Способ приготовления смеси углей для производства кокса, смесь углей и способ производства кокса

Способ приготовления смеси углей для производства кокса, смесь углей и способ производства кокса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к способу приготовления смесей углей для производства кокса, в частности относится к способу приготовления смеси углей, включающему: регулирование относительной доли угля, содержащегося в смеси углей, путем учета поверхностного натяжения термически обработанного продукта (далее называемого «полукоксом»), полученного путем термической обработки угля, содержащегося в смеси углей. Кроме того, данное изобретение относится к смеси углей, полученной с помощью этого способа приготовления, и к способу производства кокса путем карбонизации указанной смеси углей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Широко известно, что кокс с высокой прочностью является желательным для использования в качестве сырьевого материала в производстве передельного чугуна в доменной печи. Кокс с низкой прочностью разрушался бы в доменной печи и ухудшал газопроницаемость доменной печи, что приводит к нестабильному производству передельного чугуна.

В случае производства кокса для производства чугуна путем карбонизации угля в коксовой печи с горизонтальной камерой, на прочность производимого кокса влияют условия, такие как способ выбора угля для производства кокса, способ приготовления, условия карбонизации, условия тушения, условия последующей обработки. Среди этих условий условия, относящиеся к установкам или эксплуатации, являются ограниченными из-за оборудования, и трудно значительно изменить эти условия. Следовательно, выбор угля для производства кокса признается как наиболее важный фактор в управлении свойствами кокса.

Известны разнообразные способы для смешивания углей для производства кокса с желаемой прочностью, включая способ, описанный в Непатентной литературе 1. Любой из этих способов содержит протезирование прочности произведенного кокса на основании свойств углей, подлежащих смешиванию, и определение смеси углей для обеспечения высокой прочности.

Однако известно, что традиционные способы определения смеси углей обеспечивают неточную оценку прочности кокса. В этом случае можно понять влияние эффекта, носящего название «совместимость между углями». Понятие «совместимость между углями» относится к взаимодействию между множеством углей в угольной шихте. Известно, что аддитивность не соблюдается между прочностью кокса, полученного из каждого угля в смеси углей, и прочностью кокса, полученного из смеси углей, по причине совместимости между углями, описанной, например, в Патентной литературе 1 и Непатентной литературе 2. Если механизм, создающий эффект «совместимости», является ясным, то кокс с высокой прочностью можно производить, используя комбинацию совместимых углей. Однако традиционные методы не разъяснили, что именно создает эффект «совместимости». Не известно то, какую смесь углей следует подавать, чтобы достичь сочетания совместимых углей, или каким образом получить такую смесь углей.

Перечень цитируемых документов

Патентная литература

Патентная литература 1: Публикация японской нерассмотренной патентной заявки №9-255966

Непатентная литература

Непатентная литература 1: Миязу, Окуяма, Сузуки, Фукуяма и Мори, Технический отчет компании "Nippon Kokan", том 67, стр.1 (1975).

Непатентная литература 2: Сакамото и Игава, CAMP-ISIJ, том 11, стр.698 (1998)

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

Существует большая неопределенность относительно совместимости углей, как описано выше. В этом отношении цель данного изобретения - обеспечить способ приготовления смеси углей, используемой для производства кокса с желаемой прочностью, путем учета совместимости между углями для производства кокса. Кроме того, цель данного изобретения - обеспечить смесь углей, полученную с помощью этого способа приготовления, и способ производства кокса путем карбонизации этой смеси углей.

Решение проблемы

Чтобы решить вышеупомянутые проблемы, изобретатели исследовали разнообразные способы путем учета поверхностного натяжения угля, которое не учитывалась в традиционных методах производства кокса, или поверхностного натяжения полукокса, полученного путем термической обработки угля. В результате этого изобретатели обнаружили, что эффект совместимости между углями можно желательным образом создать, используя разницу в поверхностном натяжении между полукоксами, полученными из множества углей. Вдобавок, изобретатели нашли способ для регулирования поверхностного натяжения полукокса до желаемой величины и способ для выбора желаемой величины для осуществления данного изобретения.

