Аналіз результатів промислового випробування показав, що в процесі шестимісячного зберігання початковий сульфат амонію без добавки шлаку злежувався до моноліту, розсипчастість коливалася в межах 28,8-70,1. В той же час сіль з добавкою мартенівського шлаку вільно висипалася з мішків. Це можна пояснити тим, що тонкоподрібнений шлак роз'єднує поверхню сульфату амонію, а основні оксиди, що входять до складу шлаку нейтралізують надмірну сірчану кислоту, яка сприяє злежуванню готового продукту. Одночасно мікроелементи, що входять до складу шлаку, самі є мікродобривами.
Таким чином, вміст добавки повинен складати 0,3-0,5%. При цьому якість сульфату амонію повністю відповідає вимогам стандарту, а розсипчастість складає 98,7-99,8%.[10]
У лабораторних умовах випробували наступні тверді добавки: золу ТЕЦ Ясиновського коксохімічного заводу,феросплавний пил,шлам газоочистки, шлакову муку конвертерного цеху і подрібнений гранульований шлак доменного цеху, а також подрібнений силікатний пісок.
З рідких добавок випробовували відходи власного виробництва: регенерований розчин ділянко сірко очистки, лужні води цехів ректифікації і смоло переробного. Витрата добавки у всіх випадках складала 0,5 %(масові долі) на суху речовину. Після обробки сульфат висушували до первинної вологи.
Результати наведені у таблиці 2.1
Таблиця 2.1 Результати випробувань
| Добавка | Зусилля руйнування брикету | Візуальна характеристика брикету |
| Тверді | ||
| – | 88,2 | Твердий |
| Зола ТЕЦ | 19,6 | Розсипається при легкому натисканні |
| Гранульований шлак | 58,8 | Зберігає форму, краї осипаються |
| Силікатний пісок | 39,2 | Теж саме |
| Феросплавний пил | 0 | Не утворюється |
| Шлам газоочистки | 0 | Теж саме |
| Шламова мука | 0 | —»— |
| Рідкі | ||
| Регенерований розчин | 0 | —»— |
| Лужні відходи: | ||
| ректифікації | 0 | —»— |
| Смолопереробного цеху | 49,0 | Зберігає форму, краї осипаються |
Хорошою розсипчастістю володіє сульфат після обробки металургійним пилом і регенерованим розчином сіркоочистки. Відмічено, що після зберігання сульфату з добавкою регенерованого розчину він набуває слабо-рожеве фарбування. З металургійних пилів кращий феросплавний, оскільки він не змінює колір сульфату. Навіть повністю висушений сульфат злежується, а оброблений добавками зберігає сипучість протягом року. [8]
Таким чином, ефективними антизлежувальними добавками можуть бути відхід коксохімічного виробництва-відпрацьований розчин сіркоочистки і деякий металургійний пил.
3. Характеристика сировини, напівпродуктів і готової продукції
3.1 Характеристика сировини
Основною сировиною цеху уловлювання є коксовий газ, продукт коксування кам'яновугільної шихти в камерах коксових батарей.
Склад прямого (сирого) коксового газу того, що виходить з камер коксових печей, його вихід і густина змінюються впродовж періоду коксування[1].
У газозбірнику відбувається усереднювання суміші газів і пари що виділяються в різні години коксування з різних камер, що складають коксову батарею.
Вихід і склад коксового газу залежить від технологічного режиму процесу коксування і якості вугільної шихти, що переробляється. При незмінному режимі коксування і постійному складі шихти вихід і склад коксового газу на конкретному коксохімічному підприємстві залишаються практично постійними.
Вихід окремих компонентів газу і хімічних продуктів коксування в масових відсотках від сухої шихти :
Метан 5,5 - 6,5
Ненасичені вуглеводні 1,2 - 1,25
Оксид вуглецю 2,6 - 2,8
Ароматичні вуглеводні 1,0 - 1,02
Азот 2,1-2,4
Аміак 0,3 - 0,47
Водень 1,5-1,7
Кам'яновугільна смола 3-4
Діоксид вуглецю 1,2 - 1,3
Прямий коксовий газ переробляється в хімічних цехах коксохімічного підприємства. Процес переробки зводиться до охолодження коксового газу і виділення з нього кам'яновугільної смоли, витяганню аміаку, нафталіну піридинових основ, ароматичних вуглеводнів, сірководню і ряду інших продуктів.
Відповідно до ТУ У 40.2-05393085-001-2003 якість коксового газу повинна відповідати наступним вимогам [11](таблиця 3.1):
Таблиця 3.1 Газ коксовий неочищений. Технічні умови
| Найменування показника | Норма для марок | |
| Марка А | Марка Б | |
| 1.Масова концентрація нафталіну, г/м3, не більше | 0,3 | 0,85 |
| 2.Масова концентрація сірководню, г/м3, не більше | 5 | |
| 3.Нижча питома теплота згорання 1м3 газу при 20°С і тиску 101325 Па, кДж/м3 не більше | 16380 | |
Ще однією необхідною сировиною цеху уловлювання є сірчана кислота. У хімічно чистому сульфаті амонію аміак складає 25,76%, останні 74,24% припадають на частку сірчаної кислоти. На ПАТ ЕВРАЗ «Дніпродзержинський КХЗ» для виробництва сульфату амонію використовується сірчана кислота наступних видів: контактна технічна, контактна покращена. Сірчана кислота H2SO4сильна двоосновна, така, що відповідає вищому ступеню окислення сірки (+6). За звичайних умов концентрована сірчана кислота важка масляниста рідина без кольору і запаху[5].
