metallurgical coke
Coke is a substance with very high carbon and few impurities that is used as a fuel. Coke is a carbonated solid substance that is obtained from low-ash and low-sulfur bituminous coals. The coke that is obtained from coal has a gray color and is also hard and It is porous.
Of course, coke also exists naturally, but the most commonly used coke is the coke made from coal by humans. Special coals are used to produce metallurgical coke, and the properties of coal determine the properties of the production coke. The inorganic materials of the coal are called sterile and remain in the coke as ash and affect the performance of the blast furnace. Ash in coke increases the consumption of coke and limestone in the blast furnace and reduces the production capacity of coking batteries.
Coke Metallurgy
Metallurgical coke is a porous material that is used in the blast furnace and is one of the main uses of coke in the metallurgical industry. Coke in the blast furnace plays various roles in providing energy and regenerating iron ores and creating porosity for the passage of regenerating gases. and it has cast iron carburization. Coke is also used as fuel and regenerating agent in Kopel furnace. It should be noted that coke is also used in casting industries.
Coke has a percentage of sulfur and phosphorus. As a result, coke is the most important factor in the introduction of sulfur and phosphorus into the steel production process. Sulfur and phosphorus are harmful elements in steel.
Getting to know the coking process:
For the reduction of iron, an agent is needed that separates oxygen from iron oxides. This substance is called a reducing agent. All blast furnace reactions are carried out at high temperatures, which are the result of burning coke. For reduction and melting in the furnace Coke obtained from coal is used for a long time. Natural gas and fuel oil are also used in small amounts instead of coke.
قابلیت احیا
The regeneration ability of natural gas hydrogen is much higher than that of coke carbon. Therefore, it is tried to use natural gas injection in the blast furnace to produce hydrogen gas in the blast furnace by burning it. In today’s modern furnaces, the method Coal powder injection is also used, which greatly reduces coke consumption.
Because coal has low strength and high impurity (approximately 35%), it cannot have all the necessary conditions as a blast furnace fuel, so it turns into coke until the necessary conditions (sufficient strength and low percentage of impurities and high calorific value) ) to charge in the blast furnace.
تغییراتی که از تبدیل زغال سنگ به کک حاصل می شوند عبارتند از:
1. افزایش درصد کربن و در نتیجه افزایش ارزش حرارتی.
2. بالا رفتن مقاومت در مقابل عوامل مکانیکی از قبیل ضربه و فشار و سقوط و سایش.
3. کاهش ناخالصیهای فرار که در اثر متصاعد شدن گازها و مواد فرار زغال سنگ حاصل می شود
4. افزایش سطح مفید برای سوختن بیشتر که با متخلخل شدن کک تامین می شود.
کک علاوه بر تامین انرژی حرارتی لازم در کوره ی بلند عمل احیا اکسیدهای آهن موجود در سنگ آهن را نیز انجام می دهد.احیا می تواند مستقیما توسط کربن(جلوی فرمهای کوره ی بلند) یا گاز CO2,H2 انجام شود.
اثر کک بر روی کوره
ارزش حرارتی کک باید حداکثر و رطوبت آن باید حداقل باشد. (مقدار رطوبت کک بستگی به مدت زمان توقف در برجهای خاموش کننده و نیز مقدار جذب آب در کک دارد.)اگر مقدار رطوبت کک زیاد باشد اثر منفی روی کار کوره ی بلند دارد زیرا از به وجود آمدن یک وضعیت مناسب حرارتی در کوره ی بلند جلوگیری می کند و راندمان کوره پایین می آید.
در حال حاضر در ذوب آهن اصفهان برای خاموش کردن کک از روش تر یا پاشیدن آب سرد روی کک های داغ استفاده می شود و از روش خشک (خاموش کردن به وسیله ی گاز بی اثر یعنی ازت) استفاده نمی شود.با استفاده از روش خشک می توان از مقدار رطوبت کک کم نمود و استحکام آن را افزایش داد و البته از انرژی گاز دمیده شده به کک نیز استفاده کرد.