Объем данного изобретения для решения вышеуказанных проблем описан ниже.

(1) Способ приготовления смеси углей для производства кокса, причем указанная смесь углей содержит два или большее число типов углей с различными поверхностными натяжениями, и указанная смесь углей используется в качестве по меньшей мере одной части угольной шихты для производства кокса,

при этом указанный способ включает в себя:

регулирование относительной доли (коэффициента смешения) каждого из углей, используя поверхностное натяжение смеси полукоксов, полученной из указанной смеси углей, в качестве показателя.

(2) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (1), поверхностное натяжение смеси полукоксов представляет собой величину, которую определяют путем вычисления средневзвешенного значения поверхностных натяжений двух или большего числа типов полукоксов, используя относительные доли углей в смеси углей в качестве весов, причем указанные два или большее число типов полукоксов получают путем термической обработки углей, содержащихся в указанной смеси углей.

(3) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (1) или (2), относительную долю каждого угля, содержащегося в указанной смеси углей, регулируют таким образом, чтобы поверхностное натяжение смеси полукоксов находилось в диапазоне ±1,5 мН/м от поверхностного натяжения полукокса, полученного путем термической обработки остальной части угольной шихты, исключая указанную смесь углей.

(4) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (3), поверхностное натяжение полукокса, полученного путем термической обработки остальной части угольной шихты, представляет собой величину, которую определяют путем вычисления средневзвешенного значения поверхностных натяжений полукоксов, полученных путем термической обработки по меньшей мере двух типов углей, содержащихся в остальной части угольной шихты, используя относительные доли по меньшей мере двух типов углей, содержащихся в остальной части угольной шихты, в качестве весов.

(5) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (3), поверхностное натяжение полукокса, полученного путем термической обработки остальной части угольной шихты, представляет собой поверхностное натяжение полукокса, полученного путем термической обработки одного типа угля из по меньшей мере одного типа угля, содержащегося в остальной части угольной шихты, причем содержание указанного одного типа угля является наивысшим.

(6) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (3), поверхностное натяжение полукокса, полученного путем термической обработки остальной части угольной шихты, представляет собой величину, которую определяют путем вычисления средневзвешенного значения поверхностных натяжений множества типов полукоксов, используя относительные доли множества типов полукоксов в качестве весов, причем множество типов полукоксов получают путем термической обработки множества типов углей, содержащихся в остальной части угольной шихты, причем сумма массовых содержаний указанного множества типов углей составляет 50% по массе или более.

(7) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (1) или (2), относительную долю каждого угля в указанной смеси углей регулируют таким образом, чтобы смесь полукоксов имела такое поверхностное натяжение, чтобы натяжение на границе раздела между указанной смесью полукоксов и полукоксом, полученным путем термической обработки одного типа угля из по меньшей мере одного типа угля, содержащегося в остальной части угольной шихты, исключая указанную смесь углей, для производства кокса, причем массовое содержание указанного одного типа угля составляет 50% по массе или более, составляло 0,03 мН/м или менее.

(8) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (7), натяжение на границе раздела вычисляется с помощью Уравнения (2)

где γ_A - поверхностное натяжение полукокса, полученного путем термической обработки указанного одного типа угля, γ_B - поверхностное натяжение смеси полукоксов, γ_AB - это натяжение на границе раздела и ϕ - коэффициент взаимодействия.

(9) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п.(7), натяжение на границе раздела вычисляется с помощью уравнения (3)

где γ_A - поверхностное натяжение полукокса, полученного путем термической обработки указанного одного типа угля, γ_B - поверхностное натяжение смеси полукоксов, γ_AB - натяжение на границе раздела и β - константа.

