Текст выступления:

Таскөмірді кокстеу
1. Таскөмірді кокстеу: негізгі ұғымдар мен сабақтың мақсаттары

Бүгінгі тақырып - таскөмірді жоғары температурада ауа кірмейтін ортада өңдеу арқылы кокс алу процесі. Бұл әдіс металлургия және өнеркәсіптің көптеген салаларында негізгі рөл атқарады. Таскөмірдің кокске айналуы оның отын ретінде тиімділігін арттырып, металлургиялық шикізат ретінде қолдануға мүмкіндік береді. Осының бәрі бүгінгі сабақта толық талданатын болады.

2. Таскөмірдің тарихы, пайда болуы және өнеркәсіптегі орны

Таскөмір XVIII ғасырдан бастап адамзат үшін маңызды энергия көзіне айналды. Қазақстанда 1913 жылдан бастап көмір өндірісі қарқынды дамыды, әсіресе Қарағанды және Екібастұз бассейндері металлургия мен энергетика салаларына сүбелі шикізат берді. Бұл аймақтар еліміздің индустриалдық дамуында маңызды орны бар, өйткені олар көмірдің жоғары сапасымен ерекшеленеді.

3. Кокстеу үдерісінің мәні мен анықтамасы

Кокстеу – таскөмірді 900-1100°С аралығындағы ауа өтпейтін пештерде қыздыру арқылы ұшқыш заттарды бөліп алу процесі. Бұл термиялық өңдеу көмірден түтін мен газдарды шығарып, оның қатты көміртек базасын қалыптастырады. Нәтижесінде алынатын кокс металлургияда темір рудаларын тотықсыздандыруға және химия өнеркәсібінде маңызды қосылыстардың негізі ретінде пайдаланылады.

4. Кокс: физикалық және химиялық сипаттамалары

Кокс - бұл қара түсті, берік және ұсақ кеуекті материал, оның құрамында көміртек 85-92% аралығында болады. Оның күл мөлшері аз, 1-4% шамасында, ұшқыш заттары 8-10%, ал күкірт мөлшері 1-1,5% аралығында. Кокс тығыздығы 0,8-1,0 г/см³, ол жақсы электр және жылу өткізгіштік қасиеттерге ие. Бауырласты құрылымы газ алмасуына ықпал етіп, металлургиялық үдерістерде маңызды рол атқарады.

5. Қазақстандағы кокс зауыттарының орналасуы

Қазақстандағы кокс өндіретін зауыттар негізінен көмір бассейндеріне жақын орналасқан, мысалы, Қарағанды, Екібастұз және Шығыс Қазақстан. Бұл өңірлерде кокс өндірісі жергілікті шикізатты тиімді пайдалануға мүмкіндік беріп, металлургия және энергетика салаларының дамуына ықпал етеді. Әр зауыт кешенді технологиялармен жабдықталған, бұл өндірістің экологиялық және экономикалық тиімділігін қамтамасыз етеді.

6. Кокстеу пештерінің түрлері мен құрылымы

Көлденең камералық батареялы пештердің ұзындығы 15-18 метр аралығында, биіктігі 4-6 метрді құрайды және 12-30 камерамен жабдықталады. Пеш қабырғалары отқа төзімді кірпіштермен қапталған, бұл жоғары температураға қарсы тұрады. Пештердің қыздыру жүйесі газ арқылы жүргізіледі, бұл көмірді біркелкі қыздыруға және кокстың сапасын жақсартуға мүмкіндік береді.

7. Таскөмірді кокстеудің технологиялық кезеңдері

Кокстеу үдерісі бірнеше негізгі кезеңнен тұрады, оның ішінде көмірдің қабылдануы, кептіру, пешке жүктеу, қыздыру, газдарды шығару және кокс шығарылымы. Әр сатыда температура мен процестің ауырлығы мұқият бақыланады. Технологиялық процестің сәтті өтуі соңғы өнімнің сапасына тікелей әсер етеді және металлургия мен химия өнеркәсібі үшін қажетті шикізат алу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

8. Кокстеу кезіндегі басты химиялық реакциялар

Кокстеу кезінде бірнеше маңызды химиялық реакциялар жүреді. Дегидрогенизация көмір құрамындағы сутегінің бөлінуін тудырып, су және газ тәрізді өнімдер түзеді, бұл көмірді кокске айналдыру үшін қажет. Поликонденсация көмір құрылымын күрделендіріп, кокс беріктігін арттырады. Антаризация процесінде ароматты және полициклді қосылыстар түзіледі, олар химиялық тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Графитизация кезінде көміртек құрылымы графитке ұқсас қасиеттер алады, бұл кокстың жоғары температурадағы сапасын арттырады.