با توجه به موارد ذکرشده شرایط لازم برای کک مصرفی وره ی بلند عبارتند از:
1. ارزش حرارتی آن نباید کمتر از ۴۰۰۰ کیلوکالری بر کیلوگرم باشد.
2. درصد گوگردش نباید بیش از ۱% باشد.
3. کک باید دارای استحکام کافی باشد.
4. درصد خاکستر آن نباید کمتر از ۱۴% باشد.
5. مقدار رطوبت موجود در کک بایستی کمتر از ۹% باشد و اندازه ی دانه های کک باید ۵ تا ۸۰ میلی متر باشد.معمولا برای ذوب یک تن آهن خام ۴۵۰-۵۰۰ کیلوگرم کک لازم است که قیمت این مقدار کک ۳۰-۵۰% قیمت یک تن آهن خام است.
6. مواد فرار کمتر از ۱% باشد.
معادن زغال سنگ ایران عبارتند از:
۱٫شرکت زغال سنگ کرمان
۲٫شرکت زغال سنگ البرز مرکزی (زیر آب)
۳٫شرکت زغال سنگ البرز شرقی (شاهرود)
۴٫شرکت زغال سنگ البرز غربی (سنگرود)
۵٫معدن زغال سنگ طبس
آزمایش تعیین استحکام کک:
برای بررسی استحکام کک تولید شده از واحد کک سازی آزمایش باربان انجام می شود.در این آزمایش مقدار ۵۰ کیلوگرم کک را با دانه بندی بیشتر از ۶۰ میلی متر داخل استوانه ی باربان ریخته و به مدت ۴ دقیقه با سرعت ۲۵ دور در دقیقه می چرخانند.سپس ککها را از داخل باربان خارج کرده و از سرندهای ۱۰و۴۰ میلی متر (سرندها دارای سوراخهای دایره ای به قطر ۴۰ میلی متر یا ۱۰ میلی متر) عبور می دهند.
ذراتی از کک را که از سرند ۱۰ عبور کرده اند را وزن کرده و درصد آن را در ۵۰ کیلوگرم محاسبه کرده و به صورت M10 و درصد ذراتی از کک را که روی سرند ۴۰ باقی می مانند به صورت M40 گزارش می کنند.ککی دارای استحکام مناسب است که M10 آن کمتر از ۸/۶ و M40 آن بالای ۸۰ باشد.
قسمت کک و مواد شیمیایی شامل سه بخش اصلی زیر است:
1. بخش زغال
2. بخش کک
3. بخش مواد شیمیایی : این بخش دارای پنج قسمت فرعی زیر است:
4. بخش بازیابی مواد
5. بخش اسید
6. پالایش بنزول
7. بخش انرژی بیوشیمی
8. واحد تحقیقاتی زغال و کک
• بخش زغال:
وظیفه ی بخش زغال آماده سازی و ذخیره ی زغال سنگ جهت شارژ در سلولهای کک سازی است.زغال سنگ از معادن به وسیله ی راه آهن و کامیون به کارخانه حمل می گردد.این زغال سنگها از معادن داخلی تامین می شوند.همچنین حدود ۴۰% زغال سنگ شارژ شده در سلولهای کک سازی از استرالیا وارد می شوند.
اول
بخش زغال واگن برگردان قرار دارد.واگنهای محتوی زغال سنگ به صورت تکی وارد واگن برگردان می شوند و توسط آن واژگون می گردند در نتیجه زغال سنگ به داخل بونکرهای زغال که در زیر دستگاه واگن برگردان قرار دارد ریخته می شود.
