I. როგორ ხდება რეკარბურიზერების კლასიფიკაცია
კარბურაიზერები უხეშად შეიძლება დაიყოს ოთხ ტიპად მათი ნედლეულის მიხედვით.
1. ხელოვნური გრაფიტი
ხელოვნური გრაფიტის დასამზადებლად ძირითად ნედლეულს წარმოადგენს ფხვნილი მაღალი ხარისხის კალცინირებული ნავთობის კოქსი, რომელშიც ასფალტს ემატება შემკვრელის სახით და მცირე რაოდენობით სხვა დამხმარე მასალებს. სხვადასხვა ნედლეულის ერთმანეთში შერევის შემდეგ, ისინი დაჭერით და წარმოიქმნება, შემდეგ კი მუშავდება არაჟანგვის ატმოსფეროში 2500-3000 ° C ტემპერატურაზე, რათა მოხდეს მათი გრაფიტიზაცია. მაღალი ტემპერატურის დამუშავების შემდეგ ნაცარი, გოგირდის და აირის შემცველობა მნიშვნელოვნად მცირდება.
ხელოვნური გრაფიტის პროდუქტების მაღალი ფასის გამო, ხელოვნური გრაფიტის რეკარბურიატორების უმეტესობა, რომლებიც ჩვეულებრივ გამოიყენება სამსხმელებში, არის გადამუშავებული მასალები, როგორიცაა ჩიპები, ნარჩენების ელექტროდები და გრაფიტის ბლოკები გრაფიტის ელექტროდების წარმოებისას წარმოების ხარჯების შესამცირებლად.
დნობისას დნობისას თუჯის მეტალურგიული ხარისხი მაღალი იყოს, ხელოვნური გრაფიტი უნდა იყოს პირველი არჩევანი რეკარბურიზერისთვის.
2. ნავთობის კოქსი
ნავთობის კოქსი ფართოდ გამოყენებული რეკარბურიზატორია.
ნავთობის კოქსი არის ნედლი ნავთობის გადამუშავების შედეგად მიღებული სუბპროდუქტი. ნორმალური წნევით ან ნედლი ნავთობის შემცირებული წნევით დისტილაციით მიღებული ნარჩენები და ნავთობპროდუქტები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ნედლეული ნავთობის კოქსის წარმოებისთვის, შემდეგ კი მწვანე ნავთობის კოქსის მიღება შესაძლებელია კოქსის შემდეგ. მწვანე ნავთობის კოქსის წარმოება არის გამოყენებული ნედლი ნავთობის ოდენობის დაახლოებით 5%-ზე ნაკლები. შეერთებულ შტატებში ნედლი ნავთობის კოქსის წლიური წარმოება დაახლოებით 30 მილიონი ტონაა. მწვანე ნავთობის კოქსში მინარევების შემცველობა მაღალია, ამიტომ მისი უშუალოდ გამოყენება რეკარბურიზატორად არ შეიძლება და პირველ რიგში უნდა მოხდეს კალცინაცია.
ნედლი ნავთობის კოქსი ხელმისაწვდომია ღრუბლისებრი, ნემსის მსგავსი, მარცვლოვანი და თხევადი ფორმით.
სპონგური ნავთობის კოქსი მზადდება დაგვიანებული კოქსირების მეთოდით. გოგირდისა და ლითონის მაღალი შემცველობის გამო, ჩვეულებრივ გამოიყენება როგორც საწვავი კალცინაციის დროს, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ნედლეული კალცინირებული ნავთობის კოქსისთვის. კალცინირებული ღრუბელი კოქსი ძირითადად გამოიყენება ალუმინის მრეწველობაში და როგორც რეკარბურიზატორი.
ნემსის ნავთობის კოქსი მზადდება დაგვიანებული კოქსირების მეთოდით ნედლეულით არომატული ნახშირწყალბადების მაღალი შემცველობით და მინარევების დაბალი შემცველობით. ამ კოქსს აქვს ადვილად გატეხილი ნემსისმაგვარი სტრუქტურა, რომელსაც ზოგჯერ გრაფიტის კოქს უწოდებენ და ძირითადად გამოიყენება გრაფიტის ელექტროდების დასამზადებლად კალცინაციის შემდეგ.
