки'
на нем' показали увеличение производительности на 5 % и снижение расхо-
да Ko ca на 2,6 % [158] (см. табл. 97).
Эффективность способов коксованИя, связанных с сушкой и термичес
кой подrО1'овt<:ой шихты,обобщена и представлена в табл. 119.
К способам улучшения качества кокса из yrольиых шихт пониженной
спекаемосUl следует отнести их 'коксование при повышенной конечной тем-
пературе. выдржкаa кокса. при высоких температурах также блarоприятно
рлияет на качество кокса. Следствием этоrо является то, что кокс сухо-
ro тушения по качеству выше, чем кокс MOKporo тушения. Это бьто
подтверждено результатамм опытных домеlпlых lUIавок, проведеlпlых
174
ТQбnUI4ll1l9. Эффективность способов сушхи
н TepМll'lel:кol noдrотовкн шихты
Эффективность
r
по покаэателю r по работе доменных
печей, %
Способ П.
кr.об/дм' ПРlIНJIтые А1\. АХ
абсолют- % [ по фор- [ по фор.
ные муле муле
значеНИJI (177) ) (179) )
Подсушиваиие
yrЛJI с 14,7 до
8 % влажности
(126) ........ 7,4 9,O 272 284 6 2,20 1,21 1,36
fлубокая: сушка
шихты:
с 10,2 до 2,2 % .
(126) ...... 7 ,4 81 25 8 283 12 4,65 2.46 2,64
с 10,2до"l..7 %
(159) ...... 9,4 12,8 259 280 12 4,63 2,49 2,63
ТермичесКaJI noд
rOТOBJCa шихты с
нarpeBOM до тем-
пературы, ос:
150 ( 130,
с. 181) . . . . . . 270 390 25 9,26 5,06 5,65
)ЮО 250
[ 130, с. 181] . . 270 340 30 11,11 6,08 6,55
300 [ 128] . . ... 277 312 25 9,03 4,99 5,74
на 3СМ3. Пронзводительность увеличилась на 1,8 %, а показатель raзо-
. проницаемости на 28 единиц. Приближенные данные о влиянии темпе-
ратуры коксования и выдержки кокса на работу доменных печей приве-
дены в табл. 120.
С точки зрения повышения ресурсов крупноrо кокса представляет
IUIтерес переход работы доменных печей с кокса класса> 40 мм на кокс
класса> 25 мм. результаты испытаний кокса Новолипецк:оrо металлурrи
ческоrо завода указывают на целесообразность этоrо мероприятия (см.
табл. 113).
Данные об эффективности предварительной механической обработки
кокса приведены в табл. 121.
Технико-экономическая оценка методов улучшения качества кокса
должна быть проведена с учетом приращения выходов, потерь кокса и
затрат на осуществление зтих методов. Автор не задавался целью провес-
ти такую всестороннюю оценку эффективности. а только показал одну
ее сторону повышение качества кокса. Обобщение результатов оценки
кокса по коэффициенту rазопроницаемости позволяет расположить спо-
собы повышения качества кокса по их эффективности в таком порядке:
175
11" Способ др
njп
1 Удлинение периода коксования 1
2 Раздельное измельчение 3
3 Ihiевмо-механическая сепарация 4
4 Раздельное обоrащение 5
5 Трамбование 5
6 Повышение температуры коксования 5
7 Сушка 6
8 Получение формоваЮlOrо кокса 6
9 Подбор ОIПИмальиоrо состава шихты 6
10 Избирательное измельчение в вентили-
руемом коитуре 8
11 Сухое тушение кокса 10
12 fлубокая сушка (до 2 % влarи) 12
13 Механическая обработка кокса 20
14 Частичное брикетирование 25
15 Термическая подrотовка 25
с точки зрения раСIШIрения сырьевой уrольной базы коксования за
счет rазовых слабоспекающихся yrлей к наиболее эффективным способам
коксования, которые должны получить значительное развитие в ближай-
ТаблU14ll120. Эффективность способов улучшения качества ' OKca,
связанных с повышением температуры коксования
и ero выдержкой .