Для виробництва сульфату амонію вищого і першого сортів використовується контактна сірчана кислота покращена концентрації 92,0–94,0% з вмістом заліза не більше 0,006%оксидів азоту 0,00005% і миш'яку 0,00008 %; для виробництва сульфату амонію другого сорту використовується контактна технічна кислота концентрації 92,0%, що містить 0,02% заліза. За фізико-хімічними показниками сірчана кислота повинна відповідати нормам, вказаним в таблиці 3.2 [12]. (ГОСТ 2184-77).
Таблиця 3.2 Показники якості сірчаної кислоти
| Найменування показника | Норма | ||
| Покращена | Технічна | ||
| 1-й сорт | 2-й сорт | ||
| 1.Масова доля моногідрату (H2SO4), % | 92,5-94,0 | Не менше 92,5 | |
| 2. Масова частка заліза (Fe), % не більше | 0,006 | 0,02 | 0,1 |
| 3. Масова частка залишку після прокалювання, % не більше | 0,02 | 0,05 | Не нормується |
| 4.масова частка окислів азоту (N2O3), % не більше | 0,00005 | Не нормується | |
| 5. Масова частка миш’яку(As), %не більше | 0,00008 | ||
| 6. Масова частка хлористих з’єднань (Cl), %не більше | 0,0001 | ||
| 7. Масова частка свинцю (Pb), %не більше | 0,001 | ||
| 8. Прозорість | Прозора без розбавлення | ||
| 9. Колір, см3 розчину порівняння, не більше | 1 | 6 | — |
3.2 Характеристика продуктів
Коксовий газ, що пройшов конденсаційну і уловлюючу апаратуру хімічних цехів (зворотній), має наступний склад [1] (таблиця. 3.3):
Таблиця 3.3 Склад зворотнього коксового газу
| Компонент | Вміст, %(об’єм.) | Середній склад, %(об’єм.) |
| Водень | 54,3–60,4 | 57,35 |
| Метан | 23,7–27 | 25,35 |
| Ненасичені вуглеводні | 1,9–3,8 | 2,85 |
| Оксид вуглецю | 5,5–7,77 | 6,64 |
| Азот | 2,9–5,5 | 4,2 |
| Діоксид вуглецю | 2,05–3,5 | 2,78 |
| Кисень | 0,6–1,0 | 0,8 |
Коксовий газ, що пройшов очищення від смоли, аміаку, бензольних вуглеводнів та нафталіну (марки А) використовується для обігріву коксових печей, а також теплосиловим цехом та на інші енергетичні потреби [11].
Середня густина зворотного коксового газу при 0°С дорівнює 0,44 кг/м3, при 20°С - 0,41 кг/м3. Нижча теплота згорання сухого газу – 16380 кДж/м3 (3909 ккал/м3).
Сульфат амонію представляє собою білі прозорі кристали форми подовженого ромба величиною від сотих і десятих частин міліметра до 6-8 мм і більше. Густина кристалічного сульфату амонію при 20 °С складає 1,768 г/см3. Насипна маса залежно від великості кристалів і вмісту вологи коливається в межах 780-830 кг/м3. Сульфат амонію добре розчиняється у воді. З підвищенням температури розчинність його у воді збільшується. Хімічно чистий сульфат амонію містить 21,237 % N2або 25,76 % NН3.[5]
За фізико-хімічними показниками сульфат амонію повинен відповідати нормам, вказаним в таблиці 3.4(ТУ У 322-00190443067-97)[13]
Таблиця 3.4 Показники якості сульфату амонію
| Найменування показників | Сорт | |
| Вищий | 1 Сорт | |
| 1. Зовнішній вигляд | Білі або слабо забарвлені кристали | Не нормується |
| 2. Масова частка азоту у перерахунку на суху речовину, %, не менше | 21,0 | 21,0 |
| 3. Масова частка води, %, не більше | 0,2 | 0,3 |
| 4. Масова частка вільної сірчаної кислоти, %, не більше | 0,03 | 0,05 |
| 5. Масова частка нерозничного у водізалишку, % ,не більше | 0,02 | 0,05 |
| 6. Розсипчастість, % | 100 | 100 |
Важливим показником якості сульфату амонію є розмір кристалів. Дрібнокристалічна структура солі з сильно розвиненою поверхнею є причиною підвищеного вмісту в ній вологи і сірчаної кислоти, що призводить до злежування при зберіганні і зрощення її в агломерати. Великокристалічна сіль менш схильна до злежування і рівномірно розподіляється в ґрунті при використанні її в якості добрива [5].
Сульфат амонію виробляється на коксохімічних заводах у великих кількостях. На 1 т сухої шихти виробництво сульфату амонію (сухого) складає 11,0-11,5 кг.
Сульфат амонію є одним з найбільш ефективних азотних добрив. Особливістю цього вигляду добрива є ті, що він дозволяє підпитувати ґрунт не лише азотом, але і сіркою. Остання входить до складу білків і амінокислот рослин і тому разом з азотом є одним з важливих елементів живлення сільськогосподарських культур. По мірі важливості для рослин сірку можна поставити на третє місце після азоту і фосфору. Продукт володіє важливою для життєдіяльності рослин властивістю. Він переводить фосфор, що знаходиться в ґрунті з нерозчинної форми в розчинну і тим самим підсилює процес поглинання рослиною цієї речовини. Це дозволяє понизити кількість фосфорних добрив, що вносяться до ґрунту.