¿Por qué se coque el carbón? ¿Cuál es la relación entre el exceso de coquización y la calidad del carbón?

La gente suele llamar minas de carbón a las empresas que desarrollan recursos de carbón, y a los productos de carbón extraídos se les llama carbón. En la antigua mi patria, al carbón se le llamaba nirvana de piedra o carbón. Es un mineral combustible sólido que se transforma a partir de restos vegetales enterrados bajo tierra mediante largos y complejos procesos bioquímicos, geoquímicos y fisicoquímicos. No sólo es un combustible principal indispensable para la industria, la agricultura y la vida de las personas, sino también una importante materia prima para la metalurgia, la industria química, la medicina y otros sectores. Según las estadísticas, el carbón siempre ha ocupado una posición dominante en la composición de la producción y el consumo de energía de mi país. En 1995, la producción representó el 75,5% y el consumo el 75,0%. En la economía nacional, el desarrollo de la industria, la agricultura y el transporte es inseparable del carbón. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas y la aplicación de nuevos procesos y métodos, el uso y el valor de utilización integral del carbón serán cada vez mayores. Se puede esperar que el carbón ocupe una posición muy importante en la economía nacional de mi país durante mucho tiempo.

1. Características de las materias primas minerales

(1) Propiedades físicas del carbón

Las propiedades físicas del carbón son las manifestaciones externas de una determinada composición química y estructura molecular del carbón. Está determinado por factores como los materiales originales que forman el carbón y sus condiciones de acumulación, proceso de transformación, grado de carbonificación, grado de viento y oxidación. Incluyendo color, brillo, color rosado, gravedad específica y densidad aparente, dureza, fragilidad, fractura y conductividad, etc. Entre ellos, excepto la gravedad específica y la conductividad, que deben medirse en el laboratorio, los demás pueden determinarse mediante observación visual. Las propiedades físicas del carbón se pueden utilizar como base para la evaluación preliminar de la calidad del carbón y para estudiar el origen del carbón, el mecanismo metamórfico y resolver problemas geológicos como la comparación de vetas de carbón.

1. Color

Se refiere al color natural de la superficie del carbón fresco, que es el resultado de la absorción por parte del carbón de ondas luminosas de diferentes longitudes de onda. Es de color marrón a negro y generalmente se profundiza a medida que aumenta el grado de coalificación.

2. Brillo

Se refiere a la capacidad reflectante de la superficie del carbón bajo luz normal. Generalmente tiene el brillo del asfalto, el vidrio y el diamante. Cuanto mayor es el grado de coalificación, más fuerte es el brillo; cuanto mayor es el contenido de minerales, más oscuro es el brillo, cuanto más profundo es el grado de viento y oxidación, más oscuro es el brillo hasta que desaparece por completo.

3. Rosa

Se refiere al color del carbón molido hasta convertirlo en polvo o las huellas que quedan cuando el carbón se raya en un plato de porcelana vidriada, por lo que también se le llama color de veta. Marrón claro a negro. Generalmente, cuanto mayor es el grado de coalificación, más oscuro es el color rosa.

4. Gravedad específica y densidad aparente

La gravedad específica del carbón también se llama densidad del carbón. Es el peso de un determinado volumen de carbón excluyendo los poros y a la misma temperatura. y relación peso volumen de agua. La densidad aparente del carbón también se llama peso o gravedad específica falsa del carbón. Es la relación entre el peso de un cierto volumen de carbón, incluidos los poros, y el peso del agua a la misma temperatura y volumen. La densidad aparente del carbón es un indicador importante para calcular las reservas de las vetas de carbón. La densidad aparente del lignito es generalmente de 1,05 a 1,2, la del carbón bituminoso es de 1,2 a 1,4 y la de la antracita tiene un rango mayor, que oscila entre 1,35 y 1,8. La composición del carbón y la roca, el grado de carbonificación y la composición y contenido de minerales en el carbón son los principales factores que afectan la gravedad específica y la densidad aparente. Con el mismo contenido mineral, la gravedad específica del carbón aumenta con el grado de carbonificación.

5. Dureza

Se refiere a la capacidad del carbón para resistir efectos mecánicos externos. Según las diferentes formas de fuerza mecánica externa, la dureza del carbón se puede dividir en tres categorías: dureza de rayado, dureza de indentación y dureza antidesgaste. La dureza del carbón está relacionada con el grado de coalificación. El lignito y el carbón coquizable tienen la dureza más baja, entre 2 y 2,5; la antracita tiene la dureza más alta, cercana a 4.

6. Fragilidad

Es el grado en que el carbón se rompe por fuerzas externas. Los materiales originales que forman el carbón, la composición de la roca del carbón y el grado de carbonificación tienen un impacto en la fragilidad del carbón. Entre los carbones con diferentes grados de metamorfismo, el carbón de llama larga y el carbón gaseoso tienen menor fragilidad, el carbón graso, el carbón coquizable y el carbón pobre tienen la mayor fragilidad y el carbón de antracita tiene la menor fragilidad.

7. Fractura

se refiere a la forma de la sección transversal que se forma después de que el carbón es golpeado por una fuerza externa. Las fracturas comunes en el carbón incluyen fracturas en forma de concha, fracturas irregulares, etc. La composición del material original y el grado de coalificación del carbón son diferentes, y las formas de las fracturas son diferentes.

8. Conductividad eléctrica

Se refiere a la capacidad del carbón para conducir corriente eléctrica, generalmente expresada por resistividad. El lignito tiene baja resistividad. Cuando el lignito pasa a carbón bituminoso, la resistividad aumenta considerablemente. El carbón bituminoso es un mal conductor. A medida que aumenta el grado de coalificación, la resistividad disminuye y cae bruscamente cuando se llega al carbón de antracita, que tiene buena conductividad.

