Введение к работе
Актуальность работы. Остановка в 1992-94 годах мощностей по производству нефтяного пиролизного кокса марки КНПС, на основе которого выпускались практически все искусственные графиты конструкционного назначения, привела к прекращению их производства в стране.
На Московском электродном заводе велись работы по организации производства графитов на базе импортного сланцевого кокса ( поставщик-RAS "Kiviter" г.Кохтла-Ярве, Эстония ), однако, до настоящего времени завод не освоил регулярный выпуск графитов прежних марок со свойствами, достигнутыми ранее на основе кокса КНПС.
Одновременно на ОАО «Челябинский электродный завод» были начаты работы по освоению технологий производства искусственных графитов с использованием в качестве наполнителя пекового кокса.
Пековый кокс производимый отечественными металлургическими комбинатами, традиционно используемый в основном в алюминиевой промышленности, например для производства анодной массы, обладает низким содержанием зольных примесей и серы. Различия в свойствах между пековым коксом и коксом КНПС обусловлены ггриродой сырья и различными температурами их коксования. Различно их поведение и на технологических переделах как в составе коксо-пековой композиции при термообработках, так и собственно коксов в этих интервалах температур.
Лабораторные и промышленные исследования технологических особенностей использования пекового кокса при производстве конструкционных графитов показали возможность его применения в качестве наполнителя даже без дополнительного прокаливания. С целью дальнейшего совершенствования технологии производства искусственных графитов были намечены и выполнены работы по стабилизации свойств пекового кокса-его дополнительной термообработке (прокаливанию).
Разработка и промышленное освоение технологий получения широкого ряда марок графитов, получаемых способами горячего и холодного прессования на новом углеродном наполнителе, потребовало постановки специального комплексного исследования и свойств кокса, и процессов формирования структуры, и свойств полуфабрикатов на технологических переделах.
Цель работы. Цель настоящей работы состояла в разработке и промышленном освоении технологий производства искусственных графитов, получаемых способом горячего прессования (ГМЗ, ПРОГ-2400, ВПГ) и холодного прессования (АРВ, ПГ-50) с использованием в качестве
наполнителя непрокаленного и прокаленного искового кокса или смеси
коксов.
Для решения основной задачи было намечено выполнить следующие этапы
исследований:
Изучить в широком интервале температур структуру и свойства пекового кокса производства ЧМК и нефтяного кокса производства НПЗ г. Туркменбаши (Туркмения).
С целью организации процесса прокаливания смеси пекового и нефтяного коксов в обычных ретортных прокалочных печах изучить количественные соотношения коксов и режимы прокаливания. Организовать процесс промышленного прокаливания смеси пекового и нефтяного коксов.
Исследовать изменения свойств пекового кокса при его прокаливании. Изучить влияние на свойства кокса изотермических выдержек при разных температурах прокаливания и времени этих выдержек. Изучить усадочные явления пекового кокса при разных условиях прокаливания. Дать рекомендации по регламенту прокаливания пекового кокса.
Провести реконструкцию промышленных прокалочных печей. Освоить промышленный процесс прокаливания пекового кокса.
Экспериментально исследовать процессы формирования свойств полуфабрикатов графитов, получаемых способами горячего и холодного прессования. Изучить влияние отдельных технологических переделов на свойства получаемых графитов. Внести соответствующие изменения в технологические регламенты.
Освоить промышленное производство искусственных графитов горячего и холодного способов прессования на основе непрокаленного и прокаленного пекового кокса.
Провести сопоставление свойств полученных графитов со свойствами графитов на основе кокса КНПС.
Научная новизна. Впервые выявлены закономерности изменения структуры и свойств пекового кокса в зависимости от значений технологических параметров процесса его прокаливания в ретортных печах. Установлены условия оптимального проведения процесса прокаливания пекового кокса, позволяющие устранить неоднородность его свойств по объему.
Установлены основные закономерности формирования в ходе технологического процесса получения графитов копструкциошшх марок на основе пекового кокса их структурно-химических и физико-механических свойств в зависимости от значений технологических параметров, что позволяет получать продукцию с заданными эксплуатационными характеристиками.
Практическая значимость. В результате выполненных работ впервые в отечественной практике разработаны и внедрены в промышленное производство технологии получения искусственных графитов горячего способа прессования (ГМЗ, ПРОГ-2400, ВПГ) и холодного способа прессования (АРВ, ПГ-50) на основе непрокаленного и прокаленного пекового кокса. Годовой экономический эффект от внедрения указанных технологий (за 1999 год) составил 8983,7 тыс. руб.
На основе пекового кокса может производиться широкий спектр марок конструкционных графитов. Сопоставление величии свойств графитов на пековом коксе с величинами тех же показателей в ТУ 48-20-86-81 для графитов на основе кокса КНПС показывает их соответствие требованиям технических условий.
На промышленных ретортных прокалочных печах освоен процесс прокаливания пекового кокса в смеси с матозольным нефтяным коксом с содержанием летучих веществ до 9 масс.%. Процесс защищен патентом России.
На основе результатов исследования процесса прокаливания пекового кокса проведены работы по реконструкции промышленной прокалочной печи №6. Освоен процесс промышленного прокаливший пекового кокса.
Апробация работы. Результаты работы внедрены на ОАО «Челябинский электродный завод» Организовано промышленное производство графитов ГМЗ, ПРОГ-2400, ВПГ, АРВ, ПГ-50 на основе пекового кокса. Свойства графитов соответствуют ТУ-48-20-86-81.
Результаты работы докладывались на XIV Международном совещании по рентгенографии минералов, г. Санкт-Петербург. 21-24 06. 1998, научно-техническом совете ЧЭЗа и АО «УГЛЕРОДПРОМ».
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных статей и тезисов докладов, получен один патент.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Материал изложен на 102 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц, 39 рисунков и библиографию из 101 наименования.