Эффективность
по показа- по работе доменных
Способ П, r теroo r печей, %
кr,об/дм 2
прння- д1\. Д'К
тые аб- %
соrooтные опыт- по фор- [00 фор-
значения ные муле муле
данные ( 177) (179) ]
Повышение тем-
пературы коксо-
вания [ 135] . . . . . 8,39 8,81 256 261 5 1,95 1,04 1,10
Удлинение пери-
ода коксования
на 40 мин [135] . . . 8,38 8,88 258 259 1 0,39 0,41 0,22
Уменьшение ши-
рины камеры с
51Одо407мм... .12,5 15,2 270 291 5 1,85 1,21 1,36
Сухое тушение
кокса:
ЧереповецкИй
металлурrичес-
кий заВод:
1966 r . . . , , 25) 257 10 3,95 0,13 2,09 2,17
1967 r . . . . . 269 289 10 3,71 2,48 2,03 2,25
ЗСМЗ [134] 302 330 10 3,31 +1,83 1,90 2,39
176
ТQблича 121. Эффективность механической обработки кокса
Эффективность
по покаэа по работе доменной печи, %
теmo r
Завод П, r
кr.об/дм 2 приня А1\. АХ
тыеаб- %,
соmoт- опыт по опыт- по
ные ные фор- ные фор-
эначе- дан- муле дан- муле
нив ные (178) вые (179)
Челябинс-
кий метал-
лурrический:
рядовой
кокс
(20 обо-
ротов) . . 9,9 lЗ,7 248 278 20 8,06 4,24 4,30
кокс
класса ..
80 мм
(40 обо-
ротов) . .1O.2 l1,6 249 265 20 8,.03 4,23 4,31
КМК (25
оборо-
тов)
[ 138] . .11,0 12,4 249 270 20 8,03 4,12 4,31
Маке вский
коксохими-
ческий
(барабанl
МИД) [17] . 7,l 13,2 262 344 20 7,63 5,22 4,12 5,6 4,4
шем будущем, следует отнести методы подrотовки yrольныx шихт С ПО-
мощью УШIOтнения в холодном и rорячем (пластическом) состоянии и
их термическую подrотовку.
Расчет технико-эконо.мической эффектuвности
повышения качества кокса на одну единицу zазопроницаемости
при производстве 1 .МЛН.Т ЧУZУНQ в еод
в основу расчета положены уравнения зависимости производителъиости домен-
ных печей и расхода кокса ar величииы коэффициента raзопроницаемости r [97] .
Примем, что среднее значение показателя r равно 250. Torдa, cornaCHo данным
табл. .90, повышение ПРОИЗВОДИТeJ1Ьиости домеиных печей ЧерМЗ (Т/Т чуryиа и
177
единицу ruоnpоиицаемocrи) ДЛJI печей с полезным обt.eмом 1007, 2000 н 2700 м'
соответственно составит
2,6 : (2,6.250 + 1660) = 0,00126; 4,3 : (4,3'250 + 3135) = 0,00102;
, 11.9: (11,9'250 + 2662) = 0.00211.
Следовательно. среднее значение повышения производительности ДЛJI четырех
домeиRых печей ЧерМЗ равио (0.00126. 2 + 0.00102 + 0,00211) : 4 = 0,001413 т.
Производнтельность Доменных печей на 1 МJПI.Т чyryнa В ro.ц увеличится на
0.001413 '1000000 = 1413 т. .
При условно постояииых pacxQЦaX 1.6 руб/т эффективность составит 1413 . 1.6 =
. = 2660 руб. .
Расх.д кокса на 1 т чyryВa и на единицу I'830npоиицаемocrи по дaIIJIыM табл. 91-
снизитс. на
0.092'2 (2.6.250"+ 1660) + 0.163 (4.2.250 + 3155) + 0,985 (11.9.250 + 2662)
2 (2,6'250 + 1660) + (4.2.250 + 3135) + (11.9.250 + 2662)
= 0,46 кr.
Расход кокса на 1 МJПI.Т чуryвa снизится на 0.46 .10-1'1.10' = 460 т.
Эффективность от снижения расхода кокса при стоимocrи 1 т кокса 40 руб.
составит 460 . 40 = 18400 py .
Таким образом. общая эффективность от повышения J<aчества кокса на одну
единицу I'830проницаемocrи при производстве 1 МJПI.Т чyryнa В roд составит 2260 +
-+ 18400 = 20660 руб.
=
БИБлиоrРАФИЧЕСКИЙ СnЖ::ОК
1,Кокс и ХИМИЯ, 1979, N!' 9, с. 2.