(2) Composición química del carbón

La composición química del carbón es muy compleja, pero se puede resumir en dos categorías: materia orgánica y materia inorgánica, siendo la materia orgánica la cuerpo principal.

La materia orgánica del carbón está compuesta principalmente por cinco elementos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre orgánico. Entre ellos, el carbono, el hidrógeno y el oxígeno representan más del 95% de la materia orgánica. Además, existen cantidades muy pequeñas de fósforo y otros elementos. La composición elemental de la materia orgánica del carbón cambia regularmente con el grado de carbonificación. En términos generales, cuanto más profundo es el grado de coalización, mayor es el contenido de carbono, menor es el contenido de hidrógeno y oxígeno, y el contenido de nitrógeno también se reduce ligeramente. El contenido de azufre está relacionado con el tipo de formación del carbón. El carbono y el hidrógeno son elementos importantes que generan calor durante la combustión del carbón, y el oxígeno es un elemento que apoya la combustión. Los tres constituyen el cuerpo principal de materia orgánica. Cuando se quema carbón, el nitrógeno no produce calor y a menudo precipita en estado libre. Sin embargo, en condiciones de alta temperatura, parte del nitrógeno se convierte en amoníaco y otros compuestos que contienen nitrógeno, que pueden reciclarse para producir sulfato de amoníaco y urea. y fertilizante nitrogenado. El azufre, el fósforo, el flúor, el cloro, el arsénico, etc. son elementos nocivos del carbón. El carbón con alto contenido de azufre genera gas de sulfuro cuando se quema, que no solo corroe los equipos metálicos, reacciona con el agua del aire para formar lluvia ácida, contamina el medio ambiente y daña la producción de plantas, sino también cuando se utiliza carbón que contiene azufre y fósforo para fines metalúrgicos. coquización, el carbón contiene La mayor parte del azufre y el fósforo se transfieren al coque y luego al acero durante la fundición, lo que afecta gravemente la calidad del coque y el acero y no favorece la fundición y el procesamiento mecánico del acero. Cuando se quema o coquiza carbón que contiene flúor y cloro, varias tuberías y paredes del horno se corroen gravemente. El carbón que contiene arsénico se utiliza como combustible en las industrias cervecera y alimentaria. Un contenido excesivo de arsénico aumentará la toxicidad del producto y pondrá en peligro la salud de las personas.

Las sustancias inorgánicas del carbón son principalmente humedad y minerales. Su presencia reduce la calidad y el valor de utilización del carbón, y la mayoría de ellas son componentes dañinos del carbón.

Además, existen algunos elementos raros, dispersos y radiactivos, como el germanio, galio, indio, torio, vanadio, titanio, uranio, etc., que existen en el carbón en forma orgánica o inorgánica. compuestos. Una vez que el contenido de algunos de estos elementos alcance el grado industrial o pueda utilizarse de manera integral, se convertirán en importantes recursos minerales.

A través del análisis elemental, podemos comprender la composición química y el contenido del carbón. A través del análisis industrial, podemos comprender inicialmente las propiedades del carbón y determinar de manera aproximada el tipo y uso del carbón. El análisis industrial del carbón incluye la medición de humedad, cenizas, materia volátil y el cálculo del carbono fijo.

1. Humedad

Se refiere al contenido de agua por unidad de peso de carbón. La humedad en el carbón existe en tres estados: humedad externa, humedad interna y agua cristalina. Generalmente, la humedad intrínseca del carbón se utiliza como indicador para evaluar la calidad del carbón. Cuanto menor sea el grado de carbonificación, mayor será la superficie interna del carbón y mayor será el contenido de humedad. La humedad es una sustancia nociva para el procesamiento y utilización del carbón. Durante el proceso de almacenamiento del carbón, puede acelerar la erosión, el agrietamiento e incluso la combustión espontánea durante el transporte, aumentará el volumen de transporte, la capacidad de transporte de residuos y aumentará el flete durante la coquización, consumirá calor, reducirá la temperatura del horno y prolongará; el tiempo de coquización, y reduce la eficiencia de producción. Al quemarse, el poder calorífico efectivo se reduce en invierno en las zonas alpinas, además se congelará el carbón, provocando dificultades en la carga y descarga; Solo al prensar briquetas y briquetas se requiere la cantidad adecuada de humedad para que se forme.

2. Ceniza

se refiere al residuo sólido que queda después de que el carbón se quema por completo en condiciones específicas. Se deriva de la oxidación y descomposición de los minerales del carbón. La ceniza es extremadamente perjudicial para el procesamiento y utilización del carbón. Cuanto mayor sea el contenido de cenizas, menor será la eficiencia térmica durante la combustión, las cenizas derretidas también formarán escoria en el horno, lo que afectará la gasificación y combustión del carbón y dificultará la descarga de la escoria, toda la cual se transfiere; al coque, reduciendo la fuerza del coque, afectando seriamente la calidad del coque. La composición de las cenizas de carbón es muy compleja y las diferentes composiciones afectan directamente el punto de fusión de las cenizas. El carbón con un punto de fusión de cenizas bajo traerá muchas dificultades a las operaciones de producción cuando se queme y gasifique. Por esta razón, al evaluar el uso industrial del carbón, es necesario analizar la composición de las cenizas y determinar el punto de fusión de las mismas.

3. Materia volátil

Se refiere al gas inflamable producido por la descomposición térmica de la materia orgánica del carbón. Es el principal indicador para clasificar el carbón y se utiliza para determinar inicialmente las propiedades de procesamiento y utilización del carbón. El rendimiento del componente volátil del carbón está estrechamente relacionado con el grado de carbonificación. Cuanto menor es el grado de carbonificación, mayor es el componente volátil. A medida que el grado de carbonificación se profundiza, el componente volátil disminuye gradualmente.