მარცვლოვანი ნავთობის კოქსი არის მყარი გრანულების სახით და მზადდება გოგირდისა და ასფალტინის მაღალი შემცველობის ნედლეულისგან დაგვიანებული კოქსირების მეთოდით და ძირითადად გამოიყენება საწვავად.
თხევადი ნავთობის კოქსი მიიღება უწყვეტი კოქსირებით გათხევადებულ საწოლში.
ნავთობის კოქსის კალცინაცია არის გოგირდის, ტენიანობის და აქროლადი ნივთიერებების მოცილება. მწვანე ნავთობის კოქსის კალცინაციით 1200-1350°C ტემპერატურაზე შეიძლება გახდეს არსებითად სუფთა ნახშირბადი.
კალცინირებული ნავთობის კოქსის ყველაზე დიდი მომხმარებელი არის ალუმინის ინდუსტრია, რომლის 70% გამოიყენება ანოდების დასამზადებლად, რომლებიც ამცირებენ ბოქსიტს. შეერთებულ შტატებში წარმოებული კალცინირებული ნავთობის კოქსის დაახლოებით 6% გამოიყენება თუჯის რეკარბურიზატორებისთვის.
3. ბუნებრივი გრაფიტი
ბუნებრივი გრაფიტი შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: ფანტელი გრაფიტი და მიკროკრისტალური გრაფიტი.
მიკროკრისტალურ გრაფიტს აქვს ნაცრის მაღალი შემცველობა და ზოგადად არ გამოიყენება თუჯის რეკარბურიზატორად.
არსებობს ფანტელი გრაფიტის მრავალი სახეობა: მაღალი ნახშირბადის ფანტელი გრაფიტი უნდა იქნას მოპოვებული ქიმიური მეთოდებით, ან გაცხელდეს მაღალ ტემპერატურაზე, რათა დაშალოს და აორთქლდეს მასში არსებული ოქსიდები. ნაცარი შემცველობა გრაფიტში მაღალია, ამიტომ არ არის შესაფერისი რეკარბურიზატორად გამოსაყენებლად; საშუალო ნახშირბადის გრაფიტი ძირითადად გამოიყენება რეკარბურიზატორად, მაგრამ რაოდენობა არ არის დიდი.
4. ნახშირბადის კოკა და ანტრაციტი
ელექტრო რკალის ფოლადის დამზადების პროცესში, დამუხტვის დროს შეიძლება დაემატოს კოქსი ან ანტრაციტი, როგორც რეკარბურიზატორი. მისი მაღალი ნაცრისა და აქროლადი შემცველობის გამო, ინდუქციური ღუმელის დნობის თუჯი იშვიათად გამოიყენება როგორც რეკარბურაიზატორი.
გარემოს დაცვის მოთხოვნების მუდმივი გაუმჯობესებით, სულ უფრო მეტი ყურადღება ეთმობა რესურსების მოხმარებას და ღორის რკინისა და კოქსის ფასები კვლავ იზრდება, რის შედეგადაც იზრდება ჩამოსხმის ღირებულება. სულ უფრო მეტი სამსხმელო იწყებს ელექტრო ღუმელების გამოყენებას ტრადიციული გუმბათის დნობის ჩასანაცვლებლად. 2011 წლის დასაწყისში, ჩვენი ქარხნის მცირე და საშუალო ნაწილების სახელოსნომ ასევე მიიღო ელექტრო ღუმელის დნობის პროცესი, რომელიც შეცვალა გუმბათის დნობის ტრადიციული პროცესი. ელექტრო ღუმელების დნობისას დიდი რაოდენობით ჯართის ფოლადის გამოყენებამ შეიძლება არა მხოლოდ შეამციროს ხარჯები, არამედ გააუმჯობესოს ჩამოსხმის მექანიკური თვისებები, მაგრამ გამოყენებული რეკარბურიზერის ტიპი და კარბურიზაციის პროცესი გადამწყვეტ როლს თამაშობს.
II.როგორ გამოვიყენოთ რეკარბურიზიინდუქციური ღუმელის დნობისას
1. რეკარბურიზერების ძირითადი ტიპები
არსებობს მრავალი მასალა, რომელიც გამოიყენება თუჯის რეკარბურატორებად, ჩვეულებრივ გამოიყენება ხელოვნური გრაფიტი, კალცინირებული ნავთობის კოქსი, ბუნებრივი გრაფიტი, კოქსი, ანტრაციტი და ასეთი მასალებისგან დამზადებული ნარევები.