دوم
سپس زغال سنگ به طور یکنواخت به وسیله ی نوارهای نقاله که در زیر بونکرها قرار دارند به طرف جداکننده ی مغناطیسی می رود.در جداکننده ی مغناطیسی قطعات فلزی که احتمالا با زغال سنگ مخلوط شده اند جدا می شوند.
سوم
پس از آن زغال سنگ از یک آسیاب عبور نموده و به وسیله ی نوار نقاله به بالای سیلوهای زغال که در دو ردیف سیزده تایی و دو ردیف هفت تایی قرار دارند می رود.هر سیلو زغال دارای گنجایش تقریبی ۲۵۰۰ تن زغال سنگ است.دمای نگهداری زغالها در سیلوها نباید بیشتر از ۶۰ درجه ی سانتی گراد باشد.
زغالهای هر معدن در سیلوهای جداگانه شارژ می شود.سپس زغال به مقدار معین از زیر سیلوها خارج شده و بر روی نوار نقاله هایی که زیر و در امتداد ۴ ردیف سیلو قرار دارد می ریزد.بدین ترتیب انواع مختلف زغال با درصدهای وزنی معین برداشته می شوند.این زغالها در دو آسیاب به اندازه ی ۰ تا ۳ میلی متر خرد می شود سپس در مسیر حرکت به سمت باتریها وارد مخلوط کن شده و همزمان آب بر روی آن پاشیده می شود تا علاوه بر مخلوط شدن بیشتر از ایجاد گرد و غبار جلوگیری شده و رطوبت لازم برای زغال نیز تامین شود.
شرایط فنی زغال شارژ به صورت زیر انتخاب می شود :
1. خاکستر حداکثر ۱۰/۸%.
2. رطوبت حداکثر ۹%.
3. مواد فرار ۲۵ تا ۲۸%.
4. گوگرد حداکثر ۱%.
5. ذرات ۰ تا ۳ میلی متر ۷۵ تا ۷۷%.
در اینجا وظیفه ی بخش زغال به پایان می رسد و زغال سنگ آماده که دارای رطوبت کافی و ابعاد متناسب و درصدهای مناسب از انواع زغال سنگ است به طرف برج زغال فرستاده می شود.
• بخش کک :
در این بخش زغال سنگ آماده در برج زغال توسط واگن شارژ در سلولهای کک سازی شارژ شده و در طول مدت معینی که پریود کک سازی نامیده می شود در شرایط درجه حرارت مناسب(۱۱۰۰-۱۰۰۰ درجه ی سانتی گراد) و عدم وجود هوا و طی پنج مرحله به کک تبدیل می شود.این مرحله ها شامل :
1. تبخیر رطوبت زغال در دمای ۱۰۰ درجه ی سانتی گراد.
2. مرحله ی خروج هیدروکربنها در دمای ۳۵۰-۳۰۰ درجه ی سانتی گراد.
3. تبدیل توده ی زغال به حالت خمیری در دمای ۴۸۰-۳۵۰ درجه ی سانتی گراد.
4. مرحله ی تبدیل توده ی پلاستیکی به نیمه کک در دمای ۵۵۰-۴۸۰ درجه ی سانتی گراد.
5. مرحله ی تبدیل توده ی نیمه کک به حالت جامد کک در دمای ۱۰۰۰-۴۸۰ درجه ی سانتی گراد.
مواد ورودی به باتری کک سازی زغال سنگ و مواد خروجی از آن کک و گاز کک است.
باتری کک سازی
باتری کک سازی به شکل مکعب مستطیل است که به وسیله ی دیواره های عرضی به واحدهای کوچکتری به نام سلول تقسیم شده است.در این سلولها زغال شارژ می شود.هر سلول از دو طرف توسط سلولهای گرمایی گاز کک تصفیه شده و در آنها می سوزد و گرم می شود و حرارت لازم برای تبدیل زغال سنگ به کک تامین می شود.شارژ و تخلیه ی زغال در هر سلول توسط سه ماشین شارژ و هل دهنده (تخلیه) و درب باز کن انجام می شود.