2.Ахтырченко А.м., БараННIlК A.r., ЛRЛюк В.С. и др. Кокс и ХИМИЯ, 1971, N!' 7,
с. 50 54,
3.Сн:ляр M.r., БараННIlК A.r., Ахтырченко А.м. и др. Кокс и химии, 1975, N9 9,
с. 53 57. ...
4.кОI<С и химия,1975, N!' 11, c.1 4.
5. Кокс и ХИМИЯ, 1975, N!' 4, с. 57 58.
6.Цыновников .А.С., Филиппова А.А., ПЛеханов В.и. и др. Кокс и ХИМИЯ, 1976,
N!l10, с. 9 15.
7.Сысков ки. Теория поведения кокса в доменном процессе. М Л.: Изд-во АН
СССР, 1949. 200 с.
8.rуберт С.В., Сухоруков А.Е., Самойлов СД. и др. Сталь, 1976, N!' 1, с. 9 17.
9.Котов А.п., Белы;' Л.А. Металлурr.1976, N!' 1, с. 1 13. ,
lO.Некрасов з.и., Нестеренко п.r., Москаленко ФЯ. и др. Сталь, 1971, N!llO,
с. 887 894.
11.Зеков В.А., Котов АЙ., Трощенков Б.В. Металлурr, 1974, N!' 10. с. 12 14.
12.Хо:хлов д.r. Сталь, 1970, N!' 10, с. 873 877.
13.JOашенков ЛЯ., Брук А.С., Иванов Е.Б. Кокс и химии, 1969, N!'.8, с. 18 20.
14.Коваленко В.п., Брук А.С., Иванов Е.Б. Кокс и химия, 1969, N!' 8, с. 18 20.
15,ЛОZllнов ВД.. Соло.маЛlН СЯ., Корж А.Т. Металлурr, ,1976, N!' 4, с. 14 18.
16.Павлов М.А. Металлурrия чyryнa, 6-е иэд. М.: Металлурrиэдат, 1949.628 с.
17.Каэанскuй М.Ф., БолОН НД., Антипов в.м. и др. Сталь, 1971, N!' 6, с. 485 91.
18.Лаэарев Б.Д, rep.мaH Б.м., Бужинскuй А.А. и др. Металлурr, 1971, N!l9, c.4 12.
19.Балон ид Сталь, 1973. N!l1, с. 13 15.
20.Брук А.С., rep.мaн м.я., Коробов и.и. и др. Сталь, 1947, N!' 2, с. 101 1O5.
21.rотлиб АД. СТаль, 1946, N!' 4 5, с. 248 254.
22.Бреде:хефт.. Р. Ешар Р. Черные металлы, 1978, N!' 2, с. 13 16.
23.Солдатенко Е.м., Се.мисалов лл. Химия твердоrо топлива. 1969, N!' 1, с. 25 36.
24.Филоненко Ю.Я. Кокс и химия, 1972, N!' 1, с. 27 28.
25.ПоДl'O'1'Овка и-коксование yrлеR: Науч. тр,/ВУХИН. Свердловск: Средио-УрaJlЫ>
кое-кв. И3Д-ВО, 1966, выв. б, 356 с. .. '
26.Филоненко ю.я., Васильев с.В., Хасап Л.А. Химия твердоro топлива. 1974,
N!' 6, с. 52 55.
27.Борц ю.м. Сталь, 1968, N!' 5, с.408.
28, Тютюнnuков Ю.Б. Кокс и химия, 1974, N!l6, с, 13 18.
29.rлущенко и.м., Хавкин В.и., Антипов в.м. Кокс и химия, 1966, N!' 4, с. 19 21.
30.Подrотовка и коксование yrлеR: Науч. тр./ВУХИН. Свердловск: Средио-Уральс-
кое кн. изд-во, 1965, вып. 5, 332 с.
31.Сталь, 1941, N!' 2 3, с. 103.
32.КотовА.п. Металлурr, 1974,Н' 3, с.10.
179
зз.лазовский.И.м" Кроль в.м., ЯкобсонА.п. Crаль, 1959, N!! 3, с. 203 209;
34.Науч. тр. /уХИН. М.: Металлурrия, 1971, вып. 23. 224 с.
