О поставках и качестве углей для коксования



Предыдущая | Следующая

 

О поставках и качестве углей для коксования ШТАРК Павел Викторович Главный инженер КХП ОАО НТМК СТЕПАНОВ Юрий Ванифадьевич Начальник центральной лаборатории КХП ОАО НТМК Канд. техн. наук ПОПОВА Наталья Кузьминична Начальник углекоксовой лаборатории ЦЛ КХП ОАО НТМК ЦАРЕВ Николай Владимирович Начальник углеподготовительного цеха КХП ОАО НТМК Коксохимики Нижнетагильского металлургического комбината (НТМК), входящего в Евразхолдинг, с большим интересом читают журнал «Уголь». Особый интерес представляют регулярные аналитические обозрения итогов работы угольной промышленности России в части добычи, переработки, выпуска концентрата и поставок углей для коксования. К сожалению, на страницах журнала не отражаются проблемы улучшения управления как равномерностью поставок угольных концентратов на коксование, так и их качеством.
Среди предприятий Евразхолдинга, в отличие от ЗСМК и НКМК, НТМК занимает особое место и отличается большой удаленность (> 2500 км) от сырьевой базы коксования — Кузбасса. Это обстоятельство накладывает дополнительные требования и ограничения в поставках углей для коксования. В соответствии с правилами технической эксплуатации коксохимических предприятий (ПТЭ-85 п. 4.26) на угольном складе должен быть 10-14-суточный комплектный запас углей — 110 000 т, а не аварийный 1-3-суточный, как это часто бывает (например, в июле и августе 2007 г.) (рис. 1).
Из рис. 1 видно, что средний запас углей в июле и августе 2007 г. составлял около 36 000 т, а в отдельные сутки снижался до 14 100 т. В этих условиях не приходится говорить об эффективном усреднении углей на угольном складе, а их оперативную шихтовку вынуждены вести с «колес» [1]. К сожалению, до сих пор отсутствуют графики равномерной отгрузки углей по 11-12 тыс. т в сут, и нет службы, контролирующей их выполнение, как это ранее делали конторы Углесбыта.
Уместно подчеркнуть, что провалы в поставках углей в летний период носят системный характер (рис. 2).
Из рис. 2 видно, что остатки угля на угольном складе на 1-е число месяцев в июле-октябре 2005 г. снижались до 68 000 т, а в 2006 г. снижение запасов носило более затяжной характер и продолжалось в зимний период. Еще более тяжелая ситуация наблюдалась в 2007 г. —
на 1 сентября углеподготовительный цех вышел с недопустимо низкими остатками 18 175 т.
Длительная работа коксохимпроизводства (КХП) на угольной шихте неоптимального состава привела к значительному снижению показателей механической (М40/25) и «горячей» (CSR) прочности кокса.
Проблема качества углей для коксования имеет важное значение в технологической цепи металлургического производства. Их соотношение и качество определяют качес тво угольной шихты и получаемого кокса, которое, в свою очередь, существенно влияет на технико-экономические показатели доменной плавки. Так, оптимизация состава угольных шихт для коксования, выполнявшаяся Черметкоксом, отраслевыми институтами ВУХИН и УХИН, в масштабах страны позволила в период с 1980 по 1990 г. уменьшить расход кокса в доменном процессе с 569 кг/т до 504,5 кг/т передельного чугуна [2]. На НТМК оперативная шихтовка ведется на ежедневных шихтовочных совещаниях с учетом наличия и марочного состава углей на складе, а при низких остатках — и с учетом прибытия углей. При этом руководствуются принципом оптимизации компонентного состава угольной шихты по группам спекающих, отощающих и коксовых с целью получения кокса максимально возможной прочности. Для оценки оптимальности состава угольной шихты специалистами КХП впервые предложен коэффициент оптимальности (К опт), который служит обобщающей мерой приближения состава угольной шихты к оптимальному [3].
Расчет его прост, он позволяет оперативно оценить изменения состава шихты и прогнозировать прочность кокса.
Стабильность качества выпускаемых концентратов обогатительных фабрик обеспечивается постоянством сырьевой базы по набору и соотношению поставщиков. До вхождения в рыночные отношения до 1992 г. осуществлялось централизованное регулирование загрузки углеобогатительных фабрик с целью обеспечения стабильного качества концентратов. И эта задача объединениями, ВУХИНом, Кузбасс НИИ углеобогащением тогда выполнялась. Кроме того, интересы потребителей коксующихся углей защищала Кузбасская угольная инспекция, которая контролировала соблюдение правил добычи и погрузки углей, отбор (ОТК) и анализ представительных проб в лабораториях ОФ.
