авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Прогноз качества металлургического кокса на основе его физико-химических показателей

На правах рукописи

Карунова Елена Владимировна Прогноз качества металлургического кокса на основе его физико-химических показателей 05.17.07 – Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Mосква – 2010

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятие «Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых» (ФГУП ИГИ)

Научный консультант: доктор химических наук, профессор Гюльмалиев Агаджан Мирзоевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Эпштейн Светлана Абрамовна доктор технических наук Карпин Григорий Моисеевич

Ведущая организация: Московская государственная академия тонкой химической технологии (МИТХТ) им.

М.В.Ломоносова

Защита диссертации состоится «17» декабря 2010 г. В 11-00 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.204.08 в РХТУ им. Д.И.Менделеева (125047, г. Москва, Миусская пл., д. 9).

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан « 17 » ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.204.08 Разина Г. Н.

Актуальность проблемы. Одной из центральных задач коксохимической промышленности является контроль и повышение качества получаемого кокса при технологической переработке углей для производства чугуна. Она в настоящее время приобретает особое значение, в связи с разрушением сложившейся сырьевой базы, нестабильностью марочного состава поставляемых углей и угольных концентратов и др.

Череповецкий металлургический комбинат ОАО “Северсталь” – одно из ведущих предприятий металлургической отрасли страны, производит до 15% кокса и стали в Российской Федерации. В последнее время, благодаря внедрению автоматизированных методов петрографического контроля качества поступающих углей, удалось в значительной мере преодолеть последствия разрушения сложившейся сырьевой угольной базы комбината, характерного для переходного периода от централизованной плановой экономики к рыночным методам хозяйствования.

В связи с этим разработка научно обоснованных методов подбора состава шихты определяет проведение дальнейших экспериментальных исследований, связанных с оценкой качества металлургического кокса, и способов его контроля с применением петрографических методов. Решение этих вопросов, выполненное в данной работе, определяет ее актуальность.

Работа выполнялась в соответствии с Энергетической стратегией России на период до 2020 г. (распоряжение Правительства Российской Федерации от 28.08.

2003 г. № 1234-р) и ФЦП Министерства образования и науки РФ “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы”.

Цель работы. Разработка новых научно обоснованных методов формирования состава угольной шихты и прогноза качества получаемого металлургического кокса с его физико-химическими свойствами.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи.

1.Проведение исследований по формированию гранулометрического состава кокса и установлению взаимосвязи с показателями его механической прочности.

2.Разработка и применение на Череповецком металлургическом комбинате (ЧерМК) петрографической модели для прогнозирования качества кокса.

3.Разработка способа позволяющего подобрать оптимально соотношение поступающих угольных концентратов с получением максимально возможного качества кокса для доменного производства, при этом учитывая особенности и потребности технологии коксохимического производства.

4.Проведение диагностирования прочности металлургического кокса с применением методов ЯМР 1Н и 13С спектроскопии.

Научная новизна. Впервые разработана методика составления шихтовых карт с расчетом прогноза качества кокса, основанная на статистической зависимости между качественными показателями шихты для коксования, технологическими параметрами работы коксовых батарей и качественными характеристиками кокса. Определено влияние метаморфизма и петрографического состава коксующихся углей на выход классов кокса в сопоставимых технологических условиях коксования. Установлена взаимосвязь между показателями механической прочности кокса и параметрами гранулометрического состава кокса по Розину-Рамлеру. Впервые показано, что С (1Н) металлургического кокса состоят из двух линий разной спектры ЯМР интенсивности соответствующие ароматическим и алкильным углеродам (водородам), соотношение интенсивности которых принимается за структурный показатель кокса.

Практическая значимость. Для оперативного определения прочностных характеристик металлургического кокса применены спектроскопические методы С и 1Н. Разработан пакет компьютерных программ для прогнозирования ЯМР показателей качества кокса, которые в настоящее время применяют для расширения математического обеспечения автоматизированной системы управления коксохимическим производством ОАО “Северсталь”. Разработана методика работы установки измерительного комплекса для проведения в автоматическом режиме анализов реальных прочностных характеристик коксов в потоке Череповецкого металлургического комбината ОАО ”Северсталь”.



Апробация работы. Основные разделы и результаты работы были представлены и обсуждены на: Научной конференции России и стран СНГ “Перспективы развития углехимии и химии углеродных материалов в XXI веке” (Звенигород, 2005 г.), Российской научной конференции (с международным участием) “Глубокая переработка твердого ископаемого топлива - стратегия России в 21 веке” (Звенигород, 2007 г), Материалы научно-технической конференции молодых специалистов и инженеров «Северсталь – пути к совершенствованию» (Череповец, 2002, 2003 и 2004 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК. Получен 1 патент РФ на способ определения прочности металлургического кокса.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Первая глава диссертации посвящена литературному обзору по современному состоянию методов прогноза качества металлургического кокса. Проведен критический анализ имеющихся в литературе методов прогнозирования качества металлургического кокса. Сделан вывод о том, что общим и существенным недостатком лабораторных методов определения оптимального состава угольной шихты являются их длительность, большая трудоемкость и недостаточная точность прогноза качества кокса.