رگژاتور
سلولهایی که در آنها زغال شارژ می شود سلول کک و سلولهایی که در آنها گاز کک تصفیه شده با هوا می سوزد سلول گرمایی نامیده می شود.درجه ی حرارت سلولهای گرمایی همواره باید کنترل شود.برای استفاده از گرمای دود خروجی و جلوگیری از اتلاف انرژی از یک سیستم گرم کننده ی گازها و هوای ورودی که در زیر باتری کک سازی قرار دارد استفاده می شود.به این سیستم رگژاتور می گویند.
مسیر خروج دود در سلولهای احتراق با مسیر هوای ورودی به صورت متناوب توسط دستگاه تعویض مسیر مرکزی و در کلاپانها عوض می شود و در نتیجه هوای ورودی برای سوختن پیش گرم می شود.
پس از پایان پریود کک سازی دو درب طرفین سلول به وسیله ی ماشینهای درب باز کن و هل دهنده باز می شوند و پس از هماهنگی بین ماشین هل دهنده و لوکوموتیو حمل گداخته بازوی ماشین هل دهنده (اشتانک) از بیرون سلول به داخل سلول کک وارد شده و کک گداخته را به جلو می راند در نتیجه کک از جلو سلول خارج شده و به داخل واگن خاموش کن ریخته می شود.
تقسیم بندی کک از نظر ابعاد
لوکوموتیو واگن خاموش کن کک گداخته را به زیر برج خاموش کننده می برد و با پاشیده شدن آب فنل بر روی آن در حدود ۹۰ تا ۱۰۰ ثانیه کک خاموش می شود و سپس واگن خاموش کن از زیر برج خاموش کننده خارج شده و کک را به طور یکنواخت روی سکوی کک می ریزد.تقریبا پس از ۲۰ دقیقه کک تسط یک سرس نوارهای نقاله به بخش دانه بندی کک می رود و در آنجا پس از سرند شدن از نظر ابعاد به سه اندازه دانه بندی می شود :
1. دانه های کک کوچکتر از ۲۵ میلی متر که به عنوان سوخت در آگلومراسیون و قسمتهای دیگر مصرف می شود.
2. دانه های کک ۸۰-۲۵ میلی متری که مستقیما به کوره ی بلند ارسال می شوند.
3. دانه های کک بزرگتر از ۸۰ میلی متر از بخش دانه بندی خارج شده و به وسیله ی کامیون به انبار روباز کک ارسال می شود و مجددا وارد بخش دانه بندی کک شده و سرند می شوند و مورد استفاده قرار می گیرند.از این دسته ککها میتوان در کوره های ریخته گری نوع کوپل نیز استفاده نمود.
در صورت عدم نیاز کوره ی بلند کک تولیدی مازاد به انبارهای روباز انتقال داده می شود.
• بخش بازیابی و پالایش مواد شیمیایی :
گاز کک پس از خروج از سلول کک سازی به طرف بخش بازیابی مواد شیمیایی فرستاده می شود.در این بخش با روشهای مخصوص مواد شیمیایی مختلفی از گاز کک جدا می شوند.گاز کک از دو جنبه دارای اهمیت است اول ارزش حرارتی خوب و دوم ارزش شیمیایی این گاز.
یک متر مکعب گاز کک خام با دانسیته ی متوسط ۶۵۰ گرم بر متر مکعب دارای مواد شیمیایی زیر است :
بخار آب : ۴۵۰-۲۵۰ گرم.
بخار قطران : ۱۳۰-۸۰ گرم.
آمونیاک : ۱۲۰-۸۲ گرم.
هیدرو کربنهای بنزولی : ۳۴-۳۲ گرم.
هیدروژن سولفوره : ۶/۲-۵/۸ گرم.
نفتالین : ۲۲-۲۴ گرم.
اسید سیانیدریک : ۱-۸%.