4. Carbono fijo

Al medir el contenido volátil del carbón, la materia no volátil restante se denomina escoria de coque. El residuo de coque menos las cenizas se llama carbono fijo. Es una sustancia combustible sólida no volátil presente en el carbón y se puede calcular mediante métodos de cálculo.

La apariencia de la escoria de coque está estrechamente relacionada con las propiedades de la materia orgánica en el carbón. Por lo tanto, la propiedad de apelmazamiento y el uso industrial del carbón se pueden juzgar cualitativamente en función de las características de apariencia de la escoria de coque.

(3) Las propiedades tecnológicas del carbón

Para mejorar el valor de utilización integral del carbón, se deben comprender y estudiar las propiedades tecnológicas del carbón para cumplir con todos los aspectos de la calidad del carbón. requisitos. Las propiedades tecnológicas del carbón incluyen principalmente: propiedades de apelmazamiento y coquización, poder calorífico, reactividad química, estabilidad térmica, transmitancia de luz, resistencia mecánica y seleccionabilidad, etc.

1. Propiedades de apelmazamiento y coquización

La cohesividad se refiere a la capacidad de las partículas de carbón para pegarse entre sí y formar bloques debido a la descomposición y fusión de la materia orgánica del carbón durante la carbonización. proceso. La propiedad de coquización se refiere a la capacidad del carbón para formar coque durante la carbonización. La propiedad de aglomeración del carbón es una condición necesaria para la coquización. El carbón con buenas propiedades de coquización debe tener buenas propiedades de coquización, pero es posible que el carbón con buenas propiedades de coquización no pueda producir coque de buena calidad por sí solo. Por este motivo es necesaria la mezcla de carbón para la coquización. La cohesividad es el principal indicador para la clasificación industrial del carbón. Generalmente se expresa por el espesor del coloide formado por la descomposición térmica y el ablandamiento de la materia orgánica en el carbón. Cuanto más gruesa sea la capa de pegamento, mejor será la adherencia. Existen muchos métodos para medir las propiedades de cohesión y coquización. Además del método de medición de la capa coloidal, también existen el método del índice de Roga, la prueba de expansión de Oya, etc. La cohesión se ve afectada por muchos factores como el grado de carbonificación, la composición de la roca del carbón, el grado de oxidación y el contenido mineral. El carbón con el grado de carbonificación más alto y más bajo generalmente no tiene cohesividad y el espesor de la capa de coloide también es muy pequeño.

2. Poder calorífico

Se refiere al calor generado cuando se quema completamente una unidad de peso de carbón, también conocido como poder calorífico, comúnmente expresado como 106J/kg. Es un indicador importante para evaluar la calidad del carbón, especialmente para el carbón térmico. En el mercado internacional el precio del carbón térmico se fija en función del poder calorífico. Desde junio de 1985, mi país ha reformado la fijación de precios basada en el contenido de cenizas, que se ha utilizado durante décadas, a una fijación de precios basada en el poder calorífico. El poder calorífico está relacionado principalmente con el contenido de elementos combustibles en el carbón y el grado de carbonificación. Para facilitar la comparación del consumo de carbón, en la producción industrial, el consumo real de carbón a menudo se convierte en carbón estándar con un poder calorífico de 2,930368×107J/kg para el cálculo.

3. Reactividad química

También conocida como actividad. Se refiere a la capacidad de reacción del carbón para interactuar con dióxido de carbono, oxígeno y vapor de agua a una determinada temperatura. Es un indicador importante para evaluar el carbón gasificado y el carbón térmico. La reactividad afecta directamente al consumo de carbón y a los componentes efectivos del gas. La actividad del carbón generalmente se debilita a medida que se profundiza el grado de carbonificación.

4. Estabilidad térmica

También conocida como resistencia al calor. Se refiere al rendimiento del carbón para mantener su tamaño de partícula original a altas temperaturas. Es otro indicador importante para evaluar el carbón gasificado y el carbón térmico. La calidad de la estabilidad térmica afecta directamente la producción normal en el horno y la eficiencia de gasificación y combustión del carbón.

5. Transmitancia de la luz

Se refiere a la solución obtenida al tratar carbones de bajo grado de carbonificación (lignito, carbón de llama larga, etc.) con una mezcla de ácido nítrico y ácido fosfórico en condiciones específicas La transmitancia de la luz se llama transmitancia. A medida que aumenta el grado de coalificación, la transmitancia de luz aumenta gradualmente. Por lo tanto, es un indicador importante para distinguir el lignito, el carbón de llama larga y el carbón gaseoso.

6. Resistencia mecánica

Se refiere a la facilidad con la que se rompen los trozos de carbón por fuerzas externas. Cuando se coloca carbón con baja resistencia mecánica en un gasificador, se rompe fácilmente en pedazos pequeños y en polvo, lo que afecta el funcionamiento normal del gasificador. Por tanto, el carbón utilizado para la gasificación debe tener una alta resistencia mecánica.

7. Opcionalidad

Se refiere a la dificultad de eliminar la ganga y los minerales del carbón mediante el lavado. Los métodos actuales de preparación de carbón en mi país se detallan en la Sección 4.

II. Uso e indicadores técnicos y económicos

(1) Clasificación industrial del carbón

En 1958, el país promulgó un esquema de clasificación centrado en el carbón para coque. , lo que ha creado condiciones favorables para el uso racional de los recursos de carbón en el sector industrial, pero también han surgido algunos problemas en la práctica. Sobre la base de un cuidadoso análisis, estudio y absorción de métodos avanzados de clasificación extranjeros, con el fin de que los indicadores técnicos y económicos de cada clasificación reflejen mejor las características de calidad del carbón y logren el propósito de una utilización más racional de los recursos del carbón, en 1986, el país volvió a promulgar la clasificación del lignito a De acuerdo con las normas técnicas integrales de clasificación de la antracita, el carbón en la naturaleza se divide en 14 categorías, entre las cuales el lignito y la antracita se dividen en 2 y 3 subcategorías respectivamente (Cuadro 2.2.1). Este es el estándar nacional actual de mi país para la clasificación del carbón.

