إنتاج فحم الكوك والمواد الكيميائية المادة الخام الرئيسية لصناعة فحم الكوك والصناعات الكيماوية هي الفحم. يمكن دراسة بنية وبنية الفحم باستخدام المجهر. يُطلق على البنية الخشنة للفحم، والتي يمكن اكتشافها بالعين المجردة، اسم البنية الكلية. يسمح لك المجهر العادي برؤية البنية الدقيقة للفحم، والتي تسمى البنية المجهرية، في الفحم يمكنك تمييز كتلة لامعة متجانسة إلى حد ما (فيترين)، وكتلة رمادية (دورين) تحتوي على شوائب مختلفة، وجزء ليفي (فوسين)، وجزء مشابه. ل فحم، والادراج المعدنية.

يعتبر كل من Vitrain وDuren وFusain من المكونات الرئيسية للفحم، مما يمثل تركيبته الصخرية. عند استخدام الفحم الصلب في فحم الكوك، من الضروري أيضًا معرفة تركيبه الفني، وقدرته على التكتل، وقدرته على التكويك، وتوزيع الشوائب المعدنية في فئات الفحم وفقًا لحجمه والوزن الإجمالي لشحنة الفحم. عادة ما يعني التركيب الفني للوقود البيانات التي تميز التطبيق الفني للوقود. يتم تحديد التركيب الفني للفحم من خلال محتوى الرطوبة والشوائب المعدنية، وإطلاق المواد المتطايرة، ومحتوى الكبريت والفوسفور والكربون والهيدروجين والنيتروجين. وكذلك حرارة احتراق الوقود.

محتوى الرطوبة من الفحم. عندما يتم تسخين الفحم إلى 100-105 درجة مئوية، يتبخر الماء منه. وعادة ما يتم التعبير عن كمية الماء المتبخر في ظل هذه الظروف كنسبة مئوية من وزن الوقود ويسمى محتوى الرطوبة في الفحم، أو باختصار محتوى الرطوبة في الفحم. يتميز محتوى الشوائب المعدنية في الفحم بمحتواه من الرماد، ويتم تحديد محتوى الرماد في الوقود من خلال ناتج البقايا بعد حرق الفحم عند درجة حرارة 800 درجة مئوية. ويتم التعبير عن محتوى رماد الفحم، مثل الرطوبة. كنسبة من وزنه. كلما انخفض محتوى الرماد في الشحنة الأولية، انخفض محتوى الرماد في فحم الكوك المعدني الناتج.

يمثل إنتاج المواد المتطايرة كمية المنتجات الغازية التي تكونت نتيجة للتفاعلات الكيميائية المختلفة أثناء التحلل الحراري للوقود. إن إنتاج المواد المتطايرة يميز العمر الكيميائي (النضج) للفحم.

كلما انخفض إنتاج المواد المتطايرة من الفحم، زاد عمر الفحم. قدرة التكتل للفحم هي قدرة خليط من حبيبات الفحم على تكوين بقايا غير متطايرة ملبدة أو منصهرة عند تسخينها دون وصول الهواء. تلبيد الفحم - نتيجة عمليات التدمير الحراري، مما يتسبب في انتقاله إلى حالة بلاستيكية مع التكوين اللاحق لشبه فحم الكوك - يحدث بشكل رئيسي في منطقة درجة الحرارة 400-450 درجة مئوية. يتم تحديد فحم الفحم من خلال الجمع بين جميع العمليات التي تحدث عند تسخينها إلى درجات حرارة أعلى (1000 - 1100 درجة مئوية) وتشمل، بالإضافة إلى عمليات التلبيد، تصلب وانكماش المواد شبه فحم الكوك وفحم الكوك، وتكوين الشقوق وغيرها من الظواهر. لذلك، فإن قدرة فحم الكوك هي قدرة الفحم وحده أو في خليط مع أنواع الفحم الأخرى، في ظل ظروف معينة من التحضير والتسخين إلى درجات حرارة عالية، على تكوين مادة مسامية مقطوعة - فحم الكوك، الذي له حجم معين وقوة ميكانيكية.

وبالتالي، فإن مفهومي "قدرة التكتل" و"قدرة فحم الكوك" مختلفان.

في الحالة الأولى، نحن نتعامل مع قدرة الفحم على التلبيد، وفي الثانية، مع قدرة الفحم على إنتاج فحم الكوك المعدني. عادةً ما يتم تحديد مجموعات الفحم بالأحرف الأولى من أسمائها، وتشير الحروف D وG وZh وK وO وS وT إلى: الفحم طويل اللهب، والغاز، والدهني، وفحم الكوك، والفحم الهزيل، والتكتل، والفحم الهزيل. تتميز سلسلة الفحم المذكورة أعلاه بزيادة في درجة نضجها الكيميائي (العمر). في كثير من الأحيان، لتعيين مجموعات الفحم، يتم استخدام مزيج منها أو مؤشرات إضافية، وتقسيم مجموعات الفحم إلى مجموعات فرعية.

تنظيم الفحم حسب المجموعات والدرجات يمثل تصنيفها. تحضير الفحم لفحم الكوك تعتمد جودة فحم الكوك الناتج إلى حد كبير على تحضير الفحم والتركيب الصحيح لشحنة الفحم، وعادة ما تتلقى مصانع فحم الكوك الفحم من العديد من المناجم ومصانع إعداد الفحم، ويجب ألا يعرف المتخصص الخصائص فقط وتكوين الفحم، ولكن أيضًا تكوينهم بمهارة الخليط الذي ينتج أفضل فحم الكوك. يتم تحضير مخاليط الفحم لفحم الكوك (الشحن) تجريبياً. أحد المتطلبات الرئيسية لجودة فحم الكوك هو القوة العالية وحجم فحم الكوك الكافي.