گاز کک خام تولید شده پس از خروج از بخش کک:
گاز کک خام تولید شده از فرآیند کک سازی پس از خروج از بخش کک ابتدا درجه ی حرارت آن با پاشیدن مستقیم آب آمونیاکی روی آن از ۷۰۰ به حدود ۸۰ درجه ی سانتی گراد می رسد.در اثر این کاهش دما قسمت عمده ی قطران و آب آمونیاکی و نفتالین همراه با ذرات ریز کک جدا می شود.سپس گاز با دمای پایین توسط دو ماشین مکنده از طریق رگلاتورهای بخش کک به سپراتور(جدا کننده) می رود و مواد سنگین که حاوی آب آمونیاکی و قطران باقی مانده از آن است جدا می گردد.در مرحله ی بعد به ۸ برج خنک کننده رفته و دمای آن به ۳۰ درجه ی سانتی گراد می رسد.
قسمت سولفات آمونیوم
در ادامه این گاز توسط بخار غیر مستقیم آب به ۶۰ درجه ی سانتی گراد رسیده و سپس وارد قسمت سولفات آمونیوم می شود.در این قسمت با عبور گاز از روی سطح اسید سولفوریک سولفات آمونیوم به صورت رسوب ته نشین می شود.این رسوبات پس از خشک کردن بسته بندی شده و در کشاورزی به عنوان کود از آن استفاده می شود.گاز خروجی از قسمت اسید سولفات آمونیوم به قسمت جذب بنزول ارسال می شود.
پاشیدن گازوییل بر روی گاز بنزول
با پاشیدن گازوییل بر روی گاز بنزول جذب گازوییل می شود.گازوییلی که بنزول را به خود جذب نموده به بخش پالایش بنزول ارسال می شود.محصولات این پالایشگاه بنزن و تولوین و کسیلن و سولونت می باشد.گاز خارج شده از قسمت جذب بنزول به قسمت اسید سولفوریک ارسال می شود.در این ترکیبات گوگرد موجود در گاز جدا شده و سپس سوزانده می شود تا به SO2 تبدیل شود.
با تزریق بخار آب و کاتالیزور پنتااکسید وانادیم SO3 به H2SO4 تبدیل می شود.اسید سولفوریک حاصل به قسمت سولفات آمونیوم ارسال می شود.گاز خروجی از قسمت اسید سولفوریک وارد شبکه ی گاز کارخانه می شود و از آن برای گرم کردن سلولهای کک سازی یا تولید بخار در نیروگاهها یا کوره های پیش گرم نورد یا ماشینهای پخت آگلومراسیون میتوان استفاده نمود.
ترکیب شیمیایی کک :
ماده ی آلی کک شامل ۵٫۹۶-۵٫۹۷% کربن و ۸-۵% هیدروژن و ۴-۳% اکسیژن و مقدار کمی گوگرد و ازت است.
وقتی کک را تا ۸۵ درجه ی سانتی گراد و یا بیشتر حرارت دهند مواد فرار از آن خارج می شود.خارج شدن مواد فرار در
حرارت دادن ثانویه به علت شکسته شدن هیدرو کربن های موجود در کک است.هر چه جریان حرارت دادن در کوره ی کک سازی یکنواخت تر و هرچه درجه ی حرارت کک قبل از لحظه ی خروج کک سازی بیشتر باشد درصد مواد فرار در آن کمتر است.کک متالوژیکی معمولا دارای ۰٫۹ تا ۱٫۱% مواد فرار است.