(1) ხელოვნური გრაფიტი ზემოთ ხსენებულ სხვადასხვა რეკარბურიზატორებს შორის საუკეთესო ხარისხის ხელოვნური გრაფიტია. ხელოვნური გრაფიტის დასამზადებლად ძირითად ნედლეულს წარმოადგენს ფხვნილი მაღალი ხარისხის კალცინირებული ნავთობის კოქსი, რომელშიც ასფალტს ემატება შემკვრელის სახით და მცირე რაოდენობით სხვა დამხმარე მასალებს. სხვადასხვა ნედლეულის ერთმანეთში შერევის შემდეგ, ისინი დაჭერით და წარმოიქმნება, შემდეგ კი მუშავდება არაჟანგვის ატმოსფეროში 2500-3000 °C ტემპერატურაზე, რათა მოხდეს მათი გრაფიტიზაცია. მაღალი ტემპერატურის დამუშავების შემდეგ ნაცარი, გოგირდის და აირის შემცველობა მნიშვნელოვნად მცირდება. თუ არ არსებობს ნავთობის კოქსი, რომელიც კალცინირებულია მაღალ ტემპერატურაზე ან არასაკმარისი კალცინაციის ტემპერატურით, რეკარბურიზერის ხარისხი სერიოზულად დაზარალდება. ამიტომ, რეკარბურიზერის ხარისხი ძირითადად დამოკიდებულია გრაფიტიზაციის ხარისხზე. კარგი რეკარბურაიზერი შეიცავს გრაფიკულ ნახშირბადს (მასურ ნაწილს) 95%-დან 98%-მდე, გოგირდის შემცველობა არის 0,02%-დან 0,05%-მდე, ხოლო აზოტის შემცველობა არის (100-დან 200-მდე) × 10-6.
(2) ნავთობის კოქსი ფართოდ გამოყენებული რეკარბურიზატორია. ნავთობის კოქსი არის ნედლი ნავთობის გადამუშავების შედეგად მიღებული სუბპროდუქტი. რეგულარული წნევის დისტილაციით ან ნედლი ნავთობის ვაკუუმური დისტილაციით მიღებული ნარჩენები და ნავთობის ქვევრები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ნედლეული ნავთობის კოქსის წარმოებისთვის. კოქსის შემდეგ შესაძლებელია ნედლი ნავთობის კოქსის მიღება. შემცველობა მაღალია და არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას უშუალოდ, როგორც რეკარბურაიზატორი, და ჯერ უნდა იყოს კალცინირებული.
(3) ბუნებრივი გრაფიტი შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: ფანტელი გრაფიტი და მიკროკრისტალური გრაფიტი. მიკროკრისტალურ გრაფიტს აქვს ნაცრის მაღალი შემცველობა და ზოგადად არ გამოიყენება თუჯის რეკარბურიზატორად. არსებობს ფანტელი გრაფიტის მრავალი სახეობა: მაღალი ნახშირბადის ფანტელი გრაფიტი უნდა იქნას მოპოვებული ქიმიური მეთოდებით, ან გაცხელდეს მაღალ ტემპერატურაზე, რათა დაშალოს და აორთქლდეს მასში არსებული ოქსიდები. ნაცარი შემცველობა გრაფიტში მაღალია და არ უნდა იქნას გამოყენებული როგორც რეკარბურიზატორად. საშუალო ნახშირბადის გრაფიტი ძირითადად გამოიყენება რეკარბურიზატორად, მაგრამ რაოდენობა არ არის დიდი.
(4) ნახშირბადის კოქსი და ანტრაციტი ინდუქციური ღუმელის დნობის პროცესში შეიძლება დაემატოს კოქსი ან ანტრაციტი, როგორც რეკარბურიზატორი დამუხტვის დროს. მისი მაღალი ნაცრისა და აქროლადი შემცველობის გამო, ინდუქციური ღუმელის დნობის თუჯი იშვიათად გამოიყენება როგორც რეკარბურაიზატორი. , ამ რეკარბურაიზერის ფასი დაბალია და ეკუთვნის დაბალი კლასის რეკარბურაიზერს.