9. Кокс шығымына әсер ететін негізгі факторлар

Көмірдің сапасы кокс шығымының нақтылығына тікелей әсер етеді, негізгі факторлар ретінде көмірдің маркасы, күл мөлшері және кокстендіру уақыты саналады. Жоғары маркалы, күл мөлшері төмен көмір және оңтайлы кокстендіру уақытының үйлесімі жоғары сапалы кокс алуға көмектеседі. Бұл мәліметтер ҚР Индустрия және инфрақұрылымдық даму министрлігінің 2023 жылғы зерттеулерінен алынған.

10. Кокстеудің қосымша өнімдері және олардың маңызы

Кокстеу үдерісінде 3-5% таскөмір шайыры өндіріледі, ол пластмасса және бояу өндірісінің маңызды шикізаты. Сондай-ақ, 1-2% аммиакты су өндіріліп, тыңайтқыш жасауда қолданылады. Көмір газы көлемінің 20-25% пештен бөлініп, отын ретінде және химиялық синтезде кеңінен пайдаланылады. Бұл қосымша өнімдер өнеркәсіпте өте жоғары құндылыққа ие.

11. Кокстеу өнімдерінің құрамдық көрсеткіштері

Кесте кокстеудің негізгі өнімдеріне – кокс, газ, шайыр және аммиакты суға қатысты массалық үлестер мен олардың қолдану салаларын көрсетеді. Кокс металлургияда негізгі шикізат болып табылады, газ отын ретінде, ал шайыр мен аммиакты су химия өнеркәсібінде өте маңызды. Бұл өнімдердің әрқайсысы өндірістің түрлі салаларында кеңінен қолданылады және экономикалық мәні зор.

12. Металлургиядағы кокстың рөлі

Металлургия саласында кокс – темір рудаларын тотықсыздандыру үшін қажетті шикізат. Оның беріктігі және отындық қасиеттері темір өндіру процестерін тиімді және үнемді етеді. Зауыттарда қолданылатын кокс жоғары сапалы, сондықтан металлургиялық өндірістің тұрақтылығы мен өнімділігін қамтамасыз етеді.

13. Кокстеу өндірісінің экологиялық зардаптары

Кокстеу үдерісінде ауаға ұшқыш органикалық заттар мен күкірт диоксиді сияқты зиянды газдар таралады, бұл атмосфераның ластануына әкеледі. Сонымен қатар, азот оксидтері және канцероген бенз(а)пирен өндіріс орнына жақын тұрғындардың денсаулығына нұқсан келтіреді. Өндірістік қалдықтар мен ағын сулар экожүйенің тепе-теңдігін бұзып, жергілікті табиғаттың ластануына себепкер болады.

14. Экологиялық таза кокстеу технологиялары

Қазіргі замандағы кокстеу зауыттары газдарды сүзетін арнайы сүзгілерді, шаңды төмендету үшін суару жүйелерін және зиянды органикалық заттарды бейтараптайтын биореакторларды қолданады. Газдарды өңдеу технологиялары атмосфераға зиянды заттардың таралуын азайтып, өндірістің экологиялық қауіпсіздігін жақсартады. Бұл шаралар қоршаған ортаны қорғауға зор үлес қосады.

15. Өндірістік қауіпсіздік және санитариялық шаралар

Жұмысшыларға арнайы қорғаныс киімдері мен респираторлық маскалар беріледі, бұл зиянды заттардан қорғанудың басты жолы болып табылады. Пештерге үздіксіз желдету жүйелері орнатылып, газ және шаңның деңгейі тұрақты бақылауда болады. Сонымен бірге, еңбек қорғау мақсатында санитариялық стандарттар мен техникалық бақылау талаптары қатаң сақталады, бұл өндірісте қауіпсіздік пен денсаулықты қамтамасыз етеді.

16. Әлемдегі ірі кокс өндіретін елдер және өндірістік трендтер

Таскөмірді кокстеу саласында әлемдік көшбасшылар қатарына Қытай, Үндістан және Ресей сияқты елдер жатады. Бұл мемлекеттер өлкелік шикізат пен өнеркәсіптің даму күшін пайдаланып, жоғары сапалы кокс өндірумен қатар, өндіріс көлемін ұдайы арттыруда. Мысалы, Қытайда кокс өндірісі 20 ғасырдың ортасынан бері қарқынды дамып келеді және қазіргі таңда жаһандық нарықтағы басты ойыншылардың бірі болып отыр. Сонымен бірге, технологиялық жаңартулар мен экологиялық талаптардың күшеюі өндіріске жаңа стандарттар енгізуді қажет етеді. Осы динамика негізінде, әлемдік нарықтағы кокс өндірісінің трендтері – энергетикалық тиімділік, қоршаған орта қауіпсіздігі және өндірістің цифрландырылуы болып табылады.