لذلك، يجب أن يكون تكتل شحنة الفحم كعامل يضمن قوة عالية لمادة فحم الكوك كافيًا دائمًا، ومع ذلك، مع التكتل العالي بشكل مفرط، مثل، على سبيل المثال، درجات الفحم PZh وبعض G، تكون النتيجة فحم الكوك ذو درجة عالية. قوة المادة، ولكنها صغيرة ومسامية وغير مناسبة للأفران العالية

ينتج الفحم أو الشحنات الخالية من الدهون بشكل مفرط أثناء فحم الكوك فحم الكوك الذي يكون كبيرًا ولكنه ضعيف وسهل التآكل وغير مناسب أيضًا لصهر الأفران العالية. ويترتب على ذلك أن قابلية تلبيد شحنة الفحم يجب أن يكون لها قيمة مثالية. للحصول على فحم الكوك عالي الجودة، من الضروري إجراء التحضير الأولي لمادة الفحم لعملية فحم الكوك. يتضمن تحضير الفحم لفحم الكوك عددًا من العمليات التكنولوجية: التخصيب، ومتوسط ​​تكوين الفحم، والسحق، والغربلة، والجرعات، والضغط، والتجفيف، وما إلى ذلك. أثناء التخصيب، يخضع الفحم عادة للعمليات التكنولوجية التالية: 1. يتم التفريغ في حفر استقبال الفحم، ونقلها إلى صناديق الجرعات أو مباشرة إلى مصنع المعالجة. 2. جرعات الفحم ونقلها بنسبة معينة عن طريق الناقل إلى الشاشات. 3. فصل قطع كبيرة من الفحم أكبر من 80 ملم (على الشاشات)، سحق قطع كبيرة من الفحم وإضافة المنتج المسحوق إلى الفحم الخام. (الغربلة هي فصل خليط من المواد السائبة إلى عدة فئات حسب حجمها باستخدام أجهزة تسمى الغرابيل.

تسمى أسطح الغربال التي بها ثقوب لمرور المواد بالمناخل، أو المناخل.) 4. فصل الفحم الخام إلى فئات بحجم القطعة 10-80 مم و0-10 مم. 5. إثراء فئة 10-80 ملم على المواقد أو المجاري أو الفواصل بالسوائل الثقيلة أو بأي طرق أخرى. 6. توريد فئة 0-10 ملم لأجهزة إزالة الغبار أو شاشة لإزالة الغبار (الحمأة). 7. إثراء الفحم الناعم الخالي من الغبار. 8. نقل الغبار (الحمأة) للتخصيب بطريقة التعويم.

في حالة عدم وجود وحدة التعويم، يمكن إضافة الدقائق غير المخصبة إلى المنتج المركز أو الوسيط.

عند اختيار مخطط لإعداد الفحم لفحم الكوك، من الضروري السعي، أولا وقبل كل شيء، للحصول على فحم الكوك بأعلى جودة. ستكون جودة فحم الكوك أعلى، كلما كان الخليط أكثر تجانسا في تكوين جزيئات الفحم. يجب سحق جزيئات الفحم الخالية من الدهون، والتي لديها إنتاجية أقل من المواد المتطايرة وتقليل التكتل، بشكل أكثر دقة مقارنة بالفحم من الدرجات الأخرى.

يجب سحق الجزيئات المعدنية للشحنة بشكل خاص. فهي لا تلبد وتظهر حولها شقوق أثناء عملية التكويك، مما يقلل من جودة فحم الكوك. ومن ناحية أخرى، يؤدي الإفراط في طحن جزيئات الفحم إلى تكوين كمية كبيرة من الغبار، مما يؤدي إلى انخفاض حجمه. كثافة الشحنة وانخفاض قدرتها على التلبد.

كل هذا يدل على أنه ينبغي اختيار مخطط سحق الفحم، أولا وقبل كل شيء، مع الأخذ بعين الاعتبار توزيع الشوائب المعدنية في جزيئات الفحم. في روسيا، انتشر على نطاق واسع مخططان لإعداد الفحم لفحم الكوك: مخطط "DS" (الكسر الشحنة) ومخطط "DK" (مكونات التكسير). يعتمد اختيار نظام تحضير الفحم، أولاً وقبل كل شيء، على جودة الفحم المستخدم لتحضير الشحنة وعلى المعدات التكنولوجية المتوفرة في المؤسسة.

أحد العوامل التي تؤثر على جودة فحم الكوك هي قدرة الفحم على التكتل. واحدة من جدا طرق فعالةزيادة قابلية تلبيد رسوم الفحم هو ضغطها الميكانيكي. للقيام بذلك، يتم تحميل الشحنة في طبقات في صندوق معدني خاص على شكل غرفة فرن فحم الكوك. يتم تركيب هذا الصندوق على آلة تقوم بإخراج فحم الكوك من الفرن (دافعة فحم الكوك). يمكن إزالة جدران الصندوق أو إبعادها عن بعضها البعض، ويتم ضغط طبقات الفحم الموجودة في الصندوق بمدكات ميكانيكية خاصة.

إذا كان الفحم يحتوي على 8-12٪ رطوبة، فإنه ينتج كتلة غير قابلة للتفتت وقوية بدرجة كافية يمكن إدخالها في غرفة فحم الكوك على موقد معدني، مثل المجرفة. ونتيجة لفحم الكوك لمثل هذه الكتلة، يتم الحصول على كعكة من فحم الكوك، والتي يتم بعد ذلك إطلاقها من غرف فحم الكوك بالطريقة المعتادة، مما يجعل من الممكن الحصول على فحم الكوك بأفضل جودة من شحنات الفحم منخفضة التكتل. فحم الكوك نوعية جيدةيمكن أيضًا الحصول عليها من الفحم منخفض التكتل إذا تم ضغط كتلتها بالقولبة.