(10) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (1) или (2), относительную долю каждого угля в указанной смеси углей регулируют таким образом, чтобы смесь полукоксов имела такое поверхностное натяжение, чтобы натяжение на границе раздела между указанной смесью полукоксов и множеством типов полукоксов, полученных путем термической обработки множества типов углей в остальной части угольной шихты, исключая указанную смесь углей, для производства кокса, причем сумма массовых долей множества типов углей составляет 50% по массе или более, составляло 0,03 мН/м или менее.

(11) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (10), натяжение на границе раздела вычисляется с помощью уравнения (2),

где γ_A - поверхностное натяжение множества типов полукоксов, γ_B - поверхностное натяжение смеси полукоксов, γ_AB - натяжение на границе раздела и ϕ - коэффициент взаимодействия.

(12) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в п. (10), натяжение на границе раздела вычисляется с помощью уравнения (3),

где γ_A - поверхностное натяжение множества типов полукоксов, γ_B - поверхностное натяжение смеси полукоксов, γ_AB - натяжение на границе раздела и β - константа.

(13) Способ приготовления смеси углей для производства кокса, причем указанная смесь углей содержит один или большее число типов углей, и указанная смесь углей используется в качестве по меньшей мере одной части угольной шихты для производства кокса, при этом указанный способ включает в себя:

- определение относительной доли указанной смеси углей в указанной угольной шихте заранее в случае использования смеси углей, представляющей собой часть угольной шихты,

- определение типа и относительной доли угля, содержащегося в остальной части угольной шихты, исключая указанную смесь углей, и

- регулирование относительной доли каждого угля в указанной смеси углей таким образом, чтобы натяжение (γ_blend) на границе раздела полукокса, полученного путем термической обработки указанной угольной шихты, составляло 0,03 мН/м или менее.

(14) В способе приготовления смеси углей для производства кокса, указанном в любом из пп. (1)-(13), натяжение на границе раздела определяют методом пленочной флотации.

(15) Смесь углей, полученная с помощью способа приготовления, указанного в любом из пп. (1)-(14).

(16) Способ производства кокса, включающий приготовление угольной шихты, содержащей смесь углей, указанную в п. (15), и карбонизацию указанной угольной шихты.

Данное изобретение основано на том факте, что поверхностное натяжение смеси полукоксов, полученной путем термической обработки смеси углей, содержащей два или большее число типов углей, указывает на совместимость между углями, и оно было совершено на основании способа приготовления смеси углей, использующего его поверхностное натяжение в качестве показателя.

ВЫГОДНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение может обеспечить смесь углей, которая является предпочтительным сырьевым материалом для производства кокса с желаемой прочностью. Вдобавок, может быть приготовлена смесь углей, предпочтительно используемая в качестве по меньшей мере одной части сырьевого материала для производства кокса.

Кроме того, данное изобретение имеет эффект, заключающийся в том, что в случае использования смеси углей, содержащей множество углей, в качестве части угольной шихты для производства кокса, даже когда свойства угля, содержащегося в остальной части угольной шихты, исключая указанную смесь углей, не все являются ясными, относительные доли углей в указанной смеси углей можно регулировать для того, чтобы производить кокс с желаемой прочностью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показан график, показывающий зависимость между разницей в поверхностном натяжении и прочностью произведенного кокса.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретатели предположили, что явление адгезии угля влияет на совместимость между углями и прочность кокса, и исследовали факторы, относящиеся к адгезии угля, на основании этого предположения. В результате этого изобретатели обнаружили, что возможно регулировать силу адгезии смеси углей путем регулирования относительной доли углей, используя поверхностное натяжение смеси полукоксов, полученной из смеси углей, в качестве показателя. В частности, изобретатели обнаружили, что в случае использования указанной смеси полукоксов в качестве части угольной шихты для производства кокса, прочность адгезии между углями может быть увеличена путем регулирования относительной доли каждого угля в указанной смеси углей таким образом, чтобы поверхностное натяжение указанной смеси полукоксов попадало в конкретный диапазон от поверхностного натяжения полукокса, полученного из угля, содержащегося в остальной части указанной угольной шихты, исключая указанную смесь углей.