Tabla 2.2.1 Estándar nacional de China para la clasificación del carbón (GB5751-86)

(1) Indicadores de clasificación y sus símbolos Vr es materia volátil seca libre de cenizas (%); es el contenido de hidrógeno seco sin cenizas (%); GR.I (abreviado como G) es el índice de unión del carbón bituminoso; Y ​​es el espesor máximo de la capa coloide del carbón bituminoso; PM es la transmitancia de la muestra de carbón (% b); es carbón bituminoso El grado de expansión O-A (%); Q-A.GNGW es el alto poder calorífico de la base libre de cenizas y humedad constante del carbón (MJ/kg).

(2) Codificación de tipos de carbón: Cada tipo de carbón está representado por dígitos arábigos de dos dígitos. El décimo dígito representa el contenido volátil del carbón, el dígito único representa el grado de carbonificación en antracita y lignito, y el dígito único en carbón bituminoso representa la cohesividad.

(2) Principales características y usos de cada tipo de carbón

1. Lignito

Es el carbón con menor grado de carbonificación. Se caracteriza por alta humedad, pequeña gravedad específica, alta materia volátil, falta de adhesividad, fuerte reactividad química, mala estabilidad térmica, bajo poder calorífico y contiene diferentes cantidades de ácido húmico. Se utiliza principalmente como materia prima para combustible, gasificación o carbonización a baja temperatura. También se puede utilizar para extraer cera montana y ácido húmico para producir carbón sulfonado o carbón activado. El lignito nº 1 también se puede utilizar como fertilizante orgánico en tierras de cultivo y huertos.

2. Carbón de llama larga

Tiene un alto contenido de volátiles, nula o muy poca cohesión y el espesor de la capa coloide no supera los 5 mm. Tiene una llama muy larga, de ahí el nombre de carbón de llama larga. Puede usarse como materia prima para gasificación y carbonización a baja temperatura, y también como combustible civil y energético.

3. Carbón antiadherente

Tiene un alto contenido de agua, no tiene cohesividad, básicamente no produce coloide cuando se calienta, tiene un pequeño poder calorífico cuando se quema y contiene una cierta cantidad. de ácido húmico secundario. Se utiliza principalmente para fabricar gas y combustible civil o energético.

4. Carbón débilmente aglutinado

La humedad es grande, la cohesión es débil y el contenido volátil es alto. Puede producir menos coloide cuando se calienta y puede coquearse solo, pero el carbón. Los trozos de coque resultantes son pequeños y frágiles, con una alta tasa de coque en polvo. Este carbón se utiliza principalmente como materia prima para gasificación y combustible energético.

5. 1/2 carbón de apelmazamiento medio.

Tiene apelmazamiento medio y volatilidad media a alta. Puede usarse como materia prima para la mezcla y coquización de carbón, y también como carbón para gasificación y combustible energético.

6. Carbón gaseoso

Tiene alto contenido volátil, capa coloide gruesa y mala estabilidad térmica. Puede formar coque solo, pero el coque producido es delgado y quebradizo, tiene una alta tasa de contracción, muchas grietas longitudinales y poca resistencia a la rotura y al desgaste. Por lo tanto, sólo se puede utilizar para mezclar carbón y coquizar, pero también se puede utilizar para refinar petróleo, producir gas, producir fertilizantes nitrogenados o como combustible energético.

7. Carbón gaseoso

Su contenido volátil y cohesividad son muy altos, y sus propiedades de coquización se encuentran entre el carbón gaseoso y el carbón graso. Cuando se coquiza solo, puede producir una gran cantidad. cantidad de sustancias químicas gaseosas y líquidas. Es más adecuado para la carbonización a alta temperatura para producir gas de carbón y también es una buena materia prima para la mezcla de carbón y la coquización.

8. Carbón graso

Tiene buena cohesividad y materia volátil media a media-alta. Cuando se calienta, puede producir una gran cantidad de coloide y formar una capa de coloide de más de 25 mm. , la propiedad de coque más fuerte. El uso de este tipo de carbón para producir coque puede producir coque con buena fusionabilidad y resistencia al desgaste. Sin embargo, este tipo de coque tiene muchas grietas transversales y la parte de la raíz del coque a menudo tiene carbón de abeja y se rompe fácilmente en pedazos pequeños. Debido a su fuerte cohesividad, es el componente principal en la mezcla y coquización del carbón.

9. 1/3 de carbón coquizable

Es un carbón de transición entre el carbón coquizable, el carbón graso y el carbón gaseoso. Tiene una fuerte cohesividad y una materia volátil media a alta cuando se utiliza. coquizable, puede formar coque con buena fusionabilidad y alta resistencia. Por lo tanto, es un buen carbón base para la mezcla y la coquización de carbón.

10. Carbón coquizable

Tiene materia volátil media-baja y cohesividad media-alta. Puede formar un coloide con buena estabilidad cuando se calienta. Puede usarse solo para coquizar. La coque tiene una estructura densa, un tamaño de bloque grande, alta resistencia, buena resistencia al desgaste, pocas grietas y no se rompe fácilmente. Sin embargo, debido a su gran presión de expansión, puede causar fácilmente dificultades para empujar el coque y dañar el cuerpo del horno, por lo que generalmente se utiliza como mezcla de carbón para coquización.