يمكن إضافة قوالب الفحم إلى الشحنة العادية وتحميلها معًا في غرف فحم الكوك. لقد وجدت هذه الطريقة الآن تطبيقًا واسع النطاق لبناء أفران فحم الكوك. يتم بناء مصانع فحم الكوك، كقاعدة عامة، بالقرب من المصانع المعدنية وتكون جزءًا منها، أو كمؤسسات منفصلة. وتتميز صناعة فحم الكوك بالتركيز العالي في الإنتاج، أي أن المصانع قوية للغاية وذات إنتاجية عالية.

أفران فحم الكوك الحديثة عبارة عن غرف مستطيلة أفقية مبطنة بمادة مقاومة للحرارة. يتم تسخين غرف التسرب من خلال الجدران الجانبية. يتم ترتيب المواقد على التوالي ودمجها في بطاريات لتقليل فقدان الحرارة وتحقيق الاكتناز. تشتمل بطارية الأفران النموذجية التي يبلغ عرض حجرتها 410 مم عادةً على 65 فرنًا وبطارية سعة كبيرةيتم تضمين 77 فرنًا مع غرف بعرض 450 مم، ويبلغ حجم الغرف التقليدية 20-21.6 م3، بينما يبلغ حجم الأفران ذات السعة الكبيرة 30 م3. تعتبر عروض الفرن التي تزيد عن 450 مم غير عملية بسبب تدهور جودة فحم الكوك (زيادة التآكل). لتسهيل دفع فحم الكوك خارج غرفة فحم الكوك، أصبح عرض الحجرة على جانب إخراج فحم الكوك أوسع بمقدار 40-50 مم من جانب الماكينة. وبالتالي، فإن الغرفة لها شكل مخروطي.

تظهر العناصر الهيكلية الرئيسية لبطارية فرن فحم الكوك في الشكل. 4. يجب أن يؤخذ ما يلي كعناصر رئيسية للبطارية: الأساس، والمولدات، ومنطقة الزاوية، ومنطقة جدران التدفئة، وأسقف الجدران، وأسقف الغرف.

الأساس عبارة عن قاعدة خرسانية مع تعزيزات خرسانية مسلحة على الجوانب - دعامات تقيد حركة حجر البطارية عند تسخينها. يتكون الأساس من لوحين. يتم تثبيت هياكل البطارية العلوية على اللوحة السفلية. يقع خنزير الفرن عادةً في اللوحة العلوية. تحتوي البطارية على أربعة خنازير لإزالة منتجات الاحتراق. يوجد فوق الأساس قناة سفلية لتزويد الهواء والغاز الهزيل أو إزالة منتجات الاحتراق من أجهزة التجديد.

تم تصميم المولدات لتسخين الهواء والغاز الهزيل باستخدام فوهة خاصة بها، يتم تسخينها مسبقًا بواسطة حرارة منتجات احتراق النفايات من جدار التسخين في الأفران. توجد فوق أجهزة التجديد منطقة القرنية، وهي قاعدة غرف الفرن وجدران التدفئة. أنه يحتوي على قنوات للتوريد غاز فرن فحم الكوكإلى القنوات الرأسية لجدار التدفئة وتسمى هذه القنوات أيضًا بالزوايا.

توجد فوق منطقة القرنية منطقة من جدران التدفئة حيث توجد غرف أفران لفحم الكوك. الجدران الخارجية لجدران التدفئة هي أيضًا جدران غرف الفرن. يتم استخدام فحم الكوك والأفران العالية والمولدات وغازات فرن فحم الكوك المجففة ومخاليطها في أفران التسخين. عند التسخين بغاز فرن فحم الكوك، يتم استخدام ما يسمى بـ "غاز فرن فحم الكوك الراجع"، أي الغاز الذي يمر عبر المعدات التي تلتقط عددًا من المنتجات الكيميائية. تحتوي تركيبة غاز فرن فحم الكوك الراجع على ما يصل إلى 60% من الهيدروجين. والذي ينصح باستخلاصه واستخدامه في مصانع الأسمدة النيتروجينية لتخليق الأمونيا.

يمكن أيضًا استخدام غاز فرن فحم الكوك المجفف (الخالي من الهيدروجين) لتسخين الأفران. يتم استخدام الغاز المنتج فقط في الحالات التي يكون فيها من الضروري توفير غاز فرن فحم الكوك، وهو أكثر ملاءمة لاستخدامه كوقود منزلي. تحميل الفرن بفحم الفحم يتضمن تحميل أفران فحم الكوك المراحل التالية: تجميع الشحنة من برج الفحم إلى التحميل. السيارة، وملء الشحنة في غرفة فحم الكوك وتسوية (تخطيط) الطبقة العليا بقضيب قاذف فحم الكوك.

وضع التحميل له تأثير كبير على أداء البطاريات، وسلامة البناء في فرن فحم الكوك، وجودة فحم الكوك والمنتجات الكيميائية الناتجة، وكذلك درجة التلوث الجوي بالغازات وغبار الفحم. يحتوي برج الفحم عادة على إمدادات من شحنة الفحم التي توفر الطلب لمدة 14-16 ساعة من كتلة فحم الكوك. وينقسم البرج إلى أقسام مستقلة، والتي يتم تخصيصها للبطاريات الفردية.

تتم تعبئة قواديس عربة التحميل بالشحنة من برج الفحم عبر البوابات. يتم تحديد كمية الشحنة المأخوذة إلى عربة التحميل من خلال التحميل لمرة واحدة لغرفة فحم الكوك ويتم التحكم فيها من خلال وزن الشحنة أو حجمها. يتم تركيب موازين الوزن أسفل برج الفحم أو على السيارات نفسها. يتم تحميل الشحنة في الفرن مع خفض التلسكوبات الخاصة بعربة التحميل، ويجب أن تتلاءم التلسكوبات بإحكام مع فتحات التحميل الخاصة بغرفة فحم الكوك أو تتناسب معها. لذلك، قبل التحميل، يتم تنظيف البوابات من رواسب الكربون أثناء عملية التحميل، يتم تشكيل كمية كبيرة من الغازات والغبار في الغرفة، والتي يتم إطلاقها مع اللهب في الغلاف الجوي من خلال الناهضين المفتوحين، وغالبًا ما يتم طردهم. من فتحات التحميل.