Вышеуказанное открытие подробно описано ниже. В общем случае известно, что когда два вещества с различными поверхностными натяжениями прилипают друг к другу, чем меньше разница в поверхностном натяжении между ними, тем более высокой является прочность адгезии между ними. В процессе коксования уголь расплавляется в результате нагрева и затем затвердевает, посредством чего образуется кокс. В этом процессе необходимо, чтобы различные угли прилипали друг к другу для образования прочной структуры кокса. В традиционной идее прочная структура кокса, вероятно, формируется путем сплавления углей, и пластические свойства (например, максимальная текучесть по Гизелеру MF) угля, вероятно, играют важную роль.

В отличие от этой идеи, изобретатели экспериментально подтвердили зависимость между разницей в поверхностном натяжении между полукоксами, полученными путем термической обработки различных углей, и прочностью кокса. Вдобавок, поскольку натяжение на границе раздела между прилипающими друг к другу веществами выражается разницей в поверхностном натяжении между ними, изобретатели экспериментально подтвердили величины натяжения на границе раздела и прочности кокса.

В случае исследования вышеупомянутого явления адгезии, вероятно, является предпочтительным, чтобы поверхностное натяжение пластичного угля определяли при температурах от 350°C до 800°C, при которых угли фактически начинают становиться пластичными и прилипают друг к другу для образования твердых веществ, тем самым осуществляя коксование, и чтобы использовали указанную величину поверхностного натяжения. Однако способ измерения поверхностного натяжения в таком высоком температурном диапазоне не был известен. Следовательно, изобретатели исследовали различные способы. В результате этого изобретатели обнаружили, что поверхностное натяжение угля в пластичном состоянии может быть оценено путем измерения поверхностного натяжения полукокса, который карбонизирован путем нагрева угля до температуры, при которой уголь становится пластичным, с последующим охлаждением.

На основании идеи, что поверхностное натяжение влияет на адгезию между частицами угля, вероятно, подходящим является, чтобы температура нагрева углей находилась в диапазоне температур вплоть до температуры коксования, при которой угли начинают становиться пластичными и прилипают друг к другу для образования твердых веществ, тем самым осуществляя коксование, т.е. от температуры 350°C, при которой угли начинают становиться пластичными, до температуры 800°C, при которой завершается коксование. Однако в температурном диапазоне от 350°C до 800°C температура, которая особенно способствует адгезии, составляет от 350°C до 550°C, при которой угли становятся пластичными. Адгезионная структура вероятно образуется при приблизительно 500°C, в частности в диапазоне от 480°C до 520°C. В частности, нагрев предпочтительно выполняют в атмосфере инертного газа (например, азота, аргона, гелия или т.п.), который химически не реагирует с углями.

Охлаждение предпочтительно выполняют в атмосфере инертного газа, не вступающего в реакцию с образцом. Вдобавок, при охлаждении карбонизированных углей тушение предпочтительно выполняют при скорости охлаждения 10°C/сек или более. Причина для тушения заключается в том, что молекулярная структура поддерживается в пластичном состоянии. Скорость охлаждения 10°C/сек или более необходима, потому что молекулярная структура, вероятно, не изменяется. В качестве способа тушения известен способ, использующий жидкий азот, воду со льдом, воду, инертный газ, такой как газообразный азот, или т.п. Тушение предпочтительно выполняют, используя жидкий азот. Это объясняется тем, что охлаждение газом занимает длительное время для охлаждения внутренней части образца и вызывает распределение интенсивности охлаждения, а охлаждение ледяной водой или водяное охлаждение влияет на измерение поверхностного натяжения из-за адгезии влаги.

То есть в данном изобретении операции термической обработки угля являются такими, как описано ниже.

