Kas toorkoksi niiskust tuleb enne kaltsineerimist sundkuivatada?

Üldiselt on vaja toorkoksi niiskust enne kaltsineerimist sundkuivatada, eriti järgmistel juhtudel, kui kuivatamine on oluline protsess:

I. Niiskuse negatiivne mõju kaltsineerimisprotsessile

1. Lenduvate ainete heitkoguste efektiivsuse mõjutamine

Kui toorkoks (näiteks naftakoks ja antratsiit) sisaldab liiga palju niiskust, siis vee aurustumine kulutab suures koguses soojust, mis põhjustab kaltsineerimisahjus algstaadiumis temperatuuri kõikumisi. See mõjutab lenduvate ainete (näiteks väävli- ja vesinikühendite) stabiilset eraldumist. Näiteks naftakoks eraldub niiskust peamiselt alla 200 °C. Kui niiskust täielikult ei eemaldata, võib lenduvate ainete eraldumise etapp (500–700 °C) ebapiisava temperatuuri tõttu edasi lükkuda, mille tulemuseks on tooraine ebaühtlane kokkutõmbumine ja toote pragunemise suurenenud oht.

2. Toorainete füüsikaliste omaduste vähendamine

Niiskus vähendab tooraine osakeste vahelist sidusust, muutes eeltöötlemistoimingud, nagu purustamine, sõelumine ja jahvatamine, keeruliseks. Näiteks naftakoks, mille niiskusesisaldus on üle 10%, ummistab purustamise ajal seadmeid ja annab pärast jahvatamist ebaühtlase osakeste suuruse, mis mõjutab järgnevate segamis- ja vormimisprotsesside kvaliteeti.

3. Energiatarbimise ja -kulude suurenemine

Niiskuse aurustumine nõuab täiendavat soojust. Kui eelkuivatamist ei toimu, peab kaltsineerimisahi temperatuuri hoidmiseks tarbima rohkem kütust. Näiteks naftakoksi puhul võib niiskusesisalduse vähendamine 1% võrra säästa umbes 20 kilodžauli soojusenergia kilogrammi kohta ja kuivatamine võib oluliselt vähendada tootmiskulusid.

II. Kaltsineerimise kvaliteedi parandamine kuivatamise teel

1. Toormaterjalide tiheduse ja tugevuse parandamine

Pärast kuivatamist langeb tooraine niiskusesisaldus alla 0,3%. Kaltsineerimise ajal on lenduvate ainete eraldumine põhjalikum ja tooraine mahukahanemine on ühtlane. Tooraine tegelik tihedus (nt naftakoksi puhul suureneb see 1,42–1,61 g/cm³-lt 2,00–2,12 g/cm³-ni) ja mehaaniline tugevus paranevad oluliselt, vähendades toodete sekundaarset kahanemist küpsetamisetapis.

2. Juhtivuse ja oksüdatsioonikindluse suurendamine

Kaltsineerimise käigus toimub tooraine molekulaarstruktuuri ümberkorraldus ja eritakistus väheneb (nt naftakoksi eritakistus väheneb kaltsineerimistemperatuuri tõustes), mis parandab juhtivust. Samal ajal ladestub osakeste pinnale pürolüütilise süsiniku kile, mis suurendab oksüdatsioonikindlust ja pikendab toodete kasutusiga.

3. Protsessi stabiilsuse optimeerimine

Kuivatatud tooraine tasakaalustatud niiskusesisaldusega aitab vältida suuri temperatuurikõikumisi kaltsineerimisahjus ja vähendada seadmete termilise pinge kahjustusi. Näiteks kontrollides koksiahju siseneva söe niiskusesisaldust alla 3%, saavad koksitehased pikendada koksiahjude eluiga enam kui 10 aasta võrra ja vähendada koksiahju kambri seinte deformatsioonikiirust 90%.

III. Kuivatamisprotsessi praktilised nõuded

1. Temperatuuri ja aja reguleerimine

Kuivamistemperatuur on tavaliselt vahemikus 110–130 °C ja aega tuleb kohandada vastavalt tooraine osakeste suurusele ja esialgsele niiskusesisaldusele. Näiteks naftakoks, mille osakeste suurus on alla 3 mm, vajab ühtlase niiskuse aurustumise tagamiseks umbes 2–4 tundi kuivatamist.

2. Varustuse valik

Levinud kuivatusseadmete hulka kuuluvad pöördahjud ja trummelkuivatid. Pöördahjud saavutavad tõhusa kuivatamise vastuvoolukütte abil, trummelkuivatid aga vähendavad materjali kleepumist ja parandavad kuivatamise efektiivsust sisemiste juhtplaatide ja puhastusseadmete abil.

3. Keskkonna- ja ohutusmeetmed

Kuivatussüsteem peaks olema varustatud tolmu eemaldamise seadmetega (näiteks tsüklontolmukoguja + märgtolmukoguja), et vähendada heitgaaside tolmu ja saavutada tolmu eemaldamise efektiivsus kuni 99% või rohkem. Samal ajal kasutab põlemissüsteem gaasipõletit, mis on lihtne kasutada ja usaldusväärne.