2. გამდნარი რკინის კარბურიზაციის პრინციპი
სინთეზური თუჯის დნობის პროცესში, დიდი რაოდენობით დამატებული ჯართის და გამდნარ რკინაში დაბალი C შემცველობის გამო, ნახშირბადის გასაზრდელად უნდა იქნას გამოყენებული კარბურიზერი. ნახშირბადს, რომელიც ელემენტის სახით არსებობს რეკარბურიზერში, აქვს დნობის ტემპერატურა 3727°C და არ შეიძლება დნება გამდნარი რკინის ტემპერატურაზე. ამრიგად, რეკარბურაიზერში ნახშირბადი ძირითადად იხსნება გამდნარ რკინაში დაშლისა და დიფუზიის ორი გზით. როდესაც გრაფიტის რეკარბურიზერის შემცველობა გამდნარ რკინაში არის 2.1%, გრაფიტი შეიძლება პირდაპირ გაიხსნას გამდნარ რკინაში. არაგრაფიტის კარბონიზაციის პირდაპირი ხსნარის ფენომენი ძირითადად არ არსებობს, მაგრამ დროთა განმავლობაში ნახშირბადი თანდათანობით დიფუზირდება და იხსნება გამდნარ რკინაში. ინდუქციური ღუმელში დნობის თუჯის რეკარბურიზაციისთვის კრისტალური გრაფიტის რეკარბურიზაციის სიჩქარე მნიშვნელოვნად მაღალია არაგრაფიტის რეკარბურიზატორებთან შედარებით.
ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ გამდნარ რკინაში ნახშირბადის დაშლა კონტროლდება მყარი ნაწილაკების ზედაპირზე თხევად სასაზღვრო ფენაში ნახშირბადის მასის გადაცემით. კოქსისა და ქვანახშირის ნაწილაკებით მიღებული შედეგების შედარება გრაფიტთან მიღებულ შედეგებთან, აღმოჩნდა, რომ გამდნარ რკინაში გრაფიტის რეკარბურიზატორების დიფუზია და დაშლის სიჩქარე მნიშვნელოვნად უფრო სწრაფია, ვიდრე კოქსისა და ნახშირის ნაწილაკების. ნაწილობრივ დაშლილი კოქსისა და ნახშირის ნაწილაკების ნიმუშები დაფიქსირდა ელექტრონული მიკროსკოპით და აღმოჩნდა, რომ ნიმუშების ზედაპირზე წარმოიქმნა თხელი წებოვანი ფერფლის ფენა, რაც იყო მთავარი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენდა მათ დიფუზიის და დაშლის შესრულებაზე გამდნარ რკინაში.
3. ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ნახშირბადის გაზრდის ეფექტზე
(1) რეკარბურიზერის ნაწილაკების ზომის გავლენა რეკარბურიზერის შთანთქმის სიჩქარე დამოკიდებულია რეკარბურიზერის დაშლისა და დიფუზიის სიჩქარისა და ჟანგვის დაკარგვის სიჩქარის ერთობლივ ეფექტზე. ზოგადად, რეკარბურიზერის ნაწილაკები მცირეა, დაშლის სიჩქარე სწრაფია და დაკარგვის სიჩქარე დიდია; კარბურიზერის ნაწილაკები დიდია, დაშლის სიჩქარე ნელია და დაკარგვის სიჩქარე მცირეა. რეკარბურიზერის ნაწილაკების ზომის არჩევანი დაკავშირებულია ღუმელის დიამეტრთან და სიმძლავრესთან. ზოგადად, როდესაც ღუმელის დიამეტრი და ტევადობა დიდია, რეკარბურიზერის ნაწილაკების ზომა უფრო დიდი უნდა იყოს; პირიქით, რეკარბურიზერის ნაწილაკების ზომა უფრო მცირე უნდა იყოს.
(2) დამატებული რეკარბურიზერის რაოდენობის გავლენა გარკვეული ტემპერატურისა და იგივე ქიმიური შემადგენლობის პირობებში, ნახშირბადის გაჯერებული კონცენტრაცია გამდნარ რკინაში გარკვეულია. გაჯერების გარკვეული ხარისხით, რაც უფრო მეტი რეკარბურიზატორია დამატებული, რაც უფრო გრძელია დაშლისა და დიფუზიისთვის საჭირო დრო, მით მეტია შესაბამისი დანაკარგი და მით უფრო დაბალია შთანთქმის სიჩქარე.
