Формирование современной сырьевой угольной базы коксохимического производства ОАО Северсталь

ФОРМИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННОЙ СЫРЬЕВОЙ УГОЛЬНОЙ БАЗЫ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ОАО «СЕВЕРСТАЛЬ»

© Канд. техн. наук Ю.В.Коновалова, В.Н.Трифанов(ОАО «Северсталь»), докт. хим. наук А.М.Гюльмалиев, канд. хим. наук С.Г.Гагарин (ФГУП ИГИ) и докт. техн. наук И.А.Султангузин (НТЦ «ЛАГ инжиниринг»)

Коксохимическое производство — основное на­правление нетопливного использования камен­ных углей при технологической их переработке высокотемпературной карбонизацией в метал­лургический кокс для получения чугуна и стали в доменном процессе. Череповецкий металлур­гический комбинат (ОАО «Северсталь»), произ­водящий до 15% кокса и 20% стали в России, по праву считают одним из ведущих металлургичес­ких предприятий Российской Федерации. Основ­ные этапы становления и развития комбината со времени выдачи 12 февраля 1956 г. первого кокса были рассмотрены ранее при подведении итогов 45-летия производства в 2001 г. [1].

В переходный период от централизованной плановой экономики к рыночным методам хо­зяйствования произошло разрушение сложив­шейся сырьевой угольной базы комбината, и к началу XXI века она характеризовалась суще­ственной нестабильностью с точки зрения как марочного состава поставляемых углей и концен­тратов, так и непостоянства показателей их ка­чества. Отрицательный эффект ухудшения ма­рочного состава углей компенсировали повыше­нием уровня «сквозного управления» качеством угольных шихт и кокса и технологией коксохи­мического и доменного производств [2, 3]. При этом составление угольных шихт для коксования основывалось на данных производственного опыта, показателях технического анализа углей (выход летучих веществ V^daf , влажность W^r _t , золь­ность A^d , содержание общей серы Sf и фосфора P^rf ) и пластометрии (толщина пластического слоя у, усадках).

С учетом реалий нового этапа возникла необ­ходимость разработки научно-технических основ формирования сырьевой базы коксования с при­менением компьютеризованного подбора компо­нентов угольных шихт для получения высокока­чественного металлургического кокса в услови­ях нестабильности марочного состава и характе-

ристик исходных углей. В соответствии с этим были сформулированы и решены следующие за­дачи:

разработка компьютерной базы данных по пер­спективным для коксования углям основных шах-топластов Печорского и Кузнецкого бассейнов;

обоснование применения комплекса совре­менных методов управления производством кок­са и создание общей методологии оценки сырья в условиях реального производства, включающих контроль качества угольного сырья на основе ав­томатизированного рефлектограммного анализа, компьютерный расчет показателей качества кок­са, определение реакционной способности куско­вого кокса (индекс CRI ) и его послереакционной прочности ( CSR );

исследование коксуемости шихт по данным петрографического состава и стадии метаморфиз­ма углей с применением как традиционных (М_ю , М₂₅ , М₄₀ ), так и современных прочностных харак­теристик кокса ( CRI , CSR );

выбор оптимальных составов угольных шихт с помощью компьютерного моделирования с сопо­ставлением данных расчета и результатов произ­водственных коксований; проведение опытных доменных плавок и определение на этой основе структуры сырьевой базы коксохимического про­изводства.

Для предварительной оценки петрографичес­ких характеристик углей (показатель отражения витринита R_o , содержание отощающих компонен­тов ZOK ) на основе компьютерной базы данных по каменным углям основных бассейнов РФ (Пе­чорский, Кузнецкий) были определены количе­ственные взаимосвязи между традиционными ( V^dnf , у) и петрографическими показателями ( R_n , ЪОК) [4]. С целью прямого определения мацераль-ного состава углей и концентратов и распределе­ния значений показателя отражения витринита в них внедрен и успешно освоен автоматизирован­ный комплекс рефлектограммного анализа оте-

чественной разработки (фирма «СИАМС», г. Ека­теринбург). Это позволило надежно определять марки углей и устанавливать соотношения меж­ду показателем отражения витринита R_g , а также вкладом углей различных марок на величину ин­декса CSR [5, 6].

Неоднородность угольного сырья выявляется непосредственно по рефлектограмме витринита, как это следует из рис. 1 на примере одной из партий концентрата ЦОФ «Березовская». Для этого концентрата среднее значение показателя отражения витринита R_or = 1,134% и при учете остальных классификационных показателей (Vt 46%; ЗЮК 50%; V^d '"2%; y 9 мм) концентрат опи­сывается по ГОСТ 25543—88 маркой КС. Факти­чески же, как это следует из рефлектограммы, формальная марка обусловливается комбинаци­ей ряда различных углей, что указывает на слож­ный марочный состав концентрата. При этом значения показателя отражения, соответствую­щие отдельным участкам рефлектограммы и опи­сывающие витри