Как удешевить металлургию: ученые нашли новый способ переработки мелкодисперсных отходов

Коксохимическая промышленность нуждается в новых методах утилизации мелкодисперсных отходов — коксовой и угольной мелочи, которые образуются на разных этапах производства. Их использование в классических коксовых батареях ограничено из-за ухудшения газопроницаемости шихты: плотный слой мелких частиц мелочи препятствует свободному выходу летучих веществ, образующихся при нагреве, что может приводить к операционным сбоям и повреждению печи. 

Существующие технологии брикетирования, такие как валковое прессование, не позволяют достичь показателей качества, необходимых для доменного процесса, — высокой прочности после реакции (CSR) и низкой реакционной способности (CRI). Эти показатели определяют, насколько долго и эффективно кокс будет выполнять свои функции в доменной печи: выдерживать механические нагрузки и медленно реагировать с газами, обеспечивая стабильный ход плавки. Для решения этой задачи ученые НИТУ МИСИС разработали разработали технологию брикетирования методом жесткой вакуумной экструзии для подготовки шихты. Результаты исследования опубликованы в журнале «Кокс и химия».

«Метод жесткой экструзии позволяет целенаправленно формировать вязко-пластичную структуру брикета, что меняет характер его разрушения: вместо хрупкого раскалывания происходит упругая деформация. Это обеспечивает повышенную механическую и ударную стойкость. Именно эти характеристики предотвращают разрушение брикетов при погрузо-разгрузочных работах и перевозках, гарантируя их доставку до потребителя без потерь качества и образования мелочи», — рассказал Айтбер Бижанов, ведущий эксперт кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС.

Внешний вид брикетов после испытания на прочность при сбрасывании / © Пресс-служба НИТУ МИСИС

Для брикетов из коксовой мелочи, полученных методом экструзией, параметры CSR и CRI составили 20 и 45,6 процента соответственно, что значительно превосходит показатели промышленно производимых валковых брикетов из коксовой мелочи. Коксовые брикеты экструзии могут эффективно применяться при выплавке ферросплавов.

Технология также эффективна для частичного брикетирования угольной шихты, что способствует увеличению насыпной плотности и улучшению качества конечного кокса.

Новый подход также позволяет снизить расход связующих материалов по сравнению с валковым брикетированием. Например, для достижения сопоставимой прочности экструдированных брикетов требуется пять-шесть процентов связующего, тогда как в валковых брикетах его содержание достигает 15 процентов.