(3) ტემპერატურის გავლენა რეკარბურიზერის შთანთქმის სიჩქარეზე პრინციპში, რაც უფრო მაღალია გამდნარი რკინის ტემპერატურა, მით უფრო ხელსაყრელია რეკარბურიზერის შეწოვა და დაშლა. პირიქით, რეკარბურაიზერი ძნელად იშლება და მცირდება რეკარბურაიზერის შთანთქმის სიჩქარე. თუმცა, როდესაც გამდნარი რკინის ტემპერატურა ძალიან მაღალია, თუმცა რეკარბურიზატორი უფრო მეტად დაიშლება, ნახშირბადის წვის დაკარგვის სიჩქარე გაიზრდება, რაც საბოლოოდ გამოიწვევს ნახშირბადის შემცველობის შემცირებას და მთლიანი რაოდენობის შემცირებას. რეკარბურიზერის შთანთქმის სიჩქარე. ზოგადად, როდესაც გამდნარი რკინის ტემპერატურა 1460-დან 1550 °C-მდეა, რეკარბურიზერის შთანთქმის ეფექტურობა საუკეთესოა.
(4) გამდნარი რკინის მორევის გავლენა რეკარბურიზერის შთანთქმის სიჩქარეზე მორევა სასარგებლოა ნახშირბადის დაშლისა და დიფუზიისთვის და თავიდან აიცილებს გამდნარი რკინის ზედაპირზე ცურვას და დაწვას. სანამ რეკარბურიზერი მთლიანად დაიშლება, მორევის დრო გრძელია და შეწოვის სიჩქარე მაღალი. შერევამ ასევე შეიძლება შეამციროს კარბონიზაციის შენარჩუნების დრო, შეამციროს წარმოების ციკლი და თავიდან აიცილოს შენადნობი ელემენტების დაწვა გამდნარ რკინაში. თუმცა, თუ მორევის დრო ძალიან გრძელია, ეს არა მხოლოდ დიდ გავლენას ახდენს ღუმელის ექსპლუატაციაზე, არამედ ამძიმებს ნახშირბადის დანაკარგს გამდნარ რკინაში რეკარბურიზერის დაშლის შემდეგ. ამიტომ, გამდნარი რკინის შესაბამისი მორევის დრო უნდა იყოს შესაფერისი, რათა უზრუნველყოფილი იყოს რეკარბურიზერის სრულად დაშლა.
(5) გამდნარი რკინის ქიმიური შემადგენლობის გავლენა რეკარბურაიზერის შთანთქმის სიჩქარეზე, როდესაც ნახშირბადის საწყისი შემცველობა გამდნარ რკინაში მაღალია, გარკვეული ხსნადობის ზღვარზე, რეკარბურიზერის შთანთქმის სიჩქარე ნელია, შეწოვის რაოდენობა მცირეა. და წვის დანაკარგი შედარებით დიდია. რეკარბურიზერის შთანთქმის სიჩქარე დაბალია. საპირისპიროა, როდესაც გამდნარი რკინის საწყისი ნახშირბადის შემცველობა დაბალია. გარდა ამისა, გამდნარ რკინაში შემავალი სილიციუმი და გოგირდი აფერხებს ნახშირბადის შეწოვას და ამცირებს რეკარბურიზერების შეწოვის სიჩქარეს; ხოლო მანგანუმი ხელს უწყობს ნახშირბადის შეწოვას და აუმჯობესებს რეკარბურიზერების შეწოვის სიჩქარეს. გავლენის ხარისხის მიხედვით სილიციუმი ყველაზე დიდია, მას მოსდევს მანგანუმი, ხოლო ნახშირბადს და გოგირდს ნაკლები გავლენა აქვს. ამიტომ, რეალურ წარმოების პროცესში ჯერ მანგანუმი უნდა დაემატოს, შემდეგ ნახშირბადი, შემდეგ კი სილიციუმი.
გამოქვეყნების დრო: ნოე-04-2022