(a) Уголь измельчают. С точки зрения приготовления однородного образца из угля, неравномерного по структуре, свойствам или т.п., уголь предпочтительно измельчают до размера частиц 250 мкм или менее, как указано в приблизительном анализе угля, описанном в стандарте JIS M 8812, и более предпочтительно 200 мкм или менее.

(b) Уголь, измельченный в Операции (а), нагревают при подходящей скорости нагрева в отсутствие воздуха или в инертном газе. Уголь может быть нагрет до температуры в диапазоне от 350°C до 800°C, как описано выше. Скорость его нагрева наиболее предпочтительно определяют в зависимости от скорости нагрева, используемой при производстве кокса в коксовой печи.

(c) Уголь, нагретый в Операции (b), охлаждают. При этом охлаждении тушение предпочтительно выполняют с помощью вышеупомянутого способа.

Способ измерения поверхностного натяжения вещества описан ниже. В качестве способа измерения поверхностного натяжения известны следующие способы: метод лежащей капли, метод измерения капиллярного поднятия, метод измерения максимального давления пузырьков, метод измерения по массе капли, метод висячей капли, метод отрыва кольца, метод Вилхелми, метод наступающего/отступающего угла контакта, метод качающейся пластины и т.п.. Поскольку уголь состоит из различных молекулярных структур и можно понять, что его поверхностное натяжение не является равномерным, можно использовать способ, способный оценивать распределение поверхностного натяжения, например, способ пленочной флотации (см. Д.У. Фьюрштеная, Международный журнал обработки минералов, 20 (1987), 153). Этот способ может быть в равной мере применен к углю и полукоксу, полученному из этого угля, и может оценивать распределение поверхностного натяжения, используя измельченный образец. Средняя величина распределения полученных поверхностных натяжений может быть рассмотрено как типичное поверхностное натяжение образца. В случае использования полукокса в качестве образца, температуру термической обработки в течение нагрева угля предпочтительно устанавливают согласно диапазону температур термопластичного состояния угля.

Измерение поверхностного натяжения с помощью метода пленочной флотации предпочтительно выполняют, как описано ниже. Поскольку поверхностное натяжение угля в пластичном состоянии распределено в диапазоне от 20 мН/м до 73 мН/м, жидкость с поверхностным натяжением в этом диапазоне можно использовать в методе пленочной флотации. К примеру, органические растворители, такие как этанол, метанол, пропанол, трет-бутанол и ацетон, можно использовать для приготовления жидкостей с поверхностным натяжением, составляющим от 20 мН/м до 73 мН/м, из водных растворов этих органических растворителей. Размер частиц образца, измеряемого для получения поверхностного натяжения, является следующим: образец предпочтительно размалывают до размера частиц от 53 мкм до 150 мкм, потому что поверхностное натяжение предпочтительно измеряют при угле контакта, по существу равном 0°, на основании принципов измерения, размер частиц размолотого образца является предпочтительно малым, поскольку угол контакта возрастает при увеличении размера частиц, и частицы образца, по всей вероятности, будут агрегироваться, когда размер частиц составляет менее 53 мкм. Частицы образца погружают в жидкости с различными поверхностными натяжениями, массовый процент частиц образца, суспендированных в каждой жидкости, определяют, и результаты отображают на кривой распределения частоты, посредством чего может быть получено распределение поверхностного натяжения.

Пример способа приготовления полукокса, используемого в качестве образца для метода пленочной флотации, описан ниже.

1. Уголь размалывают до размера частиц 200 мкм или менее и затем нагревают до температуры 500°C со скоростью 3°C/мин в атмосфере инертного газа (операция карбонизации). Скорость нагрева составляет 3°C/мин, потому что скорость нагрева кокса, производимого в коксовой печи, составляет приблизительно 3°C/мин.

2. Нагретый уголь тушат жидким азотом (операция охлаждения).

