Перспективный углеродный восстановитель – высокореакционный нефтяной кокс  

Кукс И.В.1., Горохов А.П 2., Спешилов Е.Г. 3

1 Генеральный директор ОАО «АНХК» НК Роснефть

2 Студент кафедры Химической Технологии Национального Исследовательского Иркутского государственного технического университета.

3 Студент кафедры Химической Технологии Национального Исследовательского Иркутского государственного технического университета.

Правильный выбор и подготовка углеродистого восстановителя во многом определяют технико-экономические показатели производства кремния.

Производство кремния химической чистоты осуществляется методом карботермического восстановления кремния из кремнезема.

                          SiO2 + 2 C            Si + 2 CO        (1817Сº)

В качестве восстановителей используют древесный и каменные угли, а также рядовой электродный нефтяной кокс. Существенным недостатком последнего является его низкая реакционная способность.

Цель заменить более дорогой восстановитель древесный уголь,  на новый высокореакционный нефтяной кокс.

Впервые в практике нефтеперерабатывающей промышленности России в промышленных масштабах получен новый нефтяной кокс специального назначения -высокореакционный нефтяной кокс (ВНК) для использования в цветной металлургии при производстве кристаллического кремния.

Сырьем для получения ВНК использовали модифицированную тяжелую смолу пиролиза ОАО «Ангарского завода полимеров» с коксовым числом = 28-30, а также облагороженные крекинг - остатки, гудроны и смесевые гудроны с различных атмосферно-трубчатых установок Ангарского нефтеперерабатывающего завода.

Этот нефтяной кокс обладает преимуществами над всеми применяющимися до сих пор восстановителями по следующим физико-химическим параметрам:

-низким содержанием золы (до 0,1 %) и ее благоприятным химическим составом;

-оптимальным гранулометрическим составом: фракции - 3-5 мм; 3-8 мм; 8-25 мм;

-слабой склонностью к образованию упорядоченной графитной структуры; достаточной механической прочностью, максимально исключающей содержание мелких фракции (0-3 мм);

-низкой плотностью, обеспечивающей наилучшие разрыхление колошникового слоя шихт;

-высокой реакционной способностью по отношению к газообразному оксиду кремния;

-хорошей термостойкостью, проявляющейся в устойчивости к раздавливанию и истиранию в условиях высоких температур колошника печи;

-постоянством химического состава;

-хорошей газопроницаемостью, способствующей равномерному выделению газов на колошнике печи.

При производстве ВНК впервые в качестве основного компонента использовалась модифицированная тяжелая смола пиролиза.

Высокореакционный нефтяной кокс может быть получен в двух вариантах:

1. Путем рассева нефтекоксовой мелочи с получением промышленных партий фракций 3-5 мм, 3-8 мм и 8-25 мм ( Патент РФ № 2173486);

2.  Брикетированием нефтекоксовой мелочи фракции 0 -3 мм, например, с техническим гидролизным лигнином качестве связующего.

Разработана принципиально новая схема рассева влажного нефтекокса с использованием грохотов-мультивибраторов с резиновым эластичными ситовыми панелями.

Показано, что нефтяной кокс ВНК существенно отличается по своей химической активности от рядовых нефтяных коксов. Имеющиеся различия в УЭС нефтяных коксов должны учитываться при выборе электрических режимов и компоновке состава шихты.

Низкое содержание серы в ВНК позволяет существенно экономить соду в процессе очистки отходящих газов электрометаллургического процесса производства кремния.

Получена более высокая сортность кремния по результатам испытаний, чем в сравниваемый период.

Реальное улучшение показателей процесса предполагает дальнейшее использование ВНК - как эффективного восстановителя при производстве кремния.

Работа проводилась Иркутским государственным техническим университетом, совместно с ОАО «СибВАМИ», а также с ЗАО «Кремний» г. Шелехов. Производство ВНК налажено на установке замедленного коксования в необогреваемых камерах 21/10-ЗМ Ангарского нефтеперерабатывающего завода, НК «Роснефть». Внедрение крупных промышленных партий осуществлено на ЗАО «Кремний» г. Шелехов.

В нашей работе будут соединены три крупные организации: ОАО «АНХК» НК Роснефть, ЗАО «Кремний» ООО «Русал», НИ ИрГТУ и др.

     По сравнению с древесным углем найден хороший восстановитель, а именно ВРНК.

Исходя из экологических соображений древесный уголь отходит на второй план, из за сокращения лесного массива.

Список литературы

1.      Зелъберг Б.И., Черных А.Е., Ёлшин К.С. Шихта для электротермического производства кремния: монография. — Челябинск: Металл, 1994. -320 с.

2.      Кукс И.В. Исследование физико-химических свойств углеродистых восстановителей для вы­плавки кремния. — Иркутск: Вестник ИрГТУ, 2006. — № 4 (28), Т. 2. — 260 с.

3.      Глузман Л.П., Эделъман Н.И. Лабораторный контроль коксохимического производства: Учеб­ное пособие. — М.: Металлургия, 1968. — 328 с.

4.      Кожевников Г.Н., Водопьянов А.Г., Чуфаров Г.И. О взаимодействии моноокиси кремния с углеродом. — Изв. Ан СССР. Металлы. —1972. — №4. — С. 82-85.

5.      Пат. 2173486 РФ, 2003 (Авторы: Кузора И.Е., Дошлов О.И. и др.)