В последние годы наблюдается повышенный интерес к фиксированному углероду как к перспективной углеродной добавке для коксования и металлургии. Часто встречающиеся в интернете рекламные буклеты обещают чудеса – повышение качества кокса, снижение выбросов, увеличение выхода целевых продуктов. На деле, реальность несколько сложнее. Я работаю в этой отрасли уже более пятнадцати лет, и могу сказать, что эффект от углеродных добавок, особенно с высоким содержанием фиксированного углерода, напрямую зависит от множества факторов, и не всегда он оправдывает возложенные на них надежды. Попытаюсь поделиться опытом, а точнее, тем, что успел увидеть за годы работы.
Часто под термином фиксированный углерод подразумевают просто содержание углерода в углеродной добавке. Однако, это упрощение. Более важным параметром является *структура* этого углерода – степень его графитизации, наличие аморфных включений, размер частиц. Все это влияет на реакционную способность добавки и, как следствие, на эффект, который она окажет на процесс коксования. Например, добавка с высоким содержанием фиксированного углерода, но с большим количеством аморфного углерода, может оказаться неэффективной. Это связано с тем, что аморфный углерод менее реакционноспособен и не участвует в формировании желаемых продуктов коксования.
Помимо простого содержания углерода, критически важна чистота сырья. Например, при производстве углеродных добавок из бездымного угля, содержание серы, золы и других примесей может существенно снизить эффективность добавки и даже привести к проблемам в процессе коксования. Мы однажды столкнулись с ситуацией, когда поставщик углеродной пудры оказался недобросовестным – в продукте обнаружилось значительное количество примесей, что привело к снижению выхода кокса и увеличению выбросов вредных веществ. Это потребовало срочного поиска альтернативного поставщика и пересмотра технологического процесса.
Использование различного типа угля (например, антрацита, каменноугольного или бурого угля) оказывает значительное влияние на свойства получаемых углеродных добавок. Антрацит, благодаря своей высокой графитизации и низкому содержанию примесей, является предпочтительным сырьем для производства фиксированных углеродных добавок с высокими эксплуатационными характеристиками. ООО Пинлуо Хуатай Углеродные Продукты специализируется на производстве углеродных добавок из антрацитового угля, добываемого в провинции Нинся. Это сырье характеризуется низким содержанием золы, улетучиваемых веществ и серы, что позволяет производить высококачественные продукты.
Однако, даже при использовании одного типа угля, необходимо учитывать его конкретный минералогический состав. Различия в количестве и распределении различных минералов могут влиять на свойства получаемой добавки и ее эффективность. В частности, содержание глинистых минералов может приводить к повышенной вязкости добавки и затруднять ее диспергирование в коксовом процессе. Это, в свою очередь, может снизить эффективность углеродных добавок и привести к нежелательным побочным эффектам.
Производство углеродных добавок – сложный технологический процесс, требующий строгого контроля параметров обжига, охлаждения и измельчения. Одной из основных проблем является обеспечение равномерного обжига добавки, особенно при использовании больших партий сырья. Неравномерный обжиг может приводить к образованию дефектов в структуре добавки, что снижает ее эффективность. Мы сталкивались с этой проблемой при производстве углеродной пудры для впрыска. Оказывалось, что в некоторых партиях продукта присутствуют зоны недообжига, что приводило к снижению реакционной способности добавки. Решение заключалось в оптимизации режимов обжига и введении дополнительных перемешивающих устройств.
Другой проблемой является обеспечение соответствия углеродных добавок требованиям конкретного металлургического предприятия. Требования к углеродным добавкам могут существенно различаться в зависимости от типа используемого кокса, технологии коксования и требуемых свойств получаемого чугуна. Поэтому необходимо проводить тщательные испытания добавки на соответствие требованиям заказчика и при необходимости корректировать технологический процесс производства.
Строгий контроль качества на всех этапах производства является необходимым условием для получения углеродных добавок с заданными свойствами. Это включает в себя контроль химического состава сырья, параметров обжига, физико-механических свойств добавки (размер частиц, плотность, удельная поверхность) и ее реакционной способности. Для этих целей используются различные лабораторные методы, такие как хроматография, спектроскопия, рентгеноструктурный анализ и термогравиметрический анализ. Мы используем рентгеноструктурный анализ для контроля степени графитизации фиксированного углерода и определения его структуры. Это позволяет нам оптимизировать технологический процесс обжига и получать добавки с заданными свойствами.
Кроме того, важным является контроль за чистотой добавки. Наличие примесей, таких как серы, золы и фосфора, может негативно влиять на ее эффективность и приводить к образованию нежелательных побочных продуктов. Для контроля чистоты используются различные методы, такие как вакуумная экстракция, хроматография и спектроскопия.
Рынок углеродных добавок, особенно с высоким содержанием фиксированного углерода, имеет значительный потенциал роста. Это связано с растущим спросом на высококачественный кокс и с необходимостью снижения выбросов вредных веществ в металлургической промышленности. В частности, углеродные добавки способствуют повышению выхода кокса, снижению содержания серы и золы в коксе и улучшению его физико-механических свойств.
Особый интерес вызывает разработка новых типов углеродных добавок, обладающих улучшенными свойствами. Например, это добавки с повышенной реакционной способностью, добавки с контролируемым размером частиц и добавки с добавлением различных модификаторов. Мы сейчас активно работаем над разработкой углеродной добавки на основе антрацитового угля с добавлением активированного угля. Это позволяет увеличить площадь поверхности добавки и повысить ее реакционную способность. Результаты предварительных испытаний показывают, что добавки обладают значительно лучшими характеристиками, чем традиционные углеродные добавки.
Нельзя не отметить и тенденцию к увеличению использования возобновляемого сырья для производства углеродных добавок. Это связано с необходимостью снижения зависимости от ископаемого топлива и с уменьшения негативного воздействия на окружающую среду. Например, в настоящее время разрабатываются технологии производства углеродных добавок из биомассы, такой как древесная щепа и солома. Хотя эти технологии пока находятся на стадии разработки, они имеют большой потенциал для развития.