11. Carbón pobre

Tiene baja materia volátil y cohesividad media. Cuando se coquiza solo, puede formar coque con grumos grandes, pocas grietas, buena resistencia al aplastamiento, pero poca resistencia al desgaste. Por lo tanto, agregarlo a la mezcla de carbón para coque puede aumentar la formación de grumos y la resistencia del coque.

12. Carbón pobre

Bajo contenido en volátiles, cohesión débil y malas propiedades de coquización. Cuando se coque solo, se produce una gran cantidad de polvo de coque. Pero puede actuar como agente adelgazante.

Por lo tanto, puede usarse como mezcla de carbón para coque. Al mismo tiempo, también es un buen combustible para uso civil y energético.

13. Carbón pobre

Tiene cierta cantidad de materia volátil, no produce coloides cuando se calienta, tiene poca o nula cohesividad y tiene una llama de combustión corta. . Se utiliza principalmente para energía y combustible civil. En áreas que carecen de materiales pobres, también se puede utilizar como agente adelgazante para la mezcla de carbón y la coquización.

14. Antracita

Es el carbón con mayor grado de carbonificación. Bajo contenido volátil, alta gravedad específica, alta dureza, menos humo al arder, llamas cortas y gran potencia de fuego. Generalmente se utiliza como combustible civil y energético. La antracita de buena calidad se puede utilizar como materia prima para la gasificación, combustible para la inyección en altos hornos y la sinterización de mineral de hierro, y para la fabricación de carburo de calcio, electrodos y materiales de carbono.

(3) Requisitos de calidad del carbón industrial

El carbón tiene una amplia gama de usos industriales, que se pueden resumir principalmente en tres aspectos: metalurgia, industria química y energía. Al mismo tiempo, también tiene amplias perspectivas de aplicación en campos como la refinación de petróleo, la medicina, la fundición de precisión y la industria aeroespacial. Cada sector industrial tiene requisitos de calidad y normas técnicas específicas para el carbón utilizado. Una breve introducción es la siguiente:

1. Carbón para coquización

La coquización consiste en calentar carbón en un horno de carbonización a medida que aumenta la temperatura (llegando finalmente a unos 1 000 °C). el carbón La materia orgánica del carbón se descompone gradualmente y las sustancias volátiles escapan en estado gaseoso o vapor y se convierten en gas de hulla y alquitrán de hulla. El producto no volátil restante es el coque. El coque desempeña el papel de reducir y fundir el mineral en el horno de fabricación de hierro, proporcionando energía térmica y soportando la carga, y manteniendo una buena permeabilidad al aire de la carga. Por lo tanto, los requisitos de calidad para el carbón coquizable son obtener coque metalúrgico de alta calidad con alta resistencia mecánica, grumos uniforme y bajo contenido de cenizas y azufre. El estado cuenta con estándares de calidad especiales para el carbón utilizado en la coquización metalúrgica, ver Tabla 2.2.2.

Tabla 2.2.2 Estándares de calidad del carbón coquizable metalúrgico (GB397-65), consulte la imagen de arriba

2 Carbón gasificado

La gasificación del carbón se basa en oxígeno, agua , dióxido de carbono, hidrógeno, etc. se utilizan como medios gaseosos. Después del tratamiento termoquímico, el carbón se convierte en gas para diversos fines. Los productos gaseosos obtenidos de la gasificación del carbón se pueden utilizar como combustible industrial y civil y como materia prima para la síntesis química. Hay dos métodos de producción de gas comúnmente utilizados: ①Método de gasificación en lecho fijo. En la actualidad, el carbón de antracita y el coque se utilizan principalmente como materias primas de gasificación en China para producir gas crudo de amoníaco sintético. Se requiere que el carbono fijo del carbón crudo sea >80%, el contenido de cenizas (Ag) <25%, el contenido de azufre (SgQ) ≤2%, el tamaño de partícula debe ser uniforme, 25~75 mm o 19~50 mm. , o 13~25 mm, y resistencia mecánica > 65 %, estabilidad térmica S+13 > 60 %, punto de fusión de las cenizas (T2) > 1 250 ℃, materia volátil no superior al 9 %, cuanto más fuerte sea la reactividad química, mejor . ② Método de gasificación de capa en ebullición. Los requisitos de calidad para el carbón en bruto son: reactividad química debe ser mayor al 60%, no adhesivo o débilmente adhesivo, cenizas (Ag) <25%, azufre (SgQ) <2%, humedad (WQ) <10%, cenizas Fusión punto (T2)>1 200 ℃, tamaño de partícula <10 mm, utiliza principalmente lignito, carbón de llama larga y carbón débilmente aglutinante.

3. Carbón para refinación de petróleo

Generalmente, se pueden utilizar lignito y carbón de llama larga. También se puede utilizar carbón gaseoso. Los requisitos dependen del petróleo. método de refinación. ① El método de autoclave de baja temperatura consiste en utilizar carbón a una temperatura de aproximadamente 550 °C para producir alquitrán de baja temperatura. También se puede obtener semicoque y gas de horno de coque de baja temperatura. Los tipos de carbón incluyen lignito, carbón de llama larga, carbón no apelmazante o carbón débilmente apelmazante y carbón gaseoso. Los requisitos de calidad para el carbón en bruto son: rendimiento de alquitrán (Tf) > 7 %, espesor de la capa de gel < 9 mm, estabilidad térmica S+13 > 40 %, tamaño de partícula 6 ~ 13 mm, preferiblemente 20 ~ 80 mm. ②El método de hidrogenación y licuefacción consiste en mezclar carbón, catalizador y petróleo pesado, destruir la materia orgánica del carbón a alta temperatura y presión y convertirlo en productos líquidos o gaseosos de bajo peso molecular con hidrógeno, que pueden procesarse aún más para obtener combustibles como como gasolina y diesel. Los carbones brutos son principalmente lignito, carbón de llama larga y carbón gaseoso. Se requiere que la hidrogenación de carbono (C/H) del carbón sea <16, la materia volátil sea >35%, el contenido de cenizas (Ag) sea <5% y el contenido de carbono sedoso de la roca de carbón sea <2%.