3. Потушенный уголь дополнительно размалывают до размера частиц 150 мкм или менее и затем высушивают при температуре 120°C в течение 2 часов в потоке сухого инертного газа (операция сушки). В частности, способ сушки может представлять собой любой способ, способный удалять влагу, прикрепленную к поверхности. К примеру, способ нагрева до температуры от 100°C до 200°C в инертном газе, таком как азот или аргон, вакуумная сушка, способ высушивания при пониженном давлении и т.п. могут использоваться. В частности, сухой инертный газ может быть получен путем подачи газа через плотный слой (насадку) из влагопоглощающего вещества, такого как силикагель.

В качестве показателя поверхностного натяжения можно использовать среднюю величину распределения поверхностного натяжения, полученную, как описано выше, и среднеквадратичное отклонение распределения поверхностного натяжения, пиковая величина поверхностного натяжения распределения поверхностного натяжения, максимальное поверхностное натяжение и минимальное поверхностное натяжение распределения поверхностного натяжения, распределительная функция распределения поверхностного натяжения и т.п.могут также использоваться. В данном изобретении поверхностное натяжение угля или полукокса относится к средней величине распределения поверхностного натяжения. Средняя величина (средняя величина γ: γ_аvе) распределения поверхностного натяжения описывается приведенным ниже уравнением.

В уравнении (1) γ - поверхностное натяжение, и f(γ) - частота распределения поверхностного натяжения.

В случае непосредственного использования угля в качестве образца для метода пленочной флотации, уголь, не подвергаемый операции карбонизации 1. или операции охлаждения 2., но подвергаемый операции сушки 3., может использоваться в качестве образца.

В результате измерения поверхностного натяжения угля и полукокса с помощью вышеупомянутого способа измерения и выполнения интенсивных исследований, изобретатели обнаружили, что чем меньше натяжение на границе раздела между углями или полукоксами, смешанными в угольной шихте для производства кокса, т.е. чем меньше разница в поверхностном натяжении между ними, тем выше, как правило, прочность кокса. На основании этого предполагается, что угли (полукоксы) с близкими величинами поверхностного натяжения предпочтительно используются в качестве сырьевых материалов для кокса, так чтобы натяжение на границе раздела между различными углями понижалось (разница в поверхностном натяжении между ними снижается). Изобретатели считали, что если выбрать преимущественный сорт из данных сортов (типов) угля на основании этого предположения и регулировать поверхностное натяжение выбранного угля или полукокса, полученного из этого угля, то может быть получен кокс с более высокой прочностью, вместо выбора угля для производства кокса только из сортов или типов, предлагаемых поставщиками угля, без учета эффекта поверхностного натяжения.

Следовательно, изобретатели исследовали средства для регулирования поверхностного натяжения полукокса и угля, поставляемого поставщиками угля. В процессе этого исследования изобретатели сосредоточили внимание на том факте, что поставляемый уголь рассматривают как один сорт или тип угля, однако он на самом деле представляет собой смесь углей, произведенных из множества угольных пластов, и исследовали поверхностное натяжение полукоксов, полученных путем термической обработки углей, произведенных из множества угольных пластов. В результате этого изобретатели обнаружили, что даже аналогичные сорта углей, произведенных из одной шахты, являются существенно различными в отношении поверхностного натяжения во многих случаях. Это показывает, что уголь, который рассматривали и обрабатывали как один сорт или тип угля, представляет собой смесь продуктов из угольных пластов, имеющих аналогичные свойства в отношении традиционных показателей оценки сорта (категория угля, текучесть, состав и т.п.), и однако включает в себя угли, далеко не аналогичные по качеству в отношении показателя, которым является поверхностное натяжение, которое ранее не учитывали. Стало ясно, что если поверхностное натяжение полукокса, полученного из угля из каждого угольного пласта угольной шахты, измеряют на основании этого факта и определяют его относительную долю, то поверхностное натяжение полукокса, полученного из одного сорта или типа угля, можно регулировать с поддержанием традиционных показателей сорта. В частности, стало ясно, что поверхностное натяжение угля коррелирует с прочностью кокса. Однако, поскольку стало ясно, что скорее поверхностное натяжение полукокса, а не поверхностное натяжение угля коррелирует с прочностью кокса, то в данном изобретении для оценки прочности кокса используется поверхностное натяжение полукокса, а не поверхностное натяжение угля.