35,Некрасов з.и., Мазов iJ.Ф., rладков Н.А. и др. Crаль, 1974, N!! 11, с. 977 981.
36.Ходак D.З., rесс-де-Кальве Б.А., Борисов Ю.И. и др. Кокс и химия, 1974, N!! 7,
с. 20 24.
37.Науч. тр. /Днепропетровский металлурrический IOI-Т. ДНепропетровск: книжное
изд во, 1954, вып. XXIX. 247 с. '
38.Бернс Проблемы совремеIOlОЙ металлурrии, 1955, N!! 6, с. 3.
39.Воловик r .А., Донсков E.r., БоклаlJ Б.В. и др. Металлурr. 1973, N!! 3, с. 5 6.
40. Тuшбеин Ю.Р. Советская металлурrия, 1973, N!! 3. с. 5---6.
41,Колодцев х.и., Жарков Б.Л Известия Всесоюзноrо темотехиическоrо IOIC'rИ-
тута, 1950, N!! 10, с. 22 28. .
42.Красавцев н.и., Шаркевuv лд. Crаль, 1975, N!! 6, с. 490----494.
43.Бабарыкин НЯ. Сталь, 1968, N!! 9, с. 772 778.
44.Моханек H.r., Опорин о.п" Коновалов кд. и др. Crаль,1975, N!! 7, с. 588 590.
45 ,Ефименко r.и. Crаль,1951, N!! 5, с. 406----413.
46.Се.мuсалов яд. Кокс и химия, 1972, N!! 10, с. 1O 12.
47.Анzелова r.K, Сысков ки. Изв. АН СССР, ОТН. Металлурrия и топливо, 1969,
N!! 5, с. 153 158.
48.Анzeлова r.K., Сысков ки. Науч. ДоМ. высшей школы. Химия и химическая
технолоrия, 1959, N!! 1, с. 166 168.
49.Воловик r .А. Кокс и химия, 1964, N!! 9, с. 27 35.
50. Рефераты и аниотации УХИН. Харьков: УХИН, 1968, N!! 51.72 с.
51.Андронов ВЯ., Воробьев АЯ., Любимов В.С. и др. Бюл, НТИ. Черная MeтaJIo
лурrия, 1970, N!!19, с. 29 32.
52.rеолоrо-yrлеХНмичбская карта Донецкоrо бассейНа. М.: Уrnетехиздат, 1954.
300с.
53.I'pJlзнов Н.С. Основы теорIOl коксования. М.: Металлурrия, 1976. 312 с.
. 54.Ребuндер П.А., Шрейнер П.А., Жиzаv и.ф. Понизители твердости в бурении. М. Л.:
АН СССР, 1944. 199 с,
55.Ezopoe r.r. Теория и практика TOHKoro измельчения. ЛенIOIrpад Mocквa Ho-
восибирск,1932. 164 с. ,
56. Сапожников л.м., СперанСКQJI r,B. Исследование современных прииципов коксо-
вания yrлей:"Науч. тр./иrи. М.: Изд-во АЦ СССР, 1955, т. 4, вып. 1.64 с.
57 .Мучник Д.А. Кокс и химия, 1975, N!! 5, с. 44----49.
58.Мотт В u Ушiлер Р. Качество кокса: Пер. сзнrл. М.: Металлурrиздат, 1947.552 с.
59.Луазон Р., Фош П., Буайе А. Кокс: Пер. с франц. М.: Металлурrия, 1975,520 с.
60.Производство кокса: Справочник коксохимика. М,: Металлурrия, 1965, т. 2.
288с.
61.Степанов Ю.В., rрязнов н.с, Кокс и химия, 1970, N!! 1, с. 7 1O.
62.Сысков к.и., Тимофеева и.м., Царев ВЯ. Заводская лаборатория, 1964, N!! 2,
с. 223 225.
63.Сысков К.и. u rpoMoea О.Б. Кокс и химия, 1981, N!! 6, с. 19 20.
64.Сысков К.И. Изв. АН СССР, ОНТ,1942," ll 12, с. 94 100.
65.Сысков ки., Шар.маркевиv Н.Е. Заводская лаборатория, 1953, N!! 8, с. 943 946.
66.Красюков А,Ф. Нефтяной кокс. М.: Химия, 1966.264 с. /
67.Микротвердоcrь: Труды совещания. М.: Изд во AtI СССР, 1951. 296 с.