بعد تحميل الشحنة في الفرن، يتم تسويتها، أي يتم تسوية الجزء العلوي من الشحنة في الغرفة بقضيب التسوية، ويستمر التخطيط لمدة 1-2 دقيقة حتى يتم ضمان المرور الحر للغاز إلى الفتحات للخروج الناهضون.

يجب أن يكون التحكم في القضيب من دافع فحم الكوك آليًا. يتم تجميع الشحنة الزائدة، التي تم إخراجها من الغرفة أثناء التخطيط، في قادوس قاذف فحم الكوك. يتم تفريغ المخبأ بشكل دوري، ويتم إمداد أفران فحم الكوك بالشحنة عن طريق الرفع التخطي لبرج الفحم. يجب أن يضمن نظام درجة الحرارة لبطارية الفرن إنتاج فحم الكوك عالي الجودة وموحد في خصائصه لمراقبة نظام درجة الحرارة، يتم قياس درجات الحرارة في قطاعات التحكم والعمودية على طول جدران التسخين بالكامل، في القطاعات الرأسية القصوى. جوانب فحم الكوك والآلة، على طول محور كعكة فحم الكوك نحو النهاية خلال فترة فحم الكوك، في المساحة الموجودة أسفل القبو في غرف فحم الكوك، في الجزء العلوي من المولدات، في صمامات الهواء والغاز وخنازير البطاريات.

يتم قياس درجة حرارة البطاريات بواسطة البيرومتر البصري. تفريغ فحم الكوك يتم صرف فحم الكوك من الأفران بتسلسل معين وفقط عندما يكون جاهزًا تمامًا. قبل توزيع فحم الكوك، يتم فصل الفرن من خلال الناهض عن مجمعات الغاز، أولاً من جانب المحرك، ثم من جانب فحم الكوك.

في الوقت نفسه، تتم إزالة الأبواب من الآلة وجوانب فحم الكوك من الفرن، وبعد ذلك يتم إدخال قضيب قاذف فحم الكوك في غرفة الفرن. يتم ضمان تنسيق تشغيل جميع الآلات المشاركة في إنتاج فحم الكوك من خلال الحجب أو الإشارة الموثوقة فيما بينها. يتم إزالة أبواب الأفران من جهة الكوك وإغلاقها باستخدام آلة إزالة الباب، بالإضافة إلى أن الغرض منها هو تنظيف الإطار والباب من رواسب القطران والجرافيت، وتوجيه كعكة الكوك الصادرة من الفرن إلى التسقية. سيارة. قاذف فحم الكوك عبارة عن آلة مصممة، بالإضافة إلى دفع كعكة فحم الكوك خارج الفرن، لإزالة وتركيب الأبواب على جانب الماكينة من الأفران، وتنظيف الإطارات والأبواب، وإزالة الرسوم البيانية لأقواس الحجرة.

يتم تقديم كل بطارية فرن نموذجية (61-77 فرنًا) بواسطة قاذف فحم الكوك منفصل. يتم توفير قاذف فحم الكوك الاحتياطي لكتلة من الأفران مكونة من 4 بطاريات، ويتم إطلاق فحم الكوك من الفرن إلى سيارة متحركة بشكل موحد مخصصة لاستقبال ونقل فحم الكوك أسفل البرج لإطفائه، ونقله إلى المنحدر وتفريغ فحم الكوك على الأخير. .

يتم نقل فحم الكوك الساخن المنبعث من الفرن بأسرع ما يمكن تحت برج التبريد للتبريد. يتم إطفاء (تبريد) فحم الكوك بواسطة نفاثات عديدة من الماء المتدفق من فتحات جهاز الري الخاص بالبرج. فرز فحم الكوك كقاعدة عامة، يتم فرز فحم الكوك إلى فئات: 0-10، 10-25، 25-40 وأكبر من 40 ملم. . يتطلب ظهور الأفران العالية الطاقة تقسيمًا إضافيًا لفحم الكوك في الفرن العالي إلى فئتين: أكبر من 60 و40-60 ملم. يخدم مصنع فرز فحم الكوك أربع بطاريات لفحم الكوك، وهو مجهز بشاشات قصور ذات أسطوانة ومنخل تهتز، وصناديق فحم الكوك، وناقلات، ومزالق لنقل فحم الكوك.

يتم فصل فحم الكوك المعدني عن فئات صغيرة من فحم الكوك على شاشات أسطوانية ثم يدخل إلى مستودعات فحم الكوك الخشنة أو يتم إرساله عن طريق الناقل مباشرة إلى ورشة الفرن العالي. يتم فصل فحم الكوك الناعم على شاشات غربال تهتز بالقصور الذاتي.

النوع الأكثر شيوعًا لفرز فحم الكوك هو نقل فحم الكوك في فرن الصهر بواسطة الناقل إلى مصنع المعادن. تستحق مخططات فرز فحم الكوك مع التكسير الأولي لفئة كبيرة من فحم الكوك، على سبيل المثال، أعلى من 80 أو 100 ملم، الاهتمام. بشكل عام، القطع الكبيرة من فحم الكوك تكون أقل متانة. لذلك يُنصح بتحويلها إلى قطع أقوى إذا كان هناك ما يكفي من فحم الكوك للأفران العالية. يعد فرز فحم الكوك أحد الطرق الأساسية لتحسين جودة فحم الكوك.

استخدام المنتجات الكيماوية لفحم الكوك تعتبر المنتجات الكيماوية التي يتم الحصول عليها من فحم الكوك ذات أهمية اقتصادية كبيرة. على الرغم من الوتيرة السريعة لتطور صناعة البتروكيماويات، تظل كيمياء فحم الكوك أحد الموردين الرئيسيين للمواد الخام لإنتاج البلاستيك والألياف الكيماوية والأصباغ والمواد الاصطناعية الأخرى. ويرجع ذلك إلى النطاق الكبير لإنتاج فحم الكوك ومجموعة واسعة من المنتجات.