В случае приготовления смеси углей, в способе регулирования относительной доли углей, использующем поверхностное натяжение смеси полукоксов, полученной из указанной смеси углей, в качестве показателя, например, величина, определяемая вычислением средневзвешенного значения поверхностных натяжений двух или большего числа типов полукоксов, получаемых путем термической обработки углей, составляющих указанную смесь углей, может использоваться как поверхностное натяжение указанной смеси полукоксов.

Способ регулирования относительной доли углей в смеси углей на основании величины, определенной путем вычисления средневзвешенного значения, является, например, таким, как описано ниже.

1. Определим, например, смесь углей, которая должна состоять из угля А и угля В. Предположим, что смесь углей приготовлена путем смешивания угля А и угля В. Предположим, что поверхностное натяжение полукокса, полученного из угля А, который получен из угольного разреза, составляет а, и поверхностное натяжение полукокса, полученного из угля В, который получен из другого угольного разреза, составляет b.

2. Предположим величины относительных долей угля А и угля В в предполагаемой смеси углей.

3. Определим средневзвешенную по массе величину поверхностных натяжений полукокса А, полученного путем термической обработки угля А, и полукокса В, полученного путем термической обработки угля В, используя предполагаемые относительные доли в качестве весов. К примеру, в случае смеси углей, приготовленной путем смешивания равных количеств угля А и угля В, средневзвешенная по массе величина поверхностного натяжения, полученная из них, составляет (а+b)/2.

4. Предположим, что величина, определенная в п. 3, представляет собой поверхностное натяжение смеси полукоксов, поскольку эта величина по существу равна поверхностному натяжению смеси полукоксов. Относительные доли углей, полученных из угольных разрезов, могут быть определены, используя поверхностное натяжение смеси полукоксов в качестве показателя. Т.е. в случае приготовления смеси углей относительную долю каждого угля в смеси углей можно регулировать.

Коэффициент смешения (относительную долю) можно регулировать путем фактического измерения поверхностного натяжения смеси полукоксов, полученной путем термической обработки смеси углей, как требуется. Поверхностное натяжение смеси полукоксов определяют как средневзвешенное значение поверхностных натяжений полукоксов, полученных из углей, используя относительные доли углей в смеси углей в качестве весов, или определяют путем фактического измерения поверхностного натяжения смеси полукоксов, полученной из смеси углей.

В данном изобретении сорт угля определен как единица угля, управляемая как одна партия, для производства кокса. Выражение «управляемая как одна партия» включает в себя случай, в котором типичные аналитические величины образца из партии используют для выражения свойств всей партии, случай размещения одной партии на угольном дворе, случай укладки одной партии в угольный бункер, случай обращения с одной партией или сортом в договоре на закупку, и т.п. В данном изобретении термин «смесь углей» относится к смеси углей, приготовленной путем смешивания двух или большего числа типов углей с различными поверхностными натяжениями. К примеру, смесь углей, приготовленная путем смешивания двух или большего числа типов углей, полученных из разных угольных пластов, может, возможно, рассматриваться и обрабатываться как один сорт угля, или смесь углей может быть приготовлена путем смешивания нескольких сортов углей. Кроме того, в данном изобретении термин «смесь полукоксов» относится к полукоксу, полученному путем термической обработки смеси углей. В частности, в данном изобретении смесь углей может быть приготовлена на стадии перед подачей угля на установку производства кокса. Если смесь углей с заранее заданным качеством приготавливают до подачи на установку производства кокса, например, в угольной шахте или при подаче с подающей площадки, то нагрузки управления смешиванием, транспортировки и хранения уменьшаются.