Вторая глава диссертации посвящена вопросам формирования гранулометрического состава кокса и его взаимосвязь с показателями механической прочности. Отмечено, что гранулометрический (ситовый) состав валового кокса, получаемого при слоевом коксовании угольных шихт, является одной из существенных характеристик его качества как доменного топлива.





В литературе гранулометрический состав коксов и исходных углей обычно описывают уравнением Розина-Рамлера:

gi = 100[1 – exp(–di)m], (1) где gi – выход (%) i-ой группы классов крупности с частицами диаметром не более di, мм;

– показатель степени измельчения угля или кокса;

m – показатель способности материала к измельчению.

Логарифмическим преобразованием уравнения (1) получено Yi ln[–ln(1 – gi/100)] = ln + m lndi, (2) что соответствует уравнению прямой линии в координатах Yi – lndi с тангенсом угла наклона к оси абсцисс, равным показателю m, и отсечением на оси ординат отрезка, равного ln.

В результате обработки методом наименьших квадратов большого количество экспериментальных данных по уравнениям (1) и (2) установлено, что параметры ln и m распределения кусков кокса по размерам находятся в тесной корреляции между собой рисунок 1.

m 4, 3, 13 14 15 16 17 -ln Рис. 1. Корреляция между параметрами m и ln уравнения Розина-Рамлера (1) при описании гранулометрического состава 66 образцов кокса Коэффициент корреляции составляет r = 0,992, поэтому фактически гранулометрический состав кокса можно представить единственным параметром (например, ln), поскольку второй определяется линейным соотношением m = –0,25018 ln – 0,19902. (3) В таблице 1 приведены показатели гранулометрического состава ряда образцов кокса при варьировании среднего значения показателя отражения витринита Ro и содержания в коксуемой шихте отощающих компонентов OK, полученные в сопоставимых технологических условиях.

Таблица Показатели гранулометрического состава ряда образцов кокса при варьировании среднего значения показателя отражения витринита Ro и содержания в коксуемой шихте отощающих компонентов OK.

Гранулометрический состав (%) по OK, Ro, % классам, мм m –ln % 80 60-80 40-60 25-40 0,81 19 14,5 38,1 37,0 7,6 2,8 15,5475 3, 0,81 36 16,0 36,5 34,1 10,2 3,2 14,6822 3, 0,88 22,5 10,5 11,0 33,7 9,2 2,6 15,9837 3, 0,94 36 14,5 36,6 34,7 10,4 3,6 14,3890 3, 0,97 16 8,5 39,7 37,2 11,3 3,3 15,3266 3, 1,01 18 8,7 41,6 37,2 9,6 2,9 15,8627 3, 1,01 21,2 6,8 38,1 40,7 11,3 3,1 15,8614 3, 1,01 33 15,1 38,8 33,3 9,3 3,5 14,4581 3, 1,03 34 16,5 39,6 32,5 8,2 3,0 14,9481 3, 1,11 19,5 12,9 48,6 28,8 7,0 2,7 15,6148 3, 1,11 42 19,9 35,7 31,5 8,3 4,6 13,0662 3, 1,18 34,7 11,0 47,6 30,4 8,2 2,8 15,6286 3, 1,20 35 17,4 36,7 33,2 9,7 3,0 14,8028 3, 1,27 21 12,1 47,0 31,5 6,9 2,5 16,0672 3, 1,27 33 12,2 41,8 33,0 9,9 3,1 15,1174 3, 1,27 34 20,3 34,9 32,0 9,6 3,2 14,3134 3, 1,27 36,5 16,8 40,2 31,6 8,3 3,1 14,7694 3, 1,34 12 18,5 44,7 27,9 6,2 2,7 15,1792 3, 1,34 32 16,6 38,3 32,7 8,7 3,7 14,1459 3, Методами математической статистики установлены взаимосвязи гранулометрического состава и механической прочности кокса:

-выход кокса при испытании в большом колосниковом барабане, кг G = 277,6 + 24,5142(Z – 13) – 2,1336(Z – 13)2 ;

(4) -индекс дробимости кокса, %;

М40 = 69,81 + 2,2620(Z – 13) – 0,0039(Z – 13)2 ;

(5) -индекс истираемости кокса, % М10 = 16,21 – 3,9852(Z – 13) + 0,4407(Z – 13)2 (6) Показано, что с помощью параметра Z Розина-Рамлера можно описать и значения CSR коксов (также и значения реакционной способности CRI).