تبلغ حصة منتجات فحم الكوك الكيميائية في قاعدة المواد الخام لصناعة التخليق العضوي الأساسي حوالي 50٪، وتصل المنتجات المهمة مثل البنزين إلى 80٪ والنفثالين والكريسول - 100٪. تعد المعادن غير الحديدية مستهلكًا لفحم الكوك منخفض الرماد والمواد الرابطة التي يتم الحصول عليها من قطران الفحم، وتستخدم فحم الكوك لتحضير كتلة الأنود المستخدمة في صهر الألومنيوم. لإنتاج طن واحد من الألومنيوم، يتم استهلاك حوالي 450 كجم من فحم الكوك منخفض الرماد وحوالي 150 كجم من المواد الرابطة.

بمعنى آخر، للحصول على طن واحد من الألومنيوم، تحتاج إلى استهلاك طن واحد من الزفت أو فحم الكوك حوالي 70 طنًا من الفحم. تزود صناعة فحم الكوك الزراعة بأسمدة قيمة - كبريتات الأمونيوم. بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج الأسمدة النيتروجينية الأرخص باستخدام الهيدروجين من غاز فرن فحم الكوك والنيتروجين من محطات الأكسجين في مصانع المعادن. الهيدروجين هو أحد مكونات غاز فرن فحم الكوك، ويتم الحصول عليه بكميات كبيرة أثناء فحم الفحم. يعتبر النيتروجين والأكسجين من مكونات الهواء.

هناك حاجة إلى الأكسجين لتكثيف العمليات المعدنية. يمكن استخدام النيتروجين من محطات الأكسجين بشكل رشيد في المجمع المذكور، الذي يجمع بين صناعة المعادن الحديدية والصناعة الكيميائية. تُستخدم منتجات فحم الكوك الكيميائي أيضًا في إنتاج منتجات حماية النباتات والحيوانات الكيميائية. أكثر من 20 نوعا من المنتجات والمستحضرات لتلبية الاحتياجات زراعةتوفر كيمياء فحم الكوك مجموعة من المنتجات الكيميائية المعزولة من قطران الفحم والبنزين الخام وغاز فرن فحم الكوك تشمل 134 عنصرًا وأكثر من 240 نوعًا.

الأدب سيسكوف ك. وكوروليف يو. فحم الكوك والإنتاج الكيميائي. M "المدرسة الثانوية"، 1969. عملية فحم الكوك المستمرة Shubeko P.Z Yenik G.I. M "المعادن"، 1974. Leibovich R. E. وآخرون تكنولوجيا إنتاج فحم الكوك الكيميائي. M "المعادن"، 1974. Loison R Foch P Boyer A. Cox. م "المعادن" 1975.

ماذا سنفعل بالمواد المستلمة:

إذا كانت هذه المادة مفيدة لك، فيمكنك حفظها على صفحتك على الشبكات الاجتماعية:

محاضرة 1.

أهمية إنتاج فحم الكوك في الاقتصاد الوطني

يعد إنتاج فحم الكوك الكيميائي الحديث مجمعًا تكنولوجيًا معقدًا لورش معالجة الفحم عالي الحرارة، والتي تنتج فحم الكوك والغاز ومنتجات فحم الكوك الكيميائية المستخدمة في العديد من قطاعات الاقتصاد الوطني.

وتتميز تكنولوجيا إنتاج فحم الكوك باستمرارية معظم العمليات مما يتطلب تفاعلا واضحا بين الورش وعملها الإيقاعي.

يرتبط إنتاج فحم الكوك ارتباطًا وثيقًا بقطاعات أخرى من الاقتصاد الوطني: الفحم والكيماويات والنفط والمعادن وغيرها من الصناعات. تُستخدم منتجات فحم الكوك الكيميائي أيضًا في مجالات النفط والهندسة والأدوية والهندسة الراديوية والكهربائية والنجارة وغيرها من الصناعات والنقل والبناء والزراعة.

أدى وجود علاقات إنتاج وثيقة إلى إنشاء مصانع فحم الكوك بالقرب من مستهلكي فحم الكوك وغاز أفران فحم الكوك ومنتجات فحم الكوك الكيميائية. حاليًا، يتم دمج أكثر من 80% من الطاقة الإنتاجية لمصانع فحم الكوك مع مصانع المعادن والكيماويات. تستهلك تعدين الحديدوز أكثر من 85% من إجمالي فحم الكوك الخشن المنتج وأكثر من 55% من إجمالي غاز فرن فحم الكوك. يتم استخدام أكثر من 90% من نسيم فحم الكوك الناتج في تكتيل خامات الحديد في صناعة المعادن الحديدية. تحدد الجدوى الاقتصادية للحصول على فحم الكوك الرخيص للأفران العالية من خلال حقيقة أن العديد من أقوى مؤسسات فحم الكوك الكيميائية هي جزء من مصانع ومصانع معدنية كبيرة.

في صناعة فحم الكوك الكيميائية في روسيا، لدى جميع الشركات متاجر لجمع المنتجات الكيماوية لفحم الكوك. يوجد لدى بعض المصانع أيضًا ورش عمل لمعالجة هذه المنتجات.

هيكل إنتاج فحم الكوك

تنقسم ورش مصنع فحم الكوك إلى رئيسية ومساعدة. تشمل ورش العمل الرئيسية ما يلي:

1. ورشة نزح المياه من الفحم (تتضمن في بعض الأحيان محطة لتحضير الفحم). يجوز أن تتكون ورشة تحضير الفحم من الأقسام التالية:

أ) استقبال الفحم ومستودعات الفحم لتفريغ وتخزين ومتوسط ​​الفحم من مختلف الدرجات؛

ب) قسم السحق والجرعات، حيث يتم سحق الفحم وتحضير الخليط لفحم الكوك؛

ج) محطة غسيل الفحم (محطة تحضير الفحم) لإثراء شحنة الرماد والكبريت حسب المعايير التي تحددها المواصفات الفنية؛

د) قسم التكسير النهائي، حيث يتم سحق الشحنة.

