Электрообезвоживание каменноугольной смолы – побочного продукта при получении кокса для доменной плавки

Целью исследования являлась адаптация технологии электрообезвоживания нефти применительно к каменноугольной смоле (побочного продукта при производстве кокса для доменной плавки) для удаления золы (фусов) и воды. Объектом исследований –  каменноугольная смола, поступающая с коксовых батарей, которая с водой и золой образует коллоидную систему. В работе использовали метод электрообезвоживания, используемый в настоящее время для удаления воды из коллоидной системы нефть–вода. Рассмотрена конструкция электродегидратора 2-ЭГ-160-2, а также особенности подачи смолы в электродегидратор (в сравнении с подачей нефти). Показано, что в предлагаемом способе работы электродегидратора смола и фусы будут оседать в нижней части агрегата ввиду большей плотности воды (плотность смолы порядка 1200 кг/м³ и более). Предложена схема включения электродегидратора в схему обеззоливания на коксохимическом предприятии. Произведен расчет процесса разделения каменноугольной смолы в электродегидраторе. В результате полученных в ходе расчетов показателей можно сделать вывод, что производительность данного оборудования при обезвоживании смолы (в отличие от нефти) значительно снижается, что связано с большей плотностью и вязкостью смолы. Вследствие высокой вязкости смолы по сравнению с вязкостью нефти (при 80°С в ~ 40 раз) производительность электродегидратора по смоле составит ~40 тыс. т (для нефти ~ 1 млн т). Однако производительности в 40 тыс. т по одному электродегидратору достаточно, чтобы закрыть потребности по обезвоживанию каменноугольной смолы для АО «Уральская Сталь». В результате проведенных исследований предложено включение в общую схему обезвоживания каменноугольной смолы электродегидратора с целью достижения нормативных показателей смолы для дальнейшего ее применения и продажи в качестве целевого продукта. Благодарности. Данная работа выполнена в рамках проекта образовательно-производственных групп, реализуемых в сотрудничестве НФ НИТУ «МИСИС» и АО «Уральская Сталь».

1. Еремина А.И., Гущина Е.Г. Разработка механизмов развития металлургического производства в регионах России (на примере Волгоградской области) // Modern Economy Success. 2020. № 5. C. 232–234. EDN: IQMQSV.

2. Леонтьев Л., Григорович К. Черная металлургия: состояние и перспективы // Наука в России. 2011. № 4. C. 46–50. EDN: OIWHUN.

3. Shatokhin I.M., Kuz’min A.L., Smirnov L.A., Leont’ev L.I., Bigeev V.A., Manashev I.R. New method for processing metallurgical wastes // Metallurgist. 2017. Vol. 61. No. 7-8. Р. 523–528. https://doi.org/10.1007/s11015-017-0527-4.

4. Diez M.A., Alvarez R.A., Barriocanal C. Coal for metallurgical coke production: predictions of coke quality and future requirements for cokemaking // International Journal of Coal Geology. 2002. Vol. 50. Iss. 1. P. 389–412. https://doi.org/10.1016/S0166-5162(02)00123-4.

5. Шаповалова Н.Г., Гуменная С.Н. Сравнительный анализ показателей расхода энергоносителей на приготовление и вдувание пылеугольного топлива в горны доменных печей металлургических предприятий Украины // Экология и промышленность. 2018. № 1. С. 92–96. EDN: XOWGVV.

6. Подкорытов А.Л., Кузнецов А.М., Зубенко А.В., Падалка В.П., Ярошевский С.Л., Кочура В.В. Освоение технологии доменной плавки с вдуванием в горн пылеугольного топлива на ЧАО «Енакиевский металлургический завод» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2017. № 10. С. 53–65. EDN: ZRWQXV.

7. Филиппов В.В., Михалев В.А., Миронов К.В., Форшев А.А., Тлеугабулов Б.С., Загайнов С.А. Развитие теории и технологии выплавки ванадиевого чугуна с применением пылеугольного топлива // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2017. № 4. С. 22–26. EDN: ZBQQXN.

8. Миронов К.В., Михалев В.А., Буньков А.А., Загайнов С.А., Гилева Л.Ю. Опыт вдувания пылеугольного топлива при выплавке ванадиевого чугуна на ЕВРАЗ НТМК // Сталь. 2015. № 5. С. 17–19. EDN: UADBEV.

9. Ярошевский С.Л., Кузнецов А.М., Курбатов Ю.Л., Кочура В.В., Афанасьева З.К. Исследование особенностей теплообмена в фурменной зоне доменной печи при вдувании ПУТ // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2017. № 4. С. 14–22. EDN: ZBQQXD.