68.Сысков ки., ВерБUЦКQJI О.В. Основные закономерности поведеИИJI кокса при
вторичиомиarреванни. М.: Металлурrия, 1962. 112 с,
69,l1(укин П.А. Исследование СВ,ойств металлурrическоrо кокса. М.: Металлурrия,
1963. 184 с.
70.Bradschau К., WilkinsonH. J. ofthe Inst. Fuel, 1969, N!!3, p.112 117.
71.Брук А.С., Леибови.. Р.Е. Кокс и химия, 1957, N!! 3, с. 24 29.
72.Крохин ВЯ, Химия твердоrо топлива, 1971, N!! 4, с. 63 68.
73.Бронштеин А.Л Кокс и химия, 1967, N!! 4, с. 13 18.
74.Фо.мин А.Л, Шатоха И.З" КОНJlхин А.П. и др. Кокс и химия, 1975, N!! 2,
с. 12 15. .
180
75.НеЧJlев /О.А.,rрязноо н.с. Кокс и химия, 1967, с. 4 7.
76.Филоненко /О.А., Шариnоо ВЯ., Курбатов А.В. Кокс и химия, 1976, N!! 8,
с, 20 22,
77,Тайц ю,н., Розенzaфт /О.И. Методические иarреваТeJIЬИые печи. М.: Металлурrия,
1964.408 с,
78.Пахалок и.Ф., Попутников Ф.А., /Оренков Н.И. Науч. тр. /БНИИуrлеобоrащt>
Иие. М,: Уrлетехиздат, 1962, вып, 22, с. 3 19.
79,Поnутников Ф.А. Науч. тр. /БНИИyrлеобоraщение, М.: Уrлетехиэдат, 1963,
вып. 29, с. 99.
.80.Цылев ЛМ., Дмитриев r,H., Мl1ЛIlхов п.н. Проиэводcrво и потребление буро-
, уrольноrо кокса в rерманской Демократической Республике. М,: Металлурr-
издат, 1961, 80 с.
81.rорение твердоrо топлива, Новосибирск: Наука, 1969, 566 с.
82.Барон ДН. Кусковатость и методы ее измерения, M. Изд во АН СССР, 1960,
124 с.
83.Сысков If.И., Садиленко К.м. Науч. тр./иrи. М.: Иэд во АН СССР, 1954, т,lII,
с.421----439,
84.Жаворонков НМ. rидравлические основы скрубберноrо процесса 1'" теплопереда
ча в скрубберах. М.: Советская наука, 1944.222 с.
85.Мучник Д.А., Трикило А.И. HOMorpaмMbl для определения качества кокса. Киев:
Техника, 1978.52 'С.
86.Вещезеро8" м,м., Родионова ДФ., Улаховиv В.А. и др. Кокс и химия, 1980,
N!! 4, с. 24 26.
87.МучникД.А., ТрuкилоА.и. Кокси химия. 1975, N!! 10, с. 25 31.
88.MYVHUK Д.А., На20РНЫЙ /О.С., Дюндиков В.Е. и др, Кокс и химия, 1976, N!! 11,
с. 20 23.
89.Саnожников ЛМ., Сперанская r.B. Исследование современных npинципов кок-
сования уrлей. М.: Иэд во АН СССР, 1953, 64 с.
90.Филоненко /О.Я., Дорофеев ИМ., ЖuжuШl Л.А. и др, Кокс и химия, 1972, N!! 3,
с. 30 32.
91.Воует А., La<km А., Soиle J. Rerue de Industrie minerall., 1953, N!!596, р. 592 597.
92:KoНJIxиH А.п., Фомин АЛ., Кулик А,А. и др. Химия твердоro топлива, 1975,
N!! 4, с. 69 74.
9з.цикаревД.А. Кокс и химия, 1975, N!! 2, с. 60 61.
94.BиTtиB F., Wegil J. Koks Smo1a Gar, 1966, N!!6, р. 232 234.
95.Тhiboиt Ch. Gh. ХХХУIII l' те Congris internation de Chemie Industriene Instambul.
Associatin technique de la Siderurqie Francaise, Sept. 1966.
96.Манчинский B.r. Сталь, 1974, N!! 3, с, 2l 23.
