Công nghệ luyện than cốc, luyện kim

Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Sản phẩm chính của nhà máy là than cốc luyện kim với sản lượng 30.000 tấn/năm,
cụ thể như sau:
- Than cốc loại 1: 4.000 tấn/năm
- Than cốc loại 2: 21.000 tấn/năm
- Than cốc loại 3: 5.000 tấn/năm

1. Công nghệ sản xuất
Quá trình cốc hóa là quá trình làm giàu cacbon trong than, quá trình này được thực
hiện trong lò kín, không có sự tham gia của oxy bên ngoài (trong điều kiện hiếm khí).
Than cốc là sản phẩm của quá trình chưng than mỡ (loại than chứa ít S và ít tro)

trong lò xây kín ở điều kiện hiếm khí có nhiệt độ trên 1000 0C sau khi đã mất hết các chất
bay hơi.
Than mỡ dùng để sản xuất cốc luyện kim có các chỉ tiêu chất lượng cơ bản như
sau:
Bảng 1. Thông số kỹ thuật than mỡ dùng cho sản xuất cốc luyện kim

STT
1
2
3
4
5

Chỉ tiêu
Hàm lượng tro
Chất bốc
Độ ẩm
Hàm lượng lưu huỳnh
Chỉ tiêu kết cốc

Ký hiệu
% trong than mỡ
A
13 - 17%
V
17 - 30%
W
≤ 8%
S
< 1,5%
X = 28 ÷ 32 mm; Y ≥ 10


Trong đó: X (mm) - Độ co của bánh cốc sau quá trình bán cốc và tạo cốc. nguyên
liệu phải đảm bảo chỉ tiêu này thì khi kết thúc quá trình tạo cốc (cốc chín) mới có thể
tống ra khỏi lò luyện cốc.
Y (mm) - Bề dầy lớp dẻo hình thành trong quá trình tạo cốc, chính lớp dẻo này tạo
ra sự liên kết giữa các hạt than để trở thành bánh cốc rắn chắc có cường độ cao.
Dự án Nhà máy luyện than cốc này sử dụng công nghệ dạng lò luyện cốc Mini
Hồng Kỳ giản đơn 3#. Đây là dạng lò bán cơ khí hóa được mô phỏng từ lò to nhiều lỗ sản


xuất liên tục, nạp than ở trạng thái nóng, buồng đốt và buồng cacbon hóa ngăn cách nhau,
đẩy cốc bằng máy móc cơ giới. Thời gian kết dính của cốc ngắn, mỗi buồng lò, sau khi
nạp than từ 14 đến 16 tiếng đồng hồ có thể cho ra một mẻ cốc. Lò chiếm diện tích nhỏ.
Quá trình luyện than cốc được tiến hành như sau:
- Công đoạn tuyển than: nguyên liệu đầu vào là than các loại, trong đó than mỡ
chiếm 60%, than đá chiếm 20% và than gầy (Quảng Ninh) chiếm 20%.
Than qua sàng lọc và nhặt thủ công loại bỏ đất đá được đưa vào phễu chứa than.
Dùng bơm nước có áp lực cao phun xối thẳng vào khối lượng than trên. Tạo dòng hỗn
hợp nước, cho than chảy vào hệ thống máng dẫn rồi xuống máy nghiền than, làm cho tạp
chất đất, đá, than có cỡ hạt đồng đều (kích cỡ 3 mm) rồi chảy tiếp xuống hệ thống máng
dẫn xuống máy tuyển than (tuyển trọng lực).
Máy tuyển than có chức năng tạo áp lực làm cho hỗn hợp than, nước chảy thành
gợn sóng lên xuống nhấp nhô. Than nhẹ sẽ nổi lên chảy theo gợn sóng vào các khoang
của máy. Các tạp chất khác (đất, đá) nặng hơn than sẽ lắng xuống đáy khoang và được
loại bỏ ra ngoài. Hỗn hợp nước và than sẽ đi qua 2 lần khoang máy. Như vậy than sẽ
được máy tuyển thành 2 lần rồi theo máng dẫn xuống bể chứa.
Trong bể chứa than sau khi để than lắng, nước trong bể đã trong sẽ tháo nước ra
ngoài. Khi tháo nước, than khô sẽ được chia làm 2 loại sản phẩm theo vị trí của bể:
+ Than đầu bể (loại 1): Gọi là than tỉnh có độ tro 15 - 20% được lấy ra để sản xuất
than cốc luyện kim.