В третьей главе диссертации рассматриваются методические вопросы применения петрографической модели для прогнозирования качества кокса на (ЧерМК) Петрографическая модель для оценки по методу ИГИ показателей качества кокса при слоевом коксовании угольных смесей в классическом варианте предполагает определение мацерального состава и получение рефлектограмм витринита для каждого компонента шихты. По этим данным находят значения коэффициента коксуемости шихты и индекса её отощения, что дает возможность по классификационной диаграмме ИГИ сделать прогнозную оценку механической прочности кокса. Однако поступающее в настоящее время на коксование угольное сырье с шахт, разрезов и обогатительных фабрик является, как правило, смесевым (многомарочным) с изменчивым соотношением отдельных марок. Поэтому предложено формировать шихту таким образом, чтобы рефлектограмма витринита смеси, построенная с учетом предполагаемого состава шихты и фактического распределения Ro,r для отдельных углей, наиболее полно отражала типовую рефлектограмму классической шихты. Одновременно результаты петрографического исследования отдельных компонентов позволяют путем расчета для пробного состава шихты значений коэффициентов отощения Кот и коксуемости К прогнозировать величину остатка кокса в большом колосниковом барабане G и показатели механической прочности кокса М25, М40, М10.

При практическом применении метода ИГИ на ЧерМК необходимо было учесть особенности реальной ситуации на внутреннем угольном рынке, поскольку формальная маркировка углей, реализуемых в качестве сырья для коксования под эгидой известных в стране производителей, далеко не всегда отвечает действительной их марочной принадлежности.

Как показывает рисунок 2, ЦОФ Березовская и ОАО Междуречье характеризуются несколькими экстремумами, что свидетельствует о существенно смесевом марочном составе концентратов.

р-з Междуречье ЦОФ Березовская б а Частота, % Частота, % 5 0,575 0,775 0,975 1,175 1,375 1, 0,525 0,725 0,925 1,125 1,325 1,525 1, Ro, % Ro, % Рис. 2. Рефлектограммы витринита концентратов а - Березовская;

б – Междуречье Основным результатом расчетов по модели ИГИ является оценка величины G (кг) - остатка кокса при испытаниях на прочность в большом колосниковом барабане.

Обработкой производственных данных установили взаимосвязь между расчетной величиной G и индексом истираемости кокса в виде М10 = 58.851 – 0.1538 G (7) Значения индексов дробимости кокса, получаемого на батареях ОАО «Северсталь», находят по формулам М25 = 104.49 – 2.2776 М10 (батарея № 4), (8) М25 = 100.03 – 1.2566 М10 (батареи № 5-6), (9) М40 = 105.93 – 3.7308 М10 (батареи № 7-10) (10) Различия коэффициентов в формулах (8) – (10) для разных коксовых батарей обусловлены различиями показателей технологического режима коксования (температура, период коксования, доли потушенных печей). Показана удовлетворительное согласование расчетных и производственных данных, что дает основание использования петрографической компьютерной модели для оценки угольных шихт по характеристикам механической прочности кокса применительно к условиям коксохимического производства ОАО “Северсталь”.

Установлена корреляция между реакционной способностью CRI и прочностью CSR промышленного кокса.

Четвертая глава диссертации посвящена разработке алгоритма подбора состава угольной шихты для оптимизации качества кокса.

Главным фактором, понижающим себестоимость кокса и повышающим его технологическую ценность, является подбор углей для создания шихты сочетающей оптимальные экономические и технологические показатели. В данных условиях вопросы оперативной и рациональной шихтовки принимают особую актуальность.

В настоящее время, значительная часть компонентов угольной шихты, представлена концентратами обогатительных фабрик. Концентраты, как правило, являются смесью углей нескольких марок, и не могут быть отнесены к определенной шахто-группе с применением ГОСТ 25543. Так же в связи со сложившейся ситуацией на угольном рынке зачастую отсутствует возможность обеспечения коксохимических предприятий всеми заявленными марками угля.

Предлагается шихта, состоящая из шахто-групп с ограничением по верхнему пределу присутствия:

Первый этап оптимизации шихты, состоит из распределения угля по шахто группам, исходя из качественных показателей поступающего угольного сырья.

Основным показателем для разделения углей на шахто-группы принят показатель отражения витринита (R0,%). Вспомогательные характеристики для определения шахто-группы: выход летучих веществ (Vdaf,%), толщина пластического слоя (у, мм).