Следующий способ описан подробно ниже: способ регулирования относительной доли каждого угля в смеси углей в случае использования указанной смеси углей для угольной шихты путем учета поверхностного натяжения смеси полукоксов, которую регулируют, как описано выше, в качестве показателя. В частности, чтобы получить поверхностное натяжение смеси полукоксов, предпочтительно используют поверхностные натяжения полукоксов, полученных путем термической обработки всех углей, и смеси углей при одинаковых условиях термической обработки. Здесь термин «одинаковые условия термической обработки» означает, что температура, время, атмосфера и т.п.являются одинаковыми. В отношении температур, могут использоваться характеристические температуры (например, температура максимальной текучести и температура отверждения) пластичности. В данном изобретении величина, которую необходимо взять в качестве поверхностного натяжения смеси углей или смеси полукоксов, находится в диапазоне от 20 мН/м до 60 мН/м.

В случае использования смеси углей в качестве по меньшей мере одной части угольной шихты для производства кокса, заданное значение, которое необходимо взять в качестве поверхностного натяжения А смеси полукоксов, полученной из указанной смеси углей, определяют в зависимости от угля, содержащегося в остальной части угольной шихты, исключая указанную смесь углей в угольной шихте, когда приготавливают угольную шихту для производства кокса. То есть, предпочтительно, чтобы определяли по меньшей мере один тип угля, содержащийся в остальной части угольной шихты, измеряли поверхностное натяжение В полукокса, полученного из указанного угля, содержащегося в остальной части угольной шихты, и относительную долю каждого угля, содержащегося в указанной смеси углей, регулировали таким образом, чтобы поверхностное натяжение А попадало в диапазон ±1,5 мН/м от поверхностного натяжения В. В частности, в случае, в котором указанная смесь углей содержится в угольной шихте в виде по меньшей мере одной части угольной шихты, содержание указанной смеси углей в угольной шихте составляет от 2,0% до 98,0% по массе. Когда содержание указанной смеси углей в угольной шихте составляет от 2,0% до 98,0% по массе, взаимодействие между указанной смесью углей и остальной частью угольной шихты влияет на прочность кокса. Следовательно, данное изобретение имеет смысл в том, что прочность кокса поддерживается путем поддержания разницы между поверхностным натяжением А и поверхностным натяжением В в заранее заданном диапазоне.

Изобретатели исследовали различные шихты. В результате этого, было выявлено, что когда разница между поверхностным натяжением А и поверхностным натяжением В составляет более 1,5 мН/м, прочность произведенного кокса значительно снижается. Заданная величина поверхностного натяжения А смеси полукоксов основана на этом осознании. Регулирование поверхностного натяжения А, чтобы оно было близко к поверхностному натяжению В, позволяет коксу иметь повышенную прочность по сравнению с коксом, полученным в случае, в котором поверхностное натяжение А не является близким к поверхностному натяжению В. Это является предпочтительным для сырьевых материалов, предназначенных для производства кокса.

Здесь поверхностное натяжение А или В может представлять собой величину, которую определяют путем вычисления средневзвешенного значения поверхностных натяжений полукоксов, полученных из двух или большего числа типов углей, образующих смесь углей или остальную часть угольной шихты, используя относительную долю каждого угля в качестве веса, или может представлять собой поверхностное натяжение, полученное путем измерения полукокса, полученного путем термической обработки указанной смеси углей или остальной части угольной шихты. Кроме того, в частности, в случае, когда относительные доли углей близки друг к другу, простое среднее значение можно использовать в качестве показателя, вдобавок к средневзвешенному значению.

В случае приготовления полукокса из смеси углей или остальной части угольной шихты и фактического измерения его поверхностного натяжения, поверхностное натяжение полукокса необходимом измерять при каждом изменении относительной доли угля в смеси углей или остальной части угольной шихты. С другой стороны, в случае регулирования относительной доли угля, используя величину, определенную путем вычисления средневзвешенного значения, в качестве показателя, как описано выше, полукоксы, полученные из углей, образующих смесь углей или остальную часть угольной шихты, измеряют для п