97.Улаховиv В.А. и Вещезеров м.м. Кокс и химия, 1975, N!! 9, с. 19 21.
98.Назаров В.В., Мишин ЕЯ. Кокс и химия, 1978, N!! 3, с. 41 44.
99.Карпов А.В., БО20явленский К.А., Семисалов л.п. и др. Кокс и химия, 1972,
N!! 10, с. 17 21.
100.цetlик м,п.,Антuмонова ДФ. Кокс и химия, 1972, N!! 12, с, 12 16.
101.Цetlик м.-п., AHтuмoHoвa ДФ., ranoeuv м.к Кокс и химия, 1973, N!! 10, с. 2 4.
102.Цetlик м.п., Яковенко А.м., AHтuмoHoвa ДФ. Кокс и химия, 1977, N!! 9, с, 4 6.
1О3.Бурспейн Е, Обоraщение и коксование yrлей Лотаринrcкоrо бассейНа: Пер. с
франц, М.: Уrлетехиздат, 1957.96 с.
104.J1aрионов /О.А., Ла20Ш/l В.А., Дойлов В.В. и др. Кокс и химия, 1972, N!! 12,
c.16 18.
105.Морозов О,С., Беляев В.Е., Бl1ЛIlбанова зл. Кокс и химия, 1972, N!! 11, с, 7 8,
W6.Подrотовка и коксование уrлей: Науч. тр. /БУХНН. Свердловек: Кн. иэд-во,
. 1969, N!! 8. 268 с.
1О7.Морозов О.С., Сухоруков ВМ., rрязнов н.с., Бetlлев Е.В. Кокс и химия, 1978,
N!! 2, с. 12 14.
108.C)lxOPYKOe В.И., rрязнов н.с., Лазовский ИМ. и др. Кокс и химия, 1974, N!! 9.
c.l 6.
181
109. Новое в брикетировании и коксовании yrлей. М.: Наука. 1965. 78 с.
110.Чижевскuй НЛ Избранные труды. Т. О. М.: Изд во АН СССР, 1958.426 с.
111.Еркин Л.И.. Лобанова ЛЯ.. БеР1UlЦКQJf М.А. Кокс и XИМИJI. 1958. N9 2. с. 23 30,
112.Еркин ЛЯ.. Петров В.К. Кокс и XИМИJI, 1959. N!! 11, с. 23 28.
113.Cu:ryлuн и.к. Кокс и химии. 1960, N!! 12. с. 57 61.
114.ХОЛ(Оllед. Кокс и химии,1970. N!! 7. с. 20 25.
115.Сысков к.и.; Еник Т.И. Кокс и химия. 1957. N!! 7. с. 26 30.
116. ТаЙII ЕМ.. Цикарев л.А. Кокс и химия. 1979. N!! 1, с. 5 51.
117.Сперанская Т.В.. ТЮ'l'Юннuков /О.Б.. Олъферr А.И. Химии nepдoro топлива.
1979, N!! 5. с. 93 101.
118.OIеранская Т.В.. Толоvко А.И.. Пушкарев /О.В. и др. химия и переработка
топлива: Науч. тр. иrи. М.: Наука,1972. т. XXVШ, вЬПI. -1, с. 32 1.
119.Д oдcтвo кокса: Научи. тр. /МЧИ СССР. М.: Металлурrия, 1974, N!! 3. 176 с.
20,Тоже, 1975,N!l4.1. 08 с.
i21.цuкаревД.А. Кокс и химия, 1978, N!! 10, с. 60 62.
122.ЦU1«lрев д.А. Кокс и химии, 1979, N' 4, с. 58 60.
123.Алunoв п.Е.. Жданковuv л.и.. Сысков К.И. Науч. тр. /МХТИ им. Д.И.Менде-
леева. М.: МХТИ.1959, т. XXVШ, с. 11 16.
124.Новые методы подI'oтовки топливных и топливно-рудных материалов и их M
лурrичecIWI переработка: Науч. тр, /иrи. М,:-Изд-во АН СССР, 1963, т. ХХН.
180с.
125.Сушuна Н.Н., ЖилЪCfl1U}ва Т.п.. ТРОIOJва О.В. и др. Кокс и химии, 1979, N9 11.
с. 9 22.
126.Броннuков в.к.. Эйделъман Е.я. Кокс и XИМИJI, 1973, N!! 10, с. 12 15.
