Автоматизация процесса прокалки кокса во вращающихся печах (Отчет по производственной практике), страница 4

Полнота усадки — одно из самых важных условий прокал­ки. Если в процессе прокалки усадка материала произошла не полностью, то значительная усадка и деформация будут на­блюдаться в анодах, что совершенно недопустимо.

Во время прокалки снижается электросопротивление уголь­ных материалов, как правило, до 500-600 мкОм·м. По мере повышения температуры прокалки коксов возрастает их по­глотительная способность по отношению к пекам (адсорбцион­ная способность). Это в основном объясняется увеличением микропористости коксов. Реакционная способность коксов в процессе прокалки существенно снижается. Темп снижения реакционной способности кокса определяется его природой: у пековых коксов реакционная способность низка даже в исход­ном состоянии; у нефтяных коксов исходная реакционная спо­собность достаточно велика, так как они получены при отно­сительно низких температурах. Однако и после прокалки ре­акционная способность нефтяных коксов выше и определяется их сернистостью, типом кристаллической структуры, рядом примесей.

Зольные примеси (окислы алюминия, железа, титана, вана­дия и др.) в процессе прокалки не претерпевают существенных изменений и почти полностью переходят в прокаленный кокс. Удаление прокаливанием (кальцинацией) частично возможно только для серы. Так как сера органически связана с углеро­дом кокса в виде устойчивых соединений, то она может быть удалена только при температурах не ниже 1600-1700 °С.

Таким образом в результате физико-химических процессов при 1150-1350 °С в прокаливаемых углеродистых материалах возрастает относительное содержание углерода (в основном за счет снижения содержания водорода и в незначительной мере других элементов), полностью удаляются влага и основная масса летучих, происходит объемная усадка, увеличивается ис­тинная плотность, повышаются электропроводность и механи­ческая прочность, резко снижается окисляемость (реакционная способность). Все эти превращения необходимы для получения анодной массы и обожженных анодов высокого качества.

Эффективность прокалки кокса в производственных усло­виях контролируется по удельному электросопротивлению ко­кса в порошке и по истинной плотности.

Выбор оптимальной степени термообработки весьма сложен и зависит от целого ряда факторов. Существенное влияние имеет не только температура прокалки, но и время нахожде­ния материала в зоне высоких температур.

Выше 1400 °СУЭС нефтяного кокса начинает вновь возрас­тать, что объясняется ростом его ультрапористости, так как при этих температурах начинают удаляться сернистые соеди­нения и гетероатомы кристаллической решетки.

Как правило, для производства анодной массы коксы долж­ны иметь следующие характеристики:

пековые — УЭС 650 мкОм·м (mах); истинная плотность 1,99-2,01 г/см3;

нефтяные — УЭС 600 мкОм·м (mах); истинная плотность 2,02-2,04 г/см3.

Для производства обожженных анодов нефтяные коксы дол­жны иметь:

УЭС 550 мкОм·м (mах); истинную плотность 2,05-2,08 г/см3.

Следует отметить, что коксы, полученные из различных ви­дов исходного сырья, могут существенно различаться по спо­собности к перестройке структуры. Те из них, которые дают стабильные показатели истинной плотности, объемной усадки, реакционной способности при сравнительно низких температу­рах, не нуждаются в глубокой прокалке. В то же время коксы с неустойчивыми свойствами следует прокаливать при более высокой температуре. Следует, однако, учитывать, что с повышением температуры прокалки возрастает угар углерода и уменьшается срок службы печи. Необходимо также стремить­ся к тому, чтобы свойства прокаленного кокса-заполнителя приближались к свойствам кокса из связующего. Только при одинаковой химической активности составляющих анодной массы анод в криолитоглиноземном расплаве будет сгорать равномерно, а расход анодной массы будет минимальным. С этой точки зрения, использование перекаленного кокса также весьма опасно, так как приведет к резкому усилению селек­тивности сгорания анодов, особенно самообжигающихся.

1.2.2 Аппаратурно-технологическая схема подготовки электродных коксов