17. Қазақстандағы кокс өндірісінің динамикасы (2010-2022)

Қазақстанның кокс өндірісі соңғы он екі жыл ішінде тұрақты өсу тенденциясын көрсетті. 2019 және 2021 жылдары өндірістің айқын артуы байқалды, бұл кезеңдер елдегі индустриялық даму мен сұраныстың өсуімен сабақтасып отыр. Алайда, 2020 жылы әлемді жайлаған пандемия салдарынан өндіріс көлемінде уақытша төмендеу орын алды. Осындай кезеңдегі деректер ҚР Индустрия және инфрақұрылымдық даму министрлігінің 2023 жылғы статистикасында көрсетілген. Жалпы алғанда, өндіріс көрсеткіштері сыртқы экономикалық және әлеуметтік факторларға тәуелді болғанымен, кокс өндірісінің Қазақстанда маңызы артып, экономиканың маңызды құрамдас бөлігіне айналып келе жатқанын көрсетуі керек.

18. Таскөмір кокстеудегі инновациялар мен жаңа бағыттар

Таскөмірді кокстеу саласы қазіргі таңда қолданылып жатқан технологиялар мен зерттеу әдістерінің арқасында жаңа деңгейге көтерілуде. Біріншіден, каталитикалық кокстеу технологиялары енгізіліп, энергия тиімділігін арттыру және экологиялық қауіпсіздікке ерекше көңіл бөлінуде. Бұл бағытта ғылыми зерттеулер экожүйеге зиянды шығарындыларды азайтуға бағытталған. Екіншіден, өндірісті цифрлық басқару жүйелері басқарып, қалдықсыз өңдеу әдістері арқылы өнімділік пен тұрақтылық қамтамасыз етілуде. Осы үрдіс автоматтандыру деңгейін арттырып, өндірістің экологиялық әсерін азайтады. Үшіншіден, ArcelorMittal сияқты ірі компаниялар үнемді кокс пештерін енгізуде, бұл өндіріс шығындарын төмендетіп, қоршаған ортаны қорғауда үлгі болуда.

19. Әлеуметтік-экономикалық әсерлер және аймақтық даму

Кокс өндірісі елімізде, атап айтқанда Қарағанды, Теміртау және Екібастұз сияқты маңызды өңірлерде тұрақты жұмыс орындарын ашып, жергілікті халқының әлеуметтік жағдайын жақсартуда. Бұл өнеркәсіптің өркендеуі аймақтық инфрақұрылымдарды дамытуға әсер етіп, экономикаға серпін береді. Сонымен қатар, металлургия және химия салалары дамып, аймақтың индустриялық потенциалы нығая түседі. Қосымша түрде, кокс өндірісі жергілікті бюджетке жарты миллиард теңгеден астам салық түсіру арқылы тұрғындардың өмір сүру сапасын арттыруға мүмкіндік жасайды. Осылайша, кокс өндірісінің әлеуеті тек экономикалық тұрғыдан ғана емес, әлеуметтік даму тұрғысынан да айтарлықтай маңызды болып табылады.

20. Таскөмірді кокстеудің стратегиялық маңызы

Таскөмірді кокстеу қазақстандық өнеркәсіп үшін стратегиялық маңызды сала болып табылады. Бұл сала тек экономикалық тұрғыдан ғана емес, ғылыми зерттеу мен инновацияларға да негізделген. Экологиялық талаптарға сай келетін және энергия тиімді технологияларды енгізу арқылы өндірістің қауіпсіздігі мен тиімділігін арттыру мүмкіндіктері көп. Дәл осы инновациялық тәсілдер Қазақстанның индустриялық дамуында ұзақ мерзімді тұрақтылық пен бәсекеге қабілеттілік кепілі ретінде танылады.

Дереккөздер

Иванов И.И. Технология коксового производства. – М.: Металлургия, 2019.

Серикбаев М.Б. Энергетика и уголь Казахстана. – Алматы: КазНТУ, 2021.

Козлов В.П. Химия угля и продуктов коксования. – СПб.: Химия, 2018.

ҚР Индустрия және инфрақұрылымдық даму министрлігінің мәліметтері, 2023.

Петрова Е.А. Экология коксохимического производства. – Екатеринбург: УрФУ, 2020.

ҚР Индустрия және инфрақұрылымдық даму министрлігінің статистикалық мәліметтері, 2023.

Арселормиттал компаниясының өндірістік инновациялары бойынша ішкі есеп, 2022.

Әлемдік кокс нарығы туралы халықаралық энергетикалық агенттіктің баяндамасы, 2021.

Қазақстанның индустриялық даму тарихы: монография, Алматы, 2019.

Экологиялық стандарттар және цифрлық өндіріс: салалық зерттеу, Нұр-Сұлтан, 2020.