ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Использование высокосернистых нефтяных коксов и брикетов из них в качестве восстановителя и сульфидизатора (ВОС) в металлургии из "Нефтяной углерод" Высокопрочные УНС в виде брикетов, полученных на основе сернистого и высокосернистого нефтяного наполнителя и связующего применяют в основном в металлургии в качестве восстановителя и сульфидизатора. [c.104] Благодаря высокому сродству углерода к кислороду нефтяные коксы и нефтекоксобрикеты являются активными восстановителями, а при содержании серы 2—8%—восстановителями и сульфи-днзаторами (ВОС), используемыми в ряде химических процессов. [c.104] Нефтяные малосернистые коксы и брикеты из нефтяного кокса можно использовать для получения карбидов (кальция, кремния, бора и др.) и ферросплавов, широко применяемых для получения ацетилена, в абразивной промышленности, при изготовлении полупроводников, раскислителей, для улучшения свойств сталей и др. Большее внимание в этой работе уделяется применению в качестве ВОС сернистых и высокосернистых нефтяных коксов и нефте-коксобрикетов. [c.104] В ряде технологических процессов в металлургической промышленности промежуточным или готовым продуктом являются сульфиды металлов. Сульфидирование металлов и их окислов широко применяют в пирометаллургических процессах, протекающих в цветной и черной металлургии в печах при высоких температурах. Сульфидирование является основным процессом при выплавке меди, никеля и кобальта из их окислов. Весьма целесообразно применение ВОС при производстве сульфидов бария, стронция, натрия и др. [c.104] В качестве сульфидирующих агентов можно использовать твердые вещества, содержащие серу (сернистое и двусернистое железо, гипс), а в качестве сульфидизаторов — газы или пары (сероводород, сера и др.). [c.105] Процессы сульфидирования окислов металлов (оксисульфидная плавка) интенсифицируются в присутствии восстановителя, который. способствует началу образования сульфидов и повышает их выход. Обычно в качестве восстановителя применяют каменноугольный кокс с содержанием золы 16—17%, размером частиц более 25 мм (количество частиц размером менее 25 мм должно быть не более 5—6%). Мелкие фракции кокса-восстановителя можно ввести в процесс при агломерации и брикетировании руд. [c.105] Большие потенциальные запасы нефтяных сернистых и высокосернистых коксов вызвали интерес к исследованиям по замене восстановителя угольного происхождения нефтяным и по применению его в качестве сульфидирующего агента. В связи с этим были проведены работы по изучению физико-химических свойств нефтяных коксов и кинетики их сульфуризации и десульфуризации. [c.105] Механизм и кинетика сульфуризации и десульфуризации нефтяных коксов, а также влияние различных добавок иа получение коксов с различным содержанием серы (от 0,2 до 18%,) исследовались в работах /[112, 30]. На основании результатов этих исследований впервые было предложено использовать высокосернистые нефтяные коксы в качестве комплексного агента — восстановителя и сульфидизатора. В ВОС наряду с высоким содержанием серы мало зольных компонентов, и он в 2—3 раза дешевле каменноугольного кокса. Промышленные испытания ВОС показали возможность его введения в шихту коксования углей — получаемый кокс полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к металлургическому коксу, который используется для шахтной плавки никеля [61]. [c.105] В цветной и черной металлургии нефтяной высокосернистый кокс может быть использован в виде кусков, брикетов и мелочи, а также как компонент в процессах агломерации. [c.106] Кокс с размером кусков 30—120 мм после предварительного прокаливания (при 900—1000 °С) может быть применен непосредственно для шахтной плавки окисленных руд. Предварительное прокаливание необходимо для удаления летучих (до их содержания 1,5%), повышения плотности и механической прочности кусков. Во избежание разрушения крупных кусков температуру при прокаливании в специальных печах (печи с вращающимся подом) необходимо повышать медленно. [c.106] Для шахтной плавки можно использовать мелочь кокса после