10. Мирошниченко В.Г., Скляр А.В. Эффективное освоение пылеугольной технологии в доменном цехе ПАО «Алчевский металлургический комбинат» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2016. № 4. С. 24–30. EDN: VXBAJP.

11. Сорокин А.Ю., Пишикин А.А, Дагман А.И., Басов В.И., Титов В.Н., Загайнов С.А. Освоение технологии доменной выплавки чугуна с использованием пылеугольного топлива в доменном цехе № 2 ПАО НЛМК // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. № 7. С. 803–810. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2019-7. EDN: IUXGGQ.

12. Лялюк В.П. Анализ работы доменной печи объемом 5000 м3 на фурмах разного диаметра с позиций полных механических энергий потоков комбинированного дутья и горнового газа // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 7. С. 691–699. https://doi.org/10.32339/01355910-2020-7-691-699. EDN: KJATLV.

13. Семенов Ю.С., Подкорытов А.Л., Горупаха В.В., Семион И.Ю., Оробцев А.Ю., Шумельчик Е.И. Повышение эффективности использования пылеугольного топлива при производстве чугуна и обжиге известняка в нестабильных технологических условиях // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 7. С. 676–690. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2020-7-676-690. EDN: ZMUAZL.

14. Смирнов Л.А., Тлеугабулов Б.С., Загайнов С.А., Пыхтеева К.Б., Филиппов В.В., Михалев В.А., Миронов К.В. Некоторые теоретические аспекты технологии совместного вдувания природного газа и пылеугольного топлива // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2016. № 5. С. 19–23. EDN: WBFSKN.

15. Рогожников С.П., Рогожников И.С. Влияние водорода природного газа на изменение теплового и восстановительного процессов по радиусу доменной печи // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. № 1. С. 41–50. EDN: HJSUBA.

16. Волощук Т.Г. Анализ влияния различных факторов на качество каменноугольной смолы // Наука и производство Урала. 2017. № 13. С. 9–12. EDN: ZCJBWZ.

17. Банников Л.П., Мирошниченко Д.В., Нестеренко С.В., Балаева Я.С., Фатенко С.В. Влияние содержания неокисленных пылевидных классов коксуемой шихты на свойства каменноугольной смолы // Наука и производство Урала. 2019. № 3. С. 15–22. EDN: USRMJL.

18. Степанов Е.Н., Артюшечкин Д.А., Дуць Н.В., Смирнов А.Н., Волощук Т.Г. Влияние технологических факторов на качество каменноугольный смолы // Кокс и химия. 2021. № 12. C. 38–41. https://doi.org/10.52351/00232815_2021_12_38. EDN: RXPIKB.

19. Оплеухин C.А., Пукиш В.И., Доровских О.А. Установка дешламации смолы // Кокс и химия. 2011. № 11. С. 33–35. EDN: OJMYVT.

20. Filoneko Yu.Ya., Konev N.L., Parakhin A.V. Mathematical-statistical prediction of blast furnace coke quality // Кокс и химия. 1991. № 1. EDN: GKWZYH.

21. Вейненский В.В., Барский В.Д. Зависимость реакционной способности кокса от величины зольности и состава золы // Кокс и химия. 1990. № 12. С. 9–12. EDN: QKLBPM.

22. Симакова А.В., Климчук В.А., Папин А.В., Герман Л.В. Каменноугольная смола и факторы влияния на ее характеристики // Химия и химическая технология: достижения и перспективы: материалы VI Всерос. конф. (г. Кемерово, 29–30 ноября 2022 г.). Кемерово: КузГТУ им. Т.Ф. Горбачёва, 2022. С. 402.1–402.4.

23. Мельников И.И., Крячук В.М., Мезин Д.А., Горбунов А.А., Волощук Т.Г. Влияние нефтяной коксующей добавки на качество каменноугольной шихты, кокса и смолы // Кокс и химия. 2011. № 12. С. 21–23. EDN: OKFLNV.

24. Андрейков Е.И., Красникова О.В., Диковинкина Ю.А., Первова М.Г., Зорин М.В., Купрыгин В.В. Характеристики смолы высокотемпературного коксования нефтяного кокса с высоким содержанием летучих веществ // Кокс и химия. 2019. № 12. C. 38–43. EDN: FIEKEL.

25. Саранчук В.И. Математическое описание основных процессов коксохимического производства // Кокс и химия. 1999. № 8. С. 34–37. EDN: RKPZIJ.

26. Кочкин Р.О. Прогноз качества кокса по показателям CSR и CRI // Кокс и химия. 2009. № 10. C. 17–23. EDN: KWHPWX