127.Зашквара ВХ. ДюкtI1WВ АоТ.. Сucuсалова ВЯ. и др. Кокс и химии, 1969, N!! 3.
с. 19 23.
128.духан ВЯ.. rряэнов Ж.С. Кокс и XИМИJI, 1969, N9 1, с. 12 13.
129.Сисененко ВД.. Лервусяк в.м.. Наraленко А.и. и др. Кокс и химии, 1971,
N910, с. '24 27.
130.Жuтов БЯ.. Мокаров Т Я.. Сысков К.И. Коксования термически пoдrотовлен-
ных yrлей. М.: Металлурrия, 1971. 271 с.
131:Ба нllН Б.И.. рязнов Н.С.. l1leиH сл. и др. Кокс и , 1978, N!! 7, с. 22 26.
132. Тимофеев /од.. Житов БЯ.. Ma1«lpos 1 :И, и др. Кокс и Химии. 1976. N!! 4, с. 14
16.
133.&zсилъев /О.С.. Сшщерова л.r. Кокс и XИМИJI, 1976, N!! 9, с. 5 1 52.
134.СпепllOв Ж.Е., АшпUll Б.и., Адмакин ф.к. и др. Сталь, 1974, N!! 10, с. 878 879.
135.Михно вл.. Скляр м.Т.. Луръе м.В. и др. Кокс и химии, 1975. N!! 2, с. 8 12.
136.Скляр м.Т.. ЗаШК8IlраВ.I'., ДЮ1«l1WВ А.Т. . Кокс и химия. 1971, N!! 12, с. 3 34.
137.Варшавскuй т.п.. Беэдведерный Т Я., Трязнов Н.С. и др. Кокс и химии, 1964,
N!! 6, с. 31 33.
138.Ailешuн В.И.. Ефш..ов сл., Мыколънuков Н.А., Исхаков Х.А. Науч. тр./Куэ-
басCКJIЙ политехнический ИН Т. Кемерово.: Ки. изд-во, 1971, N!! 34, с. 144-----157.
139.0трощенко Т.А., Коваленко В.п. 'Металлурrия и коксование. Киев: Техника,
1966. N!! 2. с. 87 92.
140.БО20явленскuй К.А., Се.мuсалов лл., Карпов В.т, и др. Кокс и химия, 1969,
N!! 6, с. 22 29.
141. Бюл. нти, 1979. N!! 18. 24 с.
142.Андронов В.И.. ПлоТ1(UН З.l1l. Сталь. 1974. N!! 7, с. 587 589.
143.Сucuсалов яд. Кокс и XИМИJI.1969,N!!4.с. 21 24,
144.Волошuн А.И., ВО20JlВЛенскuй КА.. Семuсалов л.п. и др. Кокс и химия, 1965.
N!! 4, с. 24 29.
145.Жеребuн В.Н.. Ашпuн Б.И.. СпепllOВ Ж.Б. и др. Сталъ, 1972. N!! 1, с. 19 27.
146.Белuнскuй с.в., Сысков к.и.. Цыновников А.С. Кокс и химии. 1975; N!! 7,
'С. 21 22.
147.ПеpJrlUтина к.с.. Фрuшбер2 ВД.. ПУСТОВUтина м.т. и др. Кокс и химии, 1972,
N!! 10, с, 1 4.
182
148.0ЛЪШQнеIlКUЙ лr., Berpoвa А.К., ПеPNUfU"" К.С. и др. КОКС и XИМИJI, 1965,
N' 2, С. 7 ll.
149.Фришбер2 ВД., Колышев н.я., Кuселев БЛ и др. КОКС и XИМИJI. 1976, N!! 10,
С. 1 4.
150.Фрuшбер2 ВД. И ПусroвuТШUl xr. КОКС и ХИМИJl, 1975, N!l9, С. 4 8.
151.rЛУЩeNКО и.м., XWlCu"eHKo А.В., Рубан В.А. и др. КОКС и хими, 1973, N!! 8,
С. 4 7.
152.КОВtlJIенко п.с., ВоЙТeNКО Б.И., Белu!IeНКО A.r. и др. КОКС и И, 1975.
N!! 12, С. 15 18. .
153.Теори и пpaк:rика ПОДI'OТOвки И KOKCOB8НIUI yrлеl: Науч. тр./МЧМ СССР. М.:
МеталпурI'ИJl. 1977, N!! 6.116 С.
