In genere, è necessario essiccare forzatamente l'umidità presente nel coke grezzo prima della calcinazione, soprattutto nei seguenti casi in cui l'essiccazione è un processo essenziale:
I. Impatti negativi dell'umidità sul processo di calcinazione
1. Fattori che influenzano l'efficienza dello scarico di sostanze volatili
Quando il coke grezzo (come il coke di petrolio e l'antracite) contiene un eccesso di umidità, l'evaporazione dell'acqua consuma una grande quantità di calore, causando fluttuazioni di temperatura nel forno di calcinazione durante la fase iniziale. Ciò influisce sullo scarico stabile delle sostanze volatili (come i composti di zolfo e idrogeno). Ad esempio, il coke di petrolio rilascia umidità principalmente al di sotto dei 200 °C. Se l'umidità non viene completamente rimossa, la fase di scarico delle sostanze volatili (500-700 °C) può essere ritardata a causa di una temperatura insufficiente, con conseguente contrazione non uniforme della materia prima e un aumento del rischio di fessurazione del prodotto.
2. Riduzione delle proprietà fisiche delle materie prime
L'umidità riduce la coesione tra le particelle della materia prima, rendendo difficili le operazioni di pre-lavorazione come la frantumazione, la vagliatura e la macinazione. Ad esempio, il coke di petrolio con un contenuto di umidità superiore al 10% tende a intasare le apparecchiature durante la frantumazione e produce particelle di dimensioni non uniformi dopo la macinazione, compromettendo la qualità dei successivi processi di miscelazione e formatura.
3. Aumento del consumo e dei costi energetici
L'evaporazione dell'umidità richiede calore aggiuntivo. Se non viene effettuata una pre-essiccazione, il forno di calcinazione deve consumare più combustibile per mantenere la temperatura. Prendendo come esempio il coke di petrolio, ridurre il contenuto di umidità dell'1% può far risparmiare circa 20 kilojoule per chilogrammo di consumo di calore, e il trattamento di essiccazione può ridurre significativamente i costi di produzione.
II. Miglioramenti nella qualità della calcinazione mediante essiccazione
1. Miglioramento della densità e della resistenza delle materie prime
Dopo l'essiccazione, il contenuto di umidità delle materie prime scende al di sotto dello 0,3%. Durante la calcinazione, lo scarico delle sostanze volatili è più completo e la contrazione volumetrica delle materie prime è uniforme. La densità reale (ad esempio, aumentando da 1,42-1,61 g/cm³ a 2,00-2,12 g/cm³ per il coke di petrolio) e la resistenza meccanica delle materie prime risultano significativamente migliorate, riducendo la contrazione secondaria dei prodotti durante la fase di cottura.
2. Miglioramento della conduttività e della resistenza all'ossidazione
Durante la calcinazione, la struttura molecolare delle materie prime subisce un riarrangiamento e la resistività diminuisce (ad esempio, la resistività del coke di petrolio diminuisce all'aumentare della temperatura di calcinazione), migliorando la conduttività. Allo stesso tempo, sulla superficie delle particelle si deposita una pellicola di carbonio pirolitico, che aumenta la resistenza all'ossidazione e prolunga la durata dei prodotti.
3. Ottimizzazione della stabilità del processo
Le materie prime essiccate con un contenuto di umidità bilanciato possono evitare forti fluttuazioni di temperatura nel forno di calcinazione e ridurre i danni da stress termico alle apparecchiature. Ad esempio, controllando il contenuto di umidità del carbone in ingresso al forno di cokeria al di sotto del 3%, gli impianti di cokeria possono prolungare la durata dei forni di oltre 10 anni e ridurre del 90% il tasso di deformazione delle pareti della camera del forno di cokeria.
III. Requisiti pratici per il processo di essiccazione
1. Controllo della temperatura e del tempo
La temperatura di essiccazione è in genere compresa tra 110 e 130 °C, e il tempo deve essere regolato in base alla granulometria e al contenuto di umidità iniziale delle materie prime. Ad esempio, il coke di petrolio con una granulometria inferiore a 3 mm richiede circa 2-4 ore di essiccazione per garantire un'evaporazione uniforme dell'umidità.
2. Selezione delle attrezzature
Tra le attrezzature di essiccazione più comuni si annoverano i forni rotativi e gli essiccatori a tamburo. I forni rotativi garantiscono un'essiccazione efficiente grazie al riscaldamento in controcorrente, mentre gli essiccatori a tamburo riducono l'adesione del materiale e migliorano l'efficienza di essiccazione grazie a piastre di guida interne e dispositivi di pulizia.
3. Misure ambientali e di sicurezza
Il sistema di essiccazione deve essere dotato di dispositivi di rimozione delle polveri (come collettori di polveri ciclonici + collettori di polveri a umido) per ridurre le polveri emesse, con un'efficienza di rimozione delle polveri pari o superiore al 99%. Il sistema di combustione, invece, adotta un bruciatore a gas, facile da usare e affidabile.
Data di pubblicazione: 13 aprile 2026