4. Carbón como combustible

Cualquier tipo de carbón puede utilizarse como combustible para uso industrial y civil. Los diferentes sectores industriales tienen diferentes requisitos de calidad para el carbón utilizado como combustible.

Las locomotoras de vapor tienen mayores requisitos de carbón. Las regulaciones nacionales son: materia volátil (Vr) ≥ 20%, contenido de cenizas (Ag) ≤ 24%, punto de fusión de cenizas (T2) ≥ 1 200°C, contenido de azufre (SgQ) en túneles largos. áreas del grupo de túneles El segmento es ≤1% y el poder calorífico bajo es 2.09312×107～2.51174×107J/kg. Por lo general, las centrales eléctricas deberían intentar utilizar carbón de baja calidad con un contenido de cenizas (Ag) >30%, y algunas calderas grandes pueden utilizar carbón con un contenido de cenizas (Ag) de aproximadamente el 20%. Con el fin de utilizar carbón de alta calidad para el desarrollo de industrias metalúrgicas y químicas, en los últimos años mi país ha avanzado rápidamente en la aplicación de carbón de bajo poder calorífico y de ganga de carbón de baja calidad con un poder calorífico de sólo aproximadamente. También se pueden utilizar 8.372,5 J/kg en fábricas en general, y en algunas centrales eléctricas se ha mezclado con ganga de carbón hasta en un 30%.

El carbón tiene muchos otros usos. Por ejemplo, el lignito y el carbón oxidado pueden producir fertilizantes de ácido húmico; la cera de lignito se puede extraer del lignito para su uso en la industria eléctrica, de impresión, de fundición de precisión, química y otros departamentos, y se puede utilizar antracita de alta calidad para producir carburo de silicio y arena de carbono; , corindón artificial, grafito artificial, electrodos, carburo de calcio y se utilizan para inyección en altos hornos o fundición de combustible. La fibra de carbono hecha de brea de carbón tiene una resistencia a la tracción mil veces mayor que la del acero, es liviana y resistente a altas temperaturas, y es un material importante para el desarrollo de la tecnología espacial; la brea de carbón utilizada también se puede convertir en coque de aguja para producir nuevos electrodos de hornos eléctricos, lo que puede mejorar la eficiencia de producción de la fabricación de acero en hornos eléctricos, etc. En resumen, con el avance continuo de la ciencia y la tecnología modernas, la tecnología de utilización integral del carbón también se está desarrollando rápidamente y el campo de la utilización integral del carbón seguirá expandiéndose.

3. Una breve historia de la minería

(1) Una breve historia de la antigua minería del carbón

mi país es el primer país del mundo en descubrir y utilizar carbón. En 1973, se descubrió una gran cantidad de productos de carbón limpios en la capa inferior del sitio neolítico de Xinle cerca de Beiling, ciudad de Shenyang, provincia de Liaoning. Entre ellos se encuentran: 25 piezas de adornos redondos en forma de burbujas, 6 piezas de adornos en forma de oreja (Wangdang) y 15 piezas de cuentas redondas. También se desenterraron junto con estos productos de carbón 97 piezas de carbón triturado, carbón semiacabado, y bloques de carbón. Estos productos de carbón, identificados por el Instituto de Investigación Científica de la antigua Liaoning Coalfield Geological Exploration Company, "tienen un brillo de grasa débil, una estructura uniforme y se caracterizan por una alta dureza y tenacidad. Son fáciles de encender con una cerilla y emitir". Luz brillante y negra al arder. Las llamas humean y desprenden olor a goma quemada. Análisis industriales y análisis elementales han demostrado que su materia prima es el carbón vela. Esta es la evidencia concluyente más antigua del uso del carbón en el mundo, y también es un testimonio histórico de que nuestro país descubrió y comenzó a utilizar el carbón hace seis o siete mil años.

A mediados de los años 1950 y mediados de los años 1970, los arqueólogos desenterraron tallas de carbón de cuatro tumbas de Zhou occidental en la provincia de Shaanxi. Entre ellas, más de 200 fueron desenterradas en Rujiazhuang, ciudad de Baoji. De esto se puede juzgar que ya en la dinastía Zhou Occidental, el carbón se extraía y utilizaba en Shaanxi, que era el centro político y económico del país en ese momento.

Durante el Período de los Reinos Combatientes, además de seguir utilizando carbón para satisfacer las necesidades diarias, también aparecieron registros sobre el carbón en los escritos de la época. El "Libro de las Montañas y los Mares", una obra geográfica del período anterior a Qin, contiene tres registros sobre Shi Nirvana: uno se encuentra en el libro "Western Mountain Classic", "La montaña donde se encuentra la cama femenina tiene muchos rojos yangs de cobre y muchos Nirvana yin de piedra"; Los dos lugares se encuentran en "Zhongshan Jing", "La cabeza de la montaña Minshan se llama Montaña de Nuji, y hay muchas rocas en ella". "Ciento cincuenta millas al este, está "La Montaña del Viento y la Lluvia tiene mucho oro blanco y muchas rocas". Según la investigación de expertos relevantes, la Montaña de Nubed, la Montaña de Nuji y la Montaña del Viento y la Lluvia están ubicadas respectivamente en las áreas de Fengxiang, Shaanxi, Shuangliu, Shifang, Tongjiang, Nanjiang y Bazhong de Sichuan. Comparando los tiempos antiguos y modernos, el carbón se produjo en los lugares mencionados anteriormente, lo que demuestra que los registros en "El Clásico de las Montañas y los Mares" son básicamente correctos. Al mismo tiempo, también muestra que el carbón en estos lugares se había descubierto en. En ese momento, se habían acumulado algunos conocimientos geológicos preliminares sobre la caza del carbón.