Для шахто-группы углей определены следующие характеристики: группа газовых углей (ГГУ) - показатель отражения витринита до 0,85%, выход летучих веществ выше 35% толщина пластического слоя от 12 мм и выше;

жирных углей (ГЖУ) - показатель отражения витринита от 0,85 – 1,05%, выход летучих веществ от 30 - 34% толщина пластического слоя от 14 мм и выше;

коксовых углей (ГКУ) - показатель отражения витринита от 1,05 – 1,20%, выход летучих веществ от 30-24% толщина пластического слоя от 12 мм и выше;

коксовых углей (ГКСУ) - показатель отражения витринита от 1,20 – 1,30%, выход летучих веществ от 24-20% толщина пластического слоя от 8 мм и выше;

отощенно-спекающихся углей (ГОСУ) -показатель отражения витринита от 1,30% и выше, выход летучих веществ ниже 20% толщина пластического слоя от 8 мм и выше.

В шахто-группу УПС входят отходы КХП (фусы, коксовая пыль, коксовый шлам и т.д.) – присутствие в шихте на коксование не более 1%, и угли условно пригодные к коксованию (содержащие более 50% марок КСН, Т, ТС, Г) присутствие в шихте на коксование не более 5% Вторым этапом оптимизации шихты является формирование процентного соотношения шахто-групп с учетом: фактических или предполагаемых поставок;

ограничения по верхнему пределу присутствия шахто-групп в шихте на коксование;

коэффициента оптимальных соотношений.

Коэффициент оптимальных соотношений – Кос вычисляется по формуле (11) и не должен превышать ±5%.

30 ( ГЖУмо ГГУмо 50 ( ГЖУнс ГГУнс + + ) ) ГКУ, ГКСУ ГОСУУПС Кос= +,, 70 50 (11) На третьем этапе для полученных вариантов шихты, на основе имеющейся статистической зависимости между качественными показателями шихты для коксования, технологическими параметрами работы коксовых батарей и качественными характеристиками кокса М 40,10 = f ( R0,Vt, R0, Vt, y, W ru,V d, A d,W r, П к, П ст ) (12) рассчитываются прогнозные качественные характеристики кокса.

Аналогом расчета является математическая модель на основе химико петрографических параметров угольной шихты с учетом периода коксования и технологии тушения кокса.

По полученным данным выбирается оптимальный вариант шихты на коксование.

На основании предложенного алгоритм подбора состава угольной шихты для оптимизации качества кокса на ОАО «Северсталь» ЧерМК разработана и внедрена методика № 103-73-09 «Составления шихтовых карт с расчетом прогноза качества кокса».

Показатели, применяемые для расчета следующие. Качественные показатели поступающих угольных концентратов: участие отдельного поставщика в шихте на коксование (,%);

содержание летучих веществ в шихте на коксование (Vdaf,%);

содержание золы, (Аd,%);

массовая доля общей влаги (Wr,%);

толщина пластического слоя (у, мм);

показатель отражения витринита (R0,%);

массовая доля содержания витринита (Vt,%). Технологические параметры коксования: период коксования (П,час);

показатель технологии тушения кокса (Пст,%).

Исходя из заданного соотношения шахто-групп и качества поступающих концентратов рассчитывается среднединамические показатели для шихты по формуле:

Xi i Xш = (13) Где: X ш - показатели качества готовой шихты;

i - участие отдельных поставщиков в шихте на коксование;

- показатели качества отдельных Xi поставщиков.

Используя алгоритм подбора состава угольной шихты определено максимально возможное участия углей марки ГЖО ЦОФ Печорская в шихте на коксование без значительного ухудшения прочностных характеристик кокса. Работы проводились по рабочему плану. Экономический эффект при реализации составил 1,3 мил рублей.

Систематическая работа по подбору шихты на коксования с использованием данного алгоритма ведется с ноября 2008 года, в результате произошло значительное улучшение качества кокса ЧерМК.

На рисунке 4 показана тесная корреляционная связь между фактическими и расчетными показателями прочности кокса.

85, 84, 83, М40,% факт 82, 81, y = 1,0084x 80,0 R = 0, 79, 78,0 79,0 80,0 81,0 82,0 83,0 84, М40,% расчет Рис. 4. Корреляционная связь между фактическими и расчетными показателями прочности кокса В пятой главе диссертации разработан новый эффективный метод определения прочностных характеристик металлургического кокса, исходя из его структурных особенностей. Метод базируется на том представление, что коксы содержат две формы углеродных атомов: ароматические и алифатические. Количество алифатических углеродов незначительно, но прочность кокса определяется именно их присутствием. Ароматические углероды образуют графитоподобную структуру, состоящую из конденсированных ароматических колец, имеющую низкую прочность.

Роль алифатических углеродов заключается