154,r/IOMoea О.Б., Сысков ки., Ложкuн В.А. КОКС и ХИМИJl, 1979, N!l7, С. 15 18.
155.Сысков КИ., Лапu"" Н.А., r/IOMoвa О.Б., Петров Н.В. химия твердоrо TODJDf-
ва, 1981, N!! 4, С. 57 65.
156.МО/IOэов О.С., Сухоруков В.И., Бемев в.в. и др. КоКС и XIIМИJI, 1979, N!! 4,
<с. 16 18.
157.МО/IOзов О.С., Сухоруков м.В., rpJl3НOB н.с., Бемев В.В. КОКС и хими, 1978,
N' 2, С. 12 14.
158.Некрасов З.И., КОТОВ К.И., rмдков Н.А. и др. МеталпурI'ИJI и roриоруДJWI
прОМЬDШlенность, 1970, N!ll, С. 12.
159.Лаэовский ИЯ КОКС и XИМJUI, 1965, N!lll, С. 23 2S.
160.ВЫООIIКUЙ Х., Пюкофер У. Черные металлы, 1966, N' 13, С. 3 9.
161.Сысков КИ" :llзы-ЛJIН, Преображенскuй В.А. Сталь: Приложеиие К ж. "Cт8J1Ь'
М.: Металпурrиэдaт, 1961, с. 3 12.
162.Ха8кин в.и., Зинченко ВЯ, Хавкu""Л.м. КОКС ихими, 1964,N!l12, С. 25 31.
163.ТеорWl и практика"пoдroтовки И KOKCOB8НIUI yrлсй: Науч. тр. /МЧМ СССР. М,:
МеталлуРI'ИJl, 1976, N!! 5. 136 с.
164.rЛУЩeNКО и.м., Хлебников О.п., Браун н.в., Добровинский r.в. Бюл. НТИ.
Чернu: металпурI'ИJl, 1976, N!! 4, С. 36 38.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ... _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Теоро поведении КОКса в доменном npoцессе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Критерий rидравлическоrо подобия насыIпIыx масс материалов и интен-
сивность хода доменных печей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Коксвдомениыхпечах . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ВЛНJIние свойств кокса на ровность хода печей, . . . , . , . . . . . . . . . . .
Состав кокса и ero расход в домениом npоцессе. . , . . , . . . . . . . . . . .
Процесс разрушено кусковых материалов и их npoчность . . . . . . . . . . . .
Удельная поверхность кусковых материалов. . . . , . , . . . . . . , . , . . .
Прочность KycKoBoro кокса . . .. . . . . . . . . . . . . . . . , . . . , . . . . .
Прочность пористоrо материала кокса , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Прочность тела кокса, . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . , .
Термическая и эроэиониая стойкость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,
fраиупометрическиi состав кокса . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Обьеммежкусковыхnpомежутков. , . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . . , .
fидравлическое сопротивление наСЫIПIых масс кусковых материалов . . .
rраиулометрические составы кокса ряда заводов и их оценка . . . . . . . ,
Оценка качества кокса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .'. . . . . . . . . . . . .
Оценка rазопроницаемости насЪППIОЙ массы кокса на одной и той же ста-
дии ero разрушения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . , . . .
Вычисление коэффициента raзопроницаемости насыIПIОЙ массы кокса по
rocт 5953 72 . . . . . . . , . . . . . . . . , . , . . . . . . . . . , . . . . , . . ,
Оценка качecrва кокса различными методами . . . . . . . . . . . . . , . . . .
Влияние raзопроницаемости на npоизводительность домеЮlЫХ печей , . . .
НеКОТ9рые пути IIOвыwении качества кокса и расширении yrольной базы
Методыподrотовкиуrnейишихт....,...."....."..,.... ,
Снижение rрадиента усадок и изменение режима KOKCOBaнНJI. . . . . . . . .
Подrотовка кокса к домениым DЛaJlкам: . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . .
Оценка эффективности основных мероприятий по улучшению качecrва
кокса............'..... ."..,.....................
Библиоrpафический СIПIсок. . . . . . . . . , . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4
8
13
18
26
-34
43
45
54
61
64
68
83
87
96 .
107
113
117
127
130
134
138
138
148
157
169
179