Desde la dinastía Han Occidental hasta las dinastías Wei, Jin, del Sur y del Norte, aparecieron pozos de carbón de cierta escala y la correspondiente tecnología de extracción de carbón. El carbón no sólo se utilizaba para producir combustible, sino también para fundir hierro. No sólo se puede utilizar carbón en bruto, sino que también se le da forma al carbón pulverizado y se procesa en tortas de carbón, aumentando así el valor de uso del carbón. El carbón se produce no sólo en el norte, sino también en el sur. Incluso hay registros de producción de carbón en Xinjiang. Al mismo tiempo, la tecnología de tallado en carbón se había vuelto popular en ese momento.

Desde las dinastías Sui y Tang hasta la dinastía Yuan, el desarrollo del carbón se hizo más común y sus usos se generalizaron. La metalurgia, la cerámica y otras industrias utilizaron el carbón como combustible. y su estatus se volvió cada vez más importante. La atención de la gente al carbón. Una comprensión más profunda. En particular, cabe señalar que el uso de carbón para coquizar comenzó a surgir en la dinastía Tang, y en la dinastía Song, la tecnología de coquización había alcanzado la madurez.

En el otoño de 1978 y el invierno de 1979, el Instituto Arqueológico de Shanxi desenterró una gran cantidad de coque de la tumba de ladrillos de la dinastía Jin en Macun, condado de Jishan, provincia de Shanxi. Solsticio de invierno de 1957 En abril de 1958, el equipo de reliquias culturales de la Oficina Provincial de Cultura de Hebei desenterró tres sitios de hornos de coque de las dinastías Song y Yuan en la ciudad de Yantai, área minera de Fengfeng, Hebei. La aparición del coque y la invención de la tecnología de coquización marcaron que el procesamiento y utilización del carbón han entrado en una nueva etapa.

Desde la dinastía Ming hasta el año 20 del reinado de Daoguang en la dinastía Qing (1840), los gobernantes feudales de esa época prestaron más atención al desarrollo del carbón y tomaron algunas medidas para desarrollar la producción de carbón. La política de gestión minera también experimentó ciertos cambios. Estos cambios son beneficiosos para la industria del carbón, y todos los aspectos de la industria del carbón han logrado mayores avances que antes. Se ha desarrollado tecnología de desarrollo del carbón, formando una antigua ciencia y tecnología del carbón chinas ricas y coloridas. Aunque en aquella época todos eran hornos de carbón manuales, su extracción y utilización eran anteriores a las de otros países. Por lo tanto, antes del siglo XVII, China era un líder mundial en muchos aspectos de la tecnología y la gestión del carbón, de lo que deberíamos estar orgullosos. Sin embargo, el sistema feudal cada vez más decadente y en decadencia finalmente obstaculizó el progreso continuo de la antigua industria del carbón, lo que condujo al nacimiento de modernas minas de carbón en China.

(2) Una breve historia de la minería del carbón moderna

Después de la Guerra del Opio en 1840, China se vio obligada a abrir sus puertas y entró en una sociedad semifeudal y semicolonial. La industria naviera moderna y la industria mecánica comenzaron a aparecer, requerían una gran cantidad de carbón y la antigua producción manual de hornos de carbón estaba lejos de satisfacer las necesidades. Por lo tanto, la facción occidentalizadora de la corte Qing planeó activamente introducir la minería occidental avanzada del carbón. tecnología y equipos, y comenzaron a aparecer modernas minas de carbón. Los principales signos de las minas de carbón modernas son, en primer lugar, el método de gestión capitalista; en segundo lugar, el uso de elevadores, ventiladores y máquinas de drenaje accionados por vapor en los tres eslabones de producción: elevación, ventilación y drenaje. Los demás eslabones de producción todavía dependen del trabajo humano. y fuerza animal. Esta situación técnica duró casi hasta 1949, y aunque hubo cambios, fueron sólo parciales y menores. Ésta es la principal característica técnica que distingue a las minas de carbón modernas de los antiguos hornos de carbón manuales y de las minas mecanizadas modernas.

Las primeras minas de carbón modernas de mi país son la mina de carbón Keelung en Taiwán y la mina de carbón Kaiping en Hebei. La mina de carbón Keelung fue fundada por Shen Baozhen, el gobernador de Liangjiang en la dinastía Qing, quien contrató a ingenieros de carbón británicos. Fue construida en 1876 y se produjo carbón en 1878. La producción anual fue de entre 30.000 y 50.000 toneladas. Gestión y operación, la producción disminuyó gradualmente poco después de su puesta en funcionamiento. En 1884, la guerra chino-francesa, la mina fue bombardeada y la producción se detuvo. La mina de carbón Kaiping fue establecida por Li Hongzhang, el gobernador de Zhili, en 1876. Ordenó a Tang Tingshu y otros que la prepararan y construyeran en 1877. La mina Tangshan se completó en 1881, y más tarde se construyeron las minas Linxi, Xishan y otras. construido en 1894, la producción diaria promedio alcanzó las 1.500 toneladas y la producción diaria máxima alcanzó las 2.000 toneladas. Durante este período, se abrieron sucesivamente 14 minas de carbón modernas de diferentes tamaños y vidas útiles. Eran administradas por el gobierno, administradas conjuntamente por empresarios gubernamentales o administradas por empresarios supervisados ​​por el gobierno, todos los cuales eran capitalistas burocráticos. naturaleza. La mayoría fracasó debido a una mala gestión, falta de fondos y pequeño tamaño.