2. متجر كوكا كولا، ويشمل أفران فحم الكوك، وأبراج الفحم، وآلات فحم الكوك (دافعات فحم الكوك، وسيارات التحميل، وآلات إزالة الأبواب، وعربات التبريد بالقاطرات الكهربائية)؛ مجموعة من الوحدات لتبريد فحم الكوك الرطب أو الجاف؛ مجمع مرافق فحص فحم الكوك.

3. ورشة استعادة المنتجات الكيماوية وتضم الأقسام التالية:

أ) فصل التكثيف لتبريد غاز فرن فحم الكوك، وفصل القطران والنفثالين والماء عنه، وكذلك فصل القطران عن الماء والشوائب الميكانيكية؛

ب) غرفة المحرك لامتصاص الغاز الخام من أفران فحم الكوك؛

ج) قسم الكبريتات مع مصنع البيريدين، حيث يتم الحصول على كبريتات الأمونيوم وقواعد البيريدين الخام؛

د) حجرة غسيل البنزين لالتقاط البنزين الخام وفصله عن زيت الامتصاص؛

هـ) قسم الأمونيا، والغرض منه هو الحصول على ماء الأمونيا المركز ذو الجودة الثابتة.

4. محل تنقية الغاز من المركبات الكبريتية. يتم بناء هذه الورشة في المصانع التي تعالج الفحم الذي يحتوي على نسبة عالية من الكبريت.

5. ورشة تقطير الراتنج لتقطير جزئي لقطران الفحم لإنتاج عدد من المنتجات لمزيد من المعالجة (الزيوت، الفينول، النفثالين، الأنثراسين، القار، إلخ).

6. ورشة فحم الكوك، حيث تتم عملية فحم القار لإنتاج فحم القار المناسب لإنتاج كتلة القطب الكهربائي. يتم خلط الغاز المنبعث من أفران فحم الكوك مع غاز فرن فحم الكوك الخام.

7. ورشة التصحيح، حيث يمكن الحصول على المنتجات التالية نتيجة معالجة البنزين الخام: البنزين النقي، التولوين النقي، الزيلين النقي، المذيب الثاني، بنزين محركات الطائرات، بنزين محركات السيارات، ثاني كبريتيد الكربون التقني، راتنج الكومارون، نافتا المذيبات (الطاقة الشمسية والفحم)، ومخلفات ضريبة القيمة المضافة.

مع تطور المعالجة الكيميائية لمنتجات إنتاج فحم الكوك والطلب المتزايد على المنتجات الناتجة عن معالجة البنزين الخام والقطران، قد تشتمل محلات التقطير وتصحيح الراتنج على قدرات معالجة أعمق لمنتجات فحم الكوك الكيميائية. يمكن أيضًا تشغيل منشآت استخلاص المنتجات الكيميائية الجديدة من غاز فرن فحم الكوك ومياه القطران مع تنقيتها في وقت واحد.

تشمل الورش المساعدة ما يلي:

1. ورشة الإصلاح الميكانيكية، التي تنفذ أعمال الإصلاح الرئيسية، وتنتج قطع الغيار ومعدات الاستبدال، وتصلح المباني والهياكل، وتنفذ الميكنة وأتمتة الإنتاج.

2. محلات الطاقة. وتشمل الورش التي تزود المحطة بالكهرباء والبخار والماء:

أ) يقوم متجر الغلايات البخارية بتزويد المحطة بالبخار، ويشمل معالجة المياه وخطوط أنابيب البخار الرئيسية ومستودع الوقود الموجود على أراضي الورشة (إذا كانت الغلايات تعمل بالوقود الصلب)؛

ب) يقوم متجر الكهرباء بتشغيل جميع محطات المصنع الفرعية والمحولات وشبكة التوزيع الكهربائية بالإضافة إلى المعدات الموجودة في الورش المساعدة والمرافق الأخرى. كما يقوم قسم الكهرباء بمراقبة تشغيل أنظمة الاتصالات والإنذار، بما في ذلك الهاتف، والاتصال الداخلي، والسكك الحديدية، وأجهزة إنذار الحريق ولوحات المفاتيح الخاصة؛ يقوم بإصلاح المعدات الكهربائية للمحطة، ومراقبة شبكات الكابلات ومعدات الحماية، ويقوم أيضًا بالعمل على أتمتة التحكم في المعدات الكهربائية. وتشمل خدمة الشبكة والمحطات الفرعية، وورشة إصلاح كهربائية مركزية، وخدمة الاتصالات والإنذار، ومختبر كهربائي؛

ج) تقوم ورشة إمدادات المياه بتزويد المحطة بمياه الشرب الفنية ومياه مكافحة الحرائق، وصيانة شبكات الصرف الصحي والمرافق العامة لتسوية المحطة، وتشغيل شبكات ضخ المحطة العامة وإمدادات المياه والتدفئة لمباني ومنشآت المحطة العامة، وإجراء أعمال الإصلاح عليها أنابيب النبات العامة.

3. تقوم ورشة الأجهزة والأتمتة بإجراء اختبار وضبط وتركيب أجهزة القياس وتشغيلها؛ إجراء معالجة منهجية للقراءات من أدوات التسجيل لتحليل الإنتاج؛ يشارك في تطوير مخططات وتنفيذ عناصر التحكم الآلي في العمليات التكنولوجية.

4. يقوم قسم النقل بالنقل بالسكك الحديدية الداخلية والخارجية ويقوم بتحميل وتفريغ البضائع الواردة والصادرة (باستثناء البضائع ذات الأغراض الخاصة).

تشمل المناطق المساعدة للمصنع ما يلي:

محطة إنقاذ الغاز؛

فرقة الاطفاء

خدمة إدارة المصانع (المستودعات، والأمن شبه العسكري، وما إلى ذلك)؛

الخدمات المنزلية (الحمام، غرفة الطعام، الخ). تمتلك محلات الإنتاج في مؤسسات فحم الكوك الكيميائية الموجودة مواقع نسبية مختلفة. عند بناء مصانع فحم الكوك الحديثة، فإنها تسعى جاهدة إلى تخطيط عقلاني يقلل من استثمارات رأس المال ويؤدي إلى التشغيل الاقتصادي، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض تكاليف الإنتاج. في الوقت نفسه، يتم أخذ اتجاه الرياح السائدة في الاعتبار، ويتم اتخاذ التدابير للامتثال لمعايير السلامة من الحرائق والمعايير الصحية والنظافة، وتؤخذ في الاعتبار احتمالات زيادة نمو الإنتاج والمناظر الطبيعية في المنطقة.

خصائص الفحم الصلب

يتم ترتيب الفحم حسب زيادة "النضج الكيميائي" على النحو التالي:

د- لهب طويل؛

ويتبع الفحم الصلب شبه الأنثراسايت والأنثراسايت.

الجدول 1

من الطاولة يوضح الشكل 1 أنه مع زيادة درجة التحول، يزداد محتوى الكربون في الفحم، وينخفض ​​محتوى الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين. للمقارنة في الجدول. يوضح الشكل 1 التركيب العنصري للخشب وفحم الكوك.

لتحديد القيمة التكنولوجية لبعض أنواع الفحم، فإن التعرف عليها بشكل صحيح له أهمية كبيرة. لا يسمح لنا التحليل الأولي وحده بتحديد "مرحلة النضج" بدقة أو العلامة التجارية التي يجب تصنيفها على أنها هذا الفحم. لذلك، للتعرف على الفحم، يتم النظر في تكوينه العنصري بالاشتراك مع نتائج الدراسات الصخرية، ويتم إجراء تحليل فني للفحم، ويتم تحديد المعلمات البلاستومترية للفحم.

يتعامل علم الصخور (علم الحجارة) مع توضيح أصل نوع من الفحم، وتحديد درجة تحوله، وتحديد مدى ملاءمته للمعالجة التكنولوجية، وتحديد قابليته للتخصيب، والتعرف على بنية طبقات الفحم لمقارنتها، وما إلى ذلك.

في علوم البترول، يتم استخدام طريقتين للبحث البتروغرافي - وصف مجهري له في المظهر ودراسة مجهرية تحت المجهر لعينات (أقسام) من الفحم المعدة خصيصًا في الضوء المنقول والمنعكس والمستقطب.

عادة ما يصف الفحص المجهري للفحم خصائصه الفيزيائية والكيميائية، مثل الكثافة والصلابة والخشونة واللزوجة واللمعان واللون والبنية والملمس، بالإضافة إلى طبيعة التكسير (الانقسام) والشوائب المعدنية.

عند الفحص المجهري، يتم التمييز بين أربعة مكونات كبيرة:

الفحم اللامع (الزجاج الزجاجي) ؛

فحم الدوريت الباهت (الصلب الصلب) ؛

كلاريت - فحم شبه لامع (كلاروس - خفيف)؛

فحم ليفي فيوسيت (فوسوس ممتد). ويعتقد أن المادة الأولية للفيتريت هي الأحماض الدبالية في شكلها النقي، والتي تتشكل في مستنقع الخث. إذا كانت كتلة الأحماض الدبالية في الخث تحتوي على كمية كبيرة أو أقل من قشور بذور النباتات العليا وأجسام الراتنج والعناصر المشكلة الأخرى، فيمكن أن يتحول خليطها بعد ذلك إلى دوريت. إذا كان هناك عدد قليل نسبيا من العناصر المشكلة في هذا الخليط، فيمكن تشكيل الكلاريت. تم تشكيل الفوسيت من نفس مكونات المكونات الكبيرة الأخرى، ولكن تحت ظروف مختلفة. ظاهريًا، يشبه الفحم، وهو قابل للتفتيت ويمكن طحنه بسهولة إلى مسحوق بأصابعك (يُسمى أيضًا "الفحم الأسود").

يكشف الفحص المجهري أيضًا عن العناصر المشكلة والأجسام الراتنجية، وهي بقايا الجراثيم وحبوب اللقاح والطحالب وقطرات الشمع والراتنج من النباتات المكونة للفحم والتي احتفظت بشكلها الخارجي.

التغييرات في الخواص الفيزيائية للفحم المتحول، والتي تم تحديدها من خلال الدراسات العيانية، هي كما يلي.

تزداد الكثافة (الثقل النوعي) من الفحم البني (1.27-1.35) إلى الجمرة الخبيثة (1.7-2.0).

الفحم K و Zh لديهما أقل صلابة، والجمرة الخبيثة لديها الأعلى. الفحم D وG قريبان نسبيًا من الأخير.

ويعتقد أن الفوسيت، على عكس المكونات الكبيرة الأخرى، يتم إنتاجه في ظل ظروف هوائية، أي مع إمكانية الوصول إلى الأكسجين الجوي.

أعظم الهشاشة هي سمة الأعضاء الوسطى في السلسلة المتحولة (Zh، K، OS)، والأعضاء المتطرفين (D و T) لديهم لزوجة نسبية.

تزداد شدة اللمعان من الفحم طويل اللهب إلى الجمرة الخبيثة.

يمكن أن يختلف لون الفحم من البني الفاتح (في الفحم البني) إلى الأسود (Zh وK)، والرمادي (T والجمرة الخبيثة) إلى الأسود الشديد (الجمرة الخبيثة الشديدة).

تعتمد البنية الكلية للفحم كليًا على ظروف التكوين أو التركيب الصخري. بناءً على بنيتها الكلية، ينقسم الفحم إلى متجانس وغير متجانس.

الملمس هو توزيع مكونات الفحم، بغض النظر عن حجمها وشكلها وتكوينها المادي. الميزة التركيبية الرئيسية هي الطبقات.

يتم التعبير عن تكسير (انقسام) الفحم بعدد الشقوق لكل وحدة حجم (أو طول). يعتبر التكسير الأكبر أمرًا نموذجيًا بالنسبة للفحم في المرحلة المتوسطة من التحول.

تعتبر دراسة طبيعة الشوائب المعدنية ذات أهمية كبيرة لتحديد قابلية غسل فحم معين.

بالإضافة إلى تلك المذكورة، تؤخذ في الاعتبار أيضًا خصائص الفحم الأخرى التي تم الحصول عليها عن طريق طرق البحث الفيزيائي، والتي لم يتم أخذها في الاعتبار هنا.

يمكن تفسير وجود عدد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للفحم إلى حد ما من خلال خصائص بعض المكونات الكلية المدرجة في تركيبته. على سبيل المثال، ثبت أن:

ألمع أنواع الفحم هي تلك التي تحتوي على محتوى سائد من الفتريت والكلاريت، وأكثرها لمعانًا هي تلك التي تحتوي على الفوسيت؛

لون الفيتريت والكلاريت ودوريتو كلاريت أسود، ولون بوغ دوريت أسود رمادي؛

الفيريت والكلاريت ودوريتو كلاريت هشة، والدوريت والكلاريت ديوريت قاسية، والفوسيت ناعم؛

ديوريت الفوسيت هو الأصعب. الكلاريت والفيتريت أكثر ليونة، ويحتل بوغ دوريت مكانا متوسطا؛

أكبر كمية من الرطوبة (البيروجينية) تتشكل من الفوسيت والفيتريت والكلاريت، والأصغر - من الدوريت؛

أدنى محتوى من الرماد موجود في الفيتريت، وفي أنواع الفحم الأخرى، يختلف محتوى الرماد ضمن حدود كبيرة؛

تم العثور على أعلى محتوى من الرماد في الفوسيت والدوريت؛

من حيث إطلاق المواد المتطايرة، تحتل الأجسام الراتنجية والأبواغ البوغية المركز الأول (في الفحم المتحول بشكل ضعيف 50-95٪)، ثم الفتريت (20-47٪) والفوسيت (5-16٪)؛ مع زيادة درجة التحول، ينخفض ​​إنتاج المواد المتطايرة من المكونات؛

توجد الأحماض الدبالية بكميات كبيرة في الفتريت والكلاريت؛

أكبر كمية من الكربون موجودة في الفوسيت، وفي الفحم مع غلبة المكونات الكبيرة الأخرى، يكون محتوى الكربون أقل.

يمكن أيضًا التنبؤ ببعض الخصائص التكنولوجية للفحم، مثل خصائص التكتل وفحم الكوك، بناءً على دراسة النسبة الكمية و"النضج الكيميائي" للمكونات الكلية. على سبيل المثال، ثبت أن المواد الحاملة لقدرة التلبيد في الفحم الصلب هي الفريت والكلاريت. تلبد الفحم غير اللامع بشكل سيء، باستثناء بوغ دوريت ذو التحول المتوسط. فيوسيت لا يلبد. وبالتالي، فإن الفوسيت الموجود في الفحم يشبه الشوائب الخالية من الدهون، والتي يؤدي فائضها إلى تلبيد الفحم السيئ. ومع ذلك فقد وجد أن 5% من الفوسيت المسحوق جيدًا له تأثير إيجابي على جودة فحم الكوك، نظرًا لأن الفوسيت، الذي يتم ترطيبه بواسطة الكتلة البلاستيكية المنصهرة من فحم الكوك، يشكل مراكز عديدة لانكماش فحم الكوك المضغوط بشكل موحد عندما يفقد المواد المتطايرة. إذا كان الفحم يحتوي على الكثير من الفيتريت، فإن وجود الفوسيت يقلل من ضغط الانفجار، ويقلل من التكسير ويزيد من قوة فحم الكوك.

في أعمال L. L. Nesterenko، تم تقييم المكونات الدقيقة كمواد خام تكنولوجية؛ يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية من العمل:

1) مادة البوغ (مجموعة اللوبتينيت) - المادة الخام الأكثر قيمة لفحم الكوك؛

2) المكونات الدقيقة لمجموعة الفترينيت وشبه الفترينيت، التي تنتمي إلى المراحل الوسطى من التفحم، مناسبة للتكويك الصناعي؛

3) المكونات الدقيقة لمجموعة الفوسينيت ليست مناسبة تمامًا لفحم الكوك.

ترتبط لزوجة الكتلة البلاستيكية ارتباطًا وثيقًا بالقوة الهيكلية لفحم الكوك. الفحم والشحنات، التي تنتج أثناء فحم الكوك كتلة بلاستيكية متجانسة إلى حد ما وغير لزجة للغاية مع نفاذية كافية للغاز، تطور ضغط التمدد، مما يساهم في إنتاج فحم الكوك ببنية كثيفة. عند ضغط تمدد منخفض داخل اللدونة، يتشكل فحم الكوك المسامي الناعم والضعيف. ومع ذلك، فإن ضغط التمدد المفرط يمكن أن يشكل خطورة على البناء في فرن فحم الكوك.

تجدر الإشارة إلى أن خصائص قدرة الفحم على فحم الكوك لا يمكن تحديدها من خلال أي مؤشر واحد لجودته. لذلك، يتم استخدام عدد من الطرق لوصف قدرة التلبيد، وحدود درجة حرارة اللدونة، وديناميكيات إطلاق الغاز، وضغط التمدد داخل اللدونة وغيرها من خصائص الفحم. بالإضافة إلى تحديد هذه المؤشرات، قبل إدخال الفحم والشحنات الجديدة، عادة ما يتم تنفيذ فحم الكوك في الصندوق والفرن، مما يجعل من الممكن تحديد قدرة فحم الكوك بشكل مباشر.