دلیل رطوبت در کک پس از خاموش کردن
مهمترین دلیل وجود رطوبت در کک پس از خاموش کردن آن ورود آب به حفره های کک است.هنگام انبار کردن کک در فضای آزاد کک به سرعت رطوبت خود را از دست می دهد و درصد آن به ۲/۳ تا ۲/۷ کاهش می یابد.بنابراین درصد رطوبت کک به نحوه ی خاموش کردن و همچنین سطح آن به ازای واحد وزن آن نیز بستگی دارد.هر چه نسبت سطح به وزن بیشتر باشد درصد رطوبت بیشتر است.(اگر تمام شرایط دیگر یکسان باشند.)بنابراین درصد رطوبت کک ریز ۳-۴ برابر بیشتر از کک با دانه های بزرگ است.
ویژگی های کک متالورژی به دو دسته ویژگی که شامل ویژگی های ظاهری، و ویژگی های شیمیایی هستند تقسیم بندی می شود. اگر در ابتدا بخواهیم در مورد ویژگی های ظاهری این محصول صحبت کنیم باید به شکل ظاهری آن اشاره کنیم. در واقع شکل ظاهری کک متالورژی همچون زغال است؛ اما با این تفاوت که تکه های آن سفت تر و مقاوم تر هستند. از طرفی در بسیاری از مواقع رنگ آن ها شبیه به سیاه کریستالی و شفاف است. نکته دیگر که در مورد خصوصیات ظاهری این محصول می توان به آن اشاره کرد عدم وجود رطوبت در آن است. بدین صورت که به هنگام مشاهده شکل ظاهری آن، شما شاهد خشکی بیش از حد این محصول خواهید بود. در واقع این محصول کربن خالص بوده که دارای درصد و مقادیر بسیار ناچیز رطوبت است. ویژگی های شیمیایی آن نیز شامل برخی ناخالصی ها همچون گوگرد، فسفر، و خاکستر در این محصول است. البته کک متالورژی مرغوب و با کیفیت دارای درصد بسیار پایینی از این ناخالصی ها می باشد، تا جایی که درصد گوگرد موجود در آن به زیر یک رسیده است و درصد فسفر آن نیز بسیار ناچیز است. اما درصد خاکستر و رطوبت آن را می تواند در حدود 10 الی 15 درصد اندازه گیری نمود. کربن موجود در کک متالورژی نیز جزو ویژگی های شیمیایی آن به شمار می آید. کربن موجود در این محصول همان طور که قبلا هم گفته ایم می بایست حداقل 80 درصد باشد. کربن نه تنها باعث ایجاد گرمای زیاد برای ذوب فلزات در کوره بلند می شود، بلکه نقش بسیار مهمی در جداسازی اکسیژن از آهن و خالص سازی سنگ آهن ایفا می کند. شما می توانید برای استعلام قیمت کک متالورژی و برای اطلاع از نحوه خرید آن، از طریق لینک های ارتباطی با کارشناسان فروش آهن پویا در تماس باشید تا شما را به صورت کامل در این زمینه راهنمایی کنند.
کک متالورژی
کک علاوه بر تامین انرژی حرارتی لازم در کوره ی بلند عمل احیا اکسیدهای آهن موجود در سنگ آهن را نیز انجام می دهد.احیا می تواند مستقیما توسط کربن(جلوی فرمهای کوره ی بلند) یا گاز CO2,H2 انجام شود.
ارزش حرارتی کک باید حداکثر و رطوبت آن باید حداقل باشد.(مقدار رطوبت کک بستگی به مدت زمان توقف در برجهای خاموش کننده و نیز مقدار جذب آب در کک دارد.)
اگر مقدار رطوبت کک زیاد باشد اثر منفی روی کار کوره ی بلند دارد زیرا از به وجود آمدن یک وضعیت مناسب حرارتی در کوره ی بلند جلوگیری می کند و راندمان کوره پایین می آید.
در حال حاضر در ذوب آهن اصفهان برای خاموش کردن کک از روش تر یا پاشیدن آب سرد روی کک های داغ استفاده می شود و از روش خشک (خاموش کردن به وسیله ی گاز بی اثر یعنی ازت) استفاده نمی شود.
بازرگانی09125884155
نظر مشتریان