Después de la guerra chino-japonesa de 1894, el poder nacional de China decayó. Las grandes potencias se aprovecharon de la situación y el capital extranjero invadió en grandes cantidades las minas de carbón de China. En abril de 1898, el "Tratado de Arrendamiento de Jiaoao" firmado entre China y Alemania estipulaba: "Alemania construirá dos ferrocarriles al norte y al sur desde la bahía de Jiaozhou en Shandong. Los empresarios alemanes tendrán derecho a extraer minerales en un radio de treinta millas (15 kilómetros) de cada lado. del ferrocarril." Desde entonces, Gran Bretaña, Rusia, Francia y Japón han obtenido sucesivamente derechos similares. Según estadísticas incompletas, de 1895 a 1912, hubo 42 tratados, acuerdos y contratos (incluidos otros depósitos minerales) que involucraron al imperialismo para apoderarse de los derechos de minería de carbón en China, involucrando a Liaoning, Jilin, Heilongjiang, Yunnan, Guangxi, Sichuan, Anhui y Fujian. , Guizhou, Shandong, Zhejiang, Shanxi, Hebei, Re, Henan, Hubei, Tíbet, Xinjiang y otras 19 provincias. Se abrieron minas de carbón a gran escala como Kaiping, Luanzhou, Jiaozuo, el condado de Meng, la prefectura de Pingding (ahora condado de Pingding), Lu'an, Zezhou, la mina de carbón de la prefectura de Pingyang, el lago Benxi y Lincheng. La producción de las minas de carbón con inversión extranjera representaba el 83,2% de la producción total de las minas de carbón modernas en China en ese momento, controlando básicamente la industria del carbón de China. La agresión imperialista despertó la resistencia del pueblo chino a partir de 1903, se lanzó un movimiento para recuperar los derechos mineros, que alcanzó su punto culminante en 1911. La nobleza y los comerciantes patrióticos de China estaban descontentos con la fuga de ganancias y recaudaron fondos para abrir varias minas de carbón durante la lucha del pueblo por recuperar los derechos minerales. Al ver que las minas de carbón eran rentables, los compradores burocráticos no quisieron perder la oportunidad y probaron todos los medios para abrir minas de carbón. Como resultado, las modernas minas de carbón de China mostraron una tendencia de desarrollo entre 1895 y 1936.

Después del Incidente del "7 de julio" de 1937, los imperialistas japoneses ocuparon la mayoría de las minas de carbón de nuestro país, incluidas las operadas por capital extranjero, y sus métodos de extracción fueron completamente depredadores. De 1931 a 1945, los invasores japoneses ocuparon más de 200 minas de carbón grandes y pequeñas en mi país, saquearon 420 millones de toneladas de carbón y destruyeron innumerables recursos de carbón.

Durante la Guerra Antijaponesa, el Comité de Recursos del Gobierno Nacional administró directamente 29 minas de carbón y también adoptó financiación y otras medidas para fomentar las minas de carbón privadas. Había 59 minas de carbón en funcionamiento, con una producción anual total. de aproximadamente más de 6 millones de toneladas. En las zonas liberadas también se establecieron algunas pequeñas minas de carbón para proporcionar combustible a los soldados y civiles locales. Según las estadísticas de posguerra, hay 473 pequeños hornos de carbón en las zonas fronterizas de Shanxi, Chacha y Hebei, con una producción diaria de carbón de 2.739 toneladas.

Tras la victoria de la Guerra Antijaponesa en 1945, una pequeña parte de las minas de carbón ocupadas por Japón pasaron a manos del Gobierno Popular de las Zonas Liberadas, y la mayoría de ellas fueron asumidas por el Régimen del Kuomintang. En los primeros días de la Guerra de Liberación, debido a la cambiante situación política y militar, algunas minas de carbón cambiaron de dueño varias veces y quedaron en estado de producción suspendida o semisuspendida. Después de 1947, el gobierno nacionalista se derrumbó gradualmente. No fue hasta el nacimiento de la Nueva China en 1949 que estas minas de carbón volvieron gradualmente a manos del gobierno popular, pero habían sufrido graves daños.

(3) Una breve historia de la minería del carbón moderna

Según estadísticas incompletas, cuando se fundó la República Popular China, los gobiernos populares de varias regiones se hicieron cargo de unas 40 minas de carbón. empresas del antiguo Partido Comunista de China, y 200 minas y algunas minas a cielo abierto. Se distribuyen principalmente en las provincias de Shandong y Anhui en el noreste, norte y este de China. Excepto en unos pocos lugares, todos son de pequeña escala, con equipos toscos y tecnología atrasada, junto con los daños de la guerra a largo plazo. con huecos y se encuentran en estado de decadencia y deterioro. Por ejemplo, los 9 pares de pozos de la mina de carbón Shanxi Datong se inundaron y toda la maquinaria y el equipo quedaron destruidos. No había ni una sola superficie de trabajo intacta bajo tierra, ni una fábrica completa en el suelo, ni una sola máquina pudo. operar con normalidad y ni un solo túnel pudo abrirse al tráfico con normalidad. La producción se detuvo por completo; la mina a cielo abierto del oeste y la mina de carbón Longfeng de Liaoning Fushun se han inundado y básicamente han detenido la producción en 11 de las 18 bocas de pozo de Henan. La mina de carbón Jiaozuo ha sido completamente destruida y a 7 solo les quedan torres de perforación y han detenido por completo la producción. Shandong Zibo, Zaozhuang, Shanxi Yangquan. Las minas de carbón más grandes también están en ruinas. La industria minera del carbón en la Nueva China comenzó en un desastre.

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Respuesta: hzj121121 - Juren Nivel 4 3-5 09:52

Evaluación de la respuesta del interrogador:

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Gracias, gané mucho~