С переходом на рыночные отношения в Кузнецком бассейне произошло изменение устоявшихся сырьевых баз ОФ вследствие перевода их на смеси нерегулируемого состава. С этого момента и возникла проблема качества, особенно стабильности качества поставляемой угольной продукции [4]. В этих условиях мы — потребители вынуждены существенно увеличить объем входного контроля за качеством поступающих углей. Наряду с определением традиционных показателей (влажность, золь ность, выход летучих веществ и толщина пластического слоя) с целью определения соотношения марок углей в отгружаемых партиях концентрата для грамотной корректировки состава угольной шихты с 1998 г. начали использовать петрографический комплекс «Сиамс-620» [5].
В удостоверениях по качеству на партии угля поставщики указывают влажность (W), зольность (Ad), выход летучих веществ (Vdaf), толщину пластического слоя (Y), содержание серы (Sd), иногда содержание мышьяка и хлора и не указывают значения показателей отражения витринита (Ron) и ?ОК, хотя обязаны это делать в соответствии с ГОСТ 25543-88 [6].
Одним из важных технологических и экономических показателей качества угольных концентратов является их влажность. В табл. 1 приведены данные за 2006 г. по влажности угольных концентратов при опробовании поставщиками и потребителем — КХП ОАО НТМК, из которой видно, что все поставщики ежемесячно занижают влагу на 1-3 %, а в среднем по году на 1,8 %.
О сомнительности данных по влажности свидетельствует сохранение ее величины неизменной в зимний и летний периоды всеми ОФ за исключением ЦОФ «Сибирь» и «Кузбасская», на которых в летний период (при остановке сушильных отделений) отражают увеличение влажности концентрата. Из-за повышенной влажности увеличивается расходный коэффициент сухой шихты на одну тонну кокса, а в промышленном процессе коксования — уменьшается величина разовой загрузки коксовых печей, увеличивается удельный расход тепла на коксование за счет его расхода на испарение влаги.
Из-за высокой влаги углей, наряду с перевозкой дополнительной балластной воды, затрудняется и задерживается, особенно зимой, разгрузка вагонов, увеличиваются объем и время зачистки вагонов вручную с отвлечением с основной технологии большого количества рабочих для сдачи вагонов на железную дорогу. Кроме того, нарушается сход углей из силосов и работа дозировочных отделений, возрастает расход электроэнергии на дробление.
Особенностью углеподготовительного цеха КХП НТМК является наличие установок избирательного измельчения угольной шихты (УИД) на втором и третьем блоках. УИД с при менением пневмомеханической сепарации шихты как самая эффективная технология была впервые в мире внедрена в 1972 г. на втором блоке [7], а на третьем блоке восстановлена к пуску после реконструкции доменной печи № 6 для получения кокса с более однородной структурой и повышенной механической прочностью. [8]. Давно установлено [7], что процесс эффективного разделения угольной шихты на мелкий и крупный продукты в отделителях кипящего слоя (ОКС) происходит при предельной влажности 8-9 %. При влажности угольной шихты, достигающей 10-11 %, особенно в летний период, с остановкой сушильных отделений на ОФ, затрудняется и существенно ухудшается эффективность или становится невозможной эксплуатация УИД. Таким образом, не полностью используется важный резерв улучшения качества кокса.
Особо следует остановиться на зольности угольных концентратов. В отличие от испаряющейся в процессе коксования влаги, зола (минеральные примеси) полностью переходит в остаточную массу кокса. Введенный в 2001 г.
ГОСТ 51588-2000 без согласования с потребителями — коксохимическими предприятиями и отраслевым институтом ВУХИН — допускает предельную зольность обогащенных углей 10,5 % против 9,6 % по отмененному ГОСТ 8163-87. Это означает искусственное увеличение выхода концентрата за счет увеличения содержания балластных породных и промпродуктовых фракций, а также присадок высокозольных шламов, которое по нашим данным, сейчас достигает 15-16 %.
К сожалению, ГОСТ 51588-2000 не ограничивает содержания промпродукта и породы, в то время как, например, немецкий стандарт ДИН допускает их содержание не > 5 % [9]. По европейским стандартам, зольность кокса не должна превышать 10,5 % [10], следовательно, зольность шихты, а значит, и концентратов должна быть не > 8 %. Между тем из табл.
2 видно, что средняя зольность концентратов почти всех ОФ Кузбасса — поставщиков НТМК превышает 8 %, а максимальные значения в отдельных партиях достигают 14,8 % и прослеживается тенденция к ее росту.
Лишь концентрат ЦОФ Сибирь отличается стабильной зольностью в течение 4 лет, а зольность концентрата ЦОФ «Березовская» даже снизилась. Снижение зольности угольных концентратов, а следовательно и кокса, является важным резервом повышения механической (М40 и М25) и послереакционной (CSR) прочности и существенного улучшения технико-экономических показателей доменной плавки. Так, при переобогащении компонентов угольной шихты ее зольность была снижена с 9 до 6,9 %, а зольность кокса — соответственно с 12,7 до 9,8 %. Ящичные коксования переобогащенной шихты оптимального состава по сравнению с исходной показали [11] улучшение качества кокса по показателям CSR на 2,7 % и CRI на 3,5 %.
Другой проблемой, с которой приходится постоянно сталкиваться на производстве, является засорение концентратов посторонними предметами. Уголь грузится в не очищенные от окатышей, железной руды и снега вагоны, неплотности в их стенах закладываются досками, бумагой или ветошью, а в угле встречаются магнитящиеся и немагнитящиеся металлы. По этим причинам забиваются желобы и устройства для отсева, разрушаются сита молотковых дробилок, выходит из строя и другое оборудование.
Из изложенного можно заключить, что в условиях становления рыночных отношений утрачена управляемость сырьевой базой обогатительных фабрик, а проблемы взаимоотношений потребителей и поставщиков по вопросу качества концентратов остаются нерешенными. В условиях рыночной экономики, провозглашающей диктат потребителя, требования к качеству продукции должны определяться договорами. Об этом свидетельствует поучительный опыт работы с многочисленными поставщиками разнообразной продукции и услуг ФГУП «ВО «Технопромэкспорт» [12]. В течение трех лет функционирования новой системы управления качеством объединение пришло к однозначному выводу, что только включением в договорные условия требований стандартов ИСО и материальной заинтересованностью поставщиков можно добиться желаемой результативности. Невозможно не согласиться с авторами [13], считающими что необходимо более тесное взаимодействие производителей и потребителей углей по вопросам заключения долгосрочных контрактов на поставку сырья, строгого соблюдения контрактных условий на его качество и дифференцирования цен на угли в зависимости от их качества и дефицита.
Список литературы 1. Степанов Ю. В., Попова Н. К., Махортова Л. А. Теория и практика шихтовки в современных условиях. // Кокс и химия. — 2005. —
№ 7. — С. 6-11.
2. Еремин И. В., Хархардин П. П. Состояние и пути совершенствования сырьевой угольной базы коксования. // Кокс и химия. —
1997. — № 2. — С. 4-9.
3. Штарк П. В., Степанов Ю. В., Попова Н. К. и др. Об оценке оптимальности состава угольной шихты. // Кокс и химия. — 2007. —
№ 3. — С. 2-6.
4. Киселев Б. П., Ольшанецкий Л. Г. Угольная сырьевая база России: состояние и проблемы. // Кокс и химия. — 1995. —
№12. — С. 2-3.
5. Кадушников Р. М., Ворсина Д. В., Каменин И. Г и др. Метод определения петрографического состава углей с использованием петрографического комплекса SIAMS-620 //Сб. «Формирование эффективной системы управления коксохимическим предприятием». — Екатеринбург: УО РАН. 1999. С. 187-194.
6. Золотухин Ю. А. Об обязательной сертификации угля. 2.
Практическая реализация. // Кокс и химия. — 2004. — № 1. —
С. 11-19.
7. Смелянский А. З. Исследование, разработка и внедрение на Нижнетагильском металлургическом комбинате технологии подготовки углей для коксования избирательным измельчением с пневмомеханической сепарацией: Автореф. канд. дисс. — Свердловск: 1979. — 26 с.
8. Беркутов Н. А., Степанов Ю. В., Штарк П. В. и др. О восстановлении технологии избирательного измельчения угольной шихты в углеподготовительном цехе НТМК. // Кокс и химия. — 2007. —
№ 5. — С. 5-9.
9. Руководство по коксованию. М.: Металлургия, 1966. Т. 1. 73 с.
10. Мировой рынок угля. // Кокс и химия. — 2003. — № 11. —
С. 44-45.
11. Степанов Ю. В., Гилязетдинов Р. Р., Попова Н. К. и др. Влияние оптимизации состава шихты и ее зольности на показатели качества кокса. // Кокс и химия. — 2005. — № 7. — С. 14-18.
12. Кузнецов В. А., Деменин М. Ф. Концепция работы с поставщиками в системе управления качеством. // Стандарты и качество. — 2003. — № 7. — С. 69-71.
13. Киселев Б. П., Лисковец С. А. Угольная база и кокс в России по итогам 2006 года. // Кокс и химия. — 2007. — № 7. — С. 2-10.

/*/

а как же добывать стабильно высокого качества уголь? Это не зависит ни от кого, кроме матушки природы