ее брикетирования и прокаливания полученных брикетов. Для создания необходимого газодинамического режима желательны брикеты размером 40—60 мм. В угольной промышленности и металлургии для брикетирования и прокаливания брикетов используют высокопроизводительные агрегаты, в связи с чем расходы на эти процессы незначительны (1,5—3 руб/т брикетов). [c.106] На никелевых и медных предприятиях, где шихту (руду и восстановитель) брикетируют, мелкозернистый и высокосернистый кокс можно использовать без предварительного окускования, т. е. в составе брикета. В зависимости от существующей технологии металлургического процесса мелочь кокса может быть вовлечена в брикетное производство завода либо в сыром виде, либо после предварительного прокаливания до 700 °С. [c.106] На предприятиях, где металлургический цикл включает агломерацию руды, мелочь нефтяного кокса применима в качестве топлива. Однако вовлечение высокосернистой коксовой мелочи в указанное производство может лимитироваться санитарными нормами выброса сернистых газов в атмосферу в районе расположения предприятия. [c.106] Все эти направления и другие, которые будут выявлены в ходе дальнейших исследований, требуют разработки специальных методов повышения содержания серы в нефтяных коксах, окускования и брикетирования мелочи, изучения реакционной способности нефтяных коксов и способов ее регулирования, повышения механической прочности коксов и др. Поскольку рассмотрение всех возможных способов использования высокосернистых коксов в пи-ромсталлургических процессах и химической промышленности не входит в задачу этой работы, вкратце остановимся только на некоторых из них. [c.107] Углеродистые материалы, в том числе нефтяные коксы, могут быть использованы при шахтной плавке окисленных никелевых и медных руд, кобальт- и медьсодержащих шлаков и др. Поскольку все эти виды плавок имеют много общего, ниже в качестве примера рассматривается только плавка окисленных никелевых руд. [c.107] Содержание никеля в земной коре не превышает 0,01%, в разрабатываемых рудах —от 0,3 до 1,0%. Никель извлекают из руд при шахтной плавке с помощью пирометаллургических процессов. Руду обрабатывают в шахтной печи в присутствии гипса (сульфидирующий агент), известняка (флюсующий агент) и кокса (восстановитель). Цель шахтной плавки, осуществляемой при температурах (в зависимости от зоны в печи) от 600 до 1400—1500 °С,— максимальное извлечение никеля в штейн и отделение штейна от пустой породы, переводимой в шлак (за счет разности плотностей). [c.107] При отсутствии сульфидирующего агента получаются тугоплавкие соединения (сплавы), дальнейшая обработка которых значительно сложнее и более трудоемка, чем переработка штейна. [c.107] Обычно из окисленных никелевых руд, содержащих 1,0% никеля и менее, получают никелевый штейн с 14—17% никеля. В дальнейшем конвертированием (продувкой воздухом при высоких температурах) штейн переводят в файнштейн, в котором суммарного никеля содержится до 78% из этого количества 20% приходится на металлический никель. Обжигом файнштейна никель переводят в окисиые соединения, чтобы в следующей операции их восстановить до металла. [c.107] Окись кальция выпадает в шлак, увлекая за собой до 0,17% никеля и другие компоненты, а избыток серы испаряется. Расход при шахтной плавке сырья и реагентов составляет (в % на руду) кокс 20—35, гипс 8—12, известняк 30 и более. [c.108] Расход гипса (или пирита) и других реагентов зависит в основном от полноты контакта реагирующих веществ. Простейшие подсчеты показывают, что при полной замене серы гипса (необходимой для сульфидирования) серой нефтяного кокса ее должно содержаться в ВОС 7—10%. Кроме того, необходимо, чтобы сера выделялась из нефтяного кокса в интервале температур, при котором достигаются лучшие условия сульфидирования. Принципиально возможно получение ВОС и с большим содержанием серы, чем это требуется при полной замене им неорганического сульфидизатора. Прочность сероорганических соединений в ВОС можно. регулировать добавкой в сырье коксования смеси различных реагентов. [c.108] Вернуться к основной статье