+ Than đuôi bể (loại 2): Gọi là than cám đuôi, than cám có hàm lượng cacbon tốt,
nhiệt lượng cao phục vụ cho ngành sản xuất gạch chịu lửa, đốt gạch thủ công chiếm
khoảng 5 - 6%
Than sạch (than loại 1) được nghiền nhỏ, kích cỡ không quá 3 mm và cũng không
mịn như bột, cỡ hạt càng nhỏ đều càng ít hao hụt, chất lượng cốc sản xuất ra càng cao.
Than sau quá trình tuyển rửa được tập kết tại bãi chứa than nguyên liệu sau tuyển
rửa. Tùy theo yêu cầu về sản phẩm cốc đầu ra mà các loại than sẽ được phối trộn theo các
tỷ lệ khác nhau.
- Công đoạn luyện than cốc:
Than nguyên liệu sau khi phối trộn, được vận chuyển đến phễu chứa phía đầu lò,
từ phễu chứa, than được tháo xuống ngăn chứa than của xe đẩy than, tại đây, than được
đầm nén tạo thành khối và được đẩy ngang vào buồng cacbon hóa bằng cơ cấu cơ giới
của xe đẩy than. Đây là điểm cải tiến công nghệ giảm thiểu được bức xạ nhiệt, bụi và
khói tác động đến công nhân tháo tác và ra ngoài môi trường. Trên đỉnh lò có bố trí các lỗ
để nạp than từ trên đỉnh lò bằng xe goòng (khi xe đẩy than bị sự cố).
Lò cốc gồm có 36 buồng các bon hóa, các buồng lò xây liền nhau thành hàng dọc.
Mỗi buồng có cửa ở 2 đầu để đưa cần tống vào đầy cốc ra và nạp than nguyên liệu vào.
Trong quá trình sấy lò (bằng củi, than đá), các ngăn lò đã được nung đỏ hồng trước khi
nào than vào, lúc nạp than nhiệt độ của lò giảm xuống rồi được nâng lên do một phần khí
than thoát ra và cháy, lửa truyền đi khắp xung quanh các tường ngăn lò. Trong điều kiện
cách ly không khí, lợi dụng nhiệt dư còn lại của thân lò sau khi than cốc mới gia nhiệt và
nhiệt lượng truyền lại qua thân lò trong quá trình đang cacbon hóa của các ngăn lò bên
cạnh để tăng nhiệt.
Các khí thoát ra từ các ngăn lò được tập trung dẫn đến một bộ phận thu hồi. Quá
trình luyện cốc trong lò kéo dài khoảng 16 tiếng. Khi than cháy kiệt (tạo ra CO 2 là sản
phẩm cuối cùng) thì quá trình cốc hóa kết thúc. Khí thải từ lò luyện than cốc được xử lý
bằng xử lý khí sau đó thải ra ngoài môi trường qua ống khói cao 70m.


Các giai đoạn hình thành cốc như sau:
Bảng. Các giai đoạn hình thành cốc trong lò luyện

STT
1
2
3
4
5

Nhiệt độ của cốc
Từ nhiệt độ than vào lò đến khi đạt 1500C
1500C - 5500C
5500C - 7500C
7500C - 9500C
9500C - 10500C

Giai đoạn - trạng thái cốc
Giai đoạn thoát ẩm
Giai đoạn thoát khí
Giai đoạn bán cốc
Giai đoạn tạo cốc
Giai đoạn cốc chín hoàn toàn

Giai đoạn thoát ẩm (còn gọi là giai đoạn ra nhiệt làm khô than nguyên liệu) nhiệt
độ được tăng dần, đến khi nhiệt độ đạt đến khoảng 150 0C than nguyên liệu sẽ bốc hơi
nước chiết suất ra CO2 và CH4.
Khi nhiệt độ đạt khoảng 150 0C - 5500C (giai đoạn thoát khí) than nguyên liệu bắt
đầu phân giải sinh ra khí thủy phân hóa hợp CO, CO 2, CH4 và một ít hơi dầu cốc. Cũng
trong giai đoạn này khi nhiệt độ lên đến 350 0C - 5000C than tiếp tục phân giải sinh ra chất
keo và sinh ra rất nhiều hơi dầu cốc.
Trong giai đoạn bán cốc, bề mặt trạng thái lỏng trong chất keo phân giải dần dần,
một phần chiết suất ra thể khí, một phần kết dính với sản vật trạng thái cứng trong chất
thể keo, sinh ra bán cốc ở trạng thái rắn.
Khi nhiệt độ tăng lên đến 7500C bán cốc co ngót lại, xuất hiện vết nứt đồng thời
chiết suất ra khí CH4 và H2 là chính.
Trong các giai đoạn này, khí than và hơi dầu cốc bốc lên đều đi ngược lên phía
trên của buồng cacbon hóa đi qua ngọn lửa ngược nâng cao nhiệt độ của lò.
Khi nhiệt độ nâng cao từ 9000C - 10500C thì bán cốc co ngót lại hình thành than
cốc. Lúc này tiến hành mở cửa lò, dùng máy đẩy đẩy than cốc nóng đỏ từ buồng cacsbon
hóa vào xe goòng vận chuyển đến tháp dập cốc. Do đã cháy kiệt trong quá trình cacbon
hóa nên cốc nóng đỏ khi được đẩy ra xe goòng không còn phát ra ngọn lửa và khói.


Cốc được tạo thành do trong điều kiện nhiệt độ cao, thể khí từ trong than thoát ra,
để lại những lỗ rỗng li ti trong bánh cốc làm cho cốc xốp, nhựa trong than dưới nhiệt độ
cao tiết ra làm cho các hạt than dính kết lại thành cốc.
Tháp dập cốc sử dụng phương pháp dập ướt, dùng nước phun trực tiếp vào cốc
nóng đỏ. Nước dập cốc khi đó một phần bị bốc hơi cùng với các chất dễ bay hơi còn lại
trong cốc đồng thời kéo theo cả một lượng nhỏ các bụi bốc của than bay hơi.
Tiếp đó cốc được chờ đến máy cắt, sàng và phân loại các cỡ hạt. Quy trình sản
xuất được mô tả trong hình 1.2.

Than các loại


Phễu chứa
than

Nước

Nghiền

Điện

Máy tuyển
than

Nước

Nhiệt, khí nén

Bụi than, tiếng ồn

Nước rửa than, bùn
than

Lò cốc

Khí than (CH4, CO, H2S,
benzen, hơi phenol...), nhiệt ...
Tuần hoàn nước dập
cốc

Dập cốc

Nước từ bể
lắng

Nước thải, hơi nước, hơi cốc,
bụi cốc, nhiệt


Xem link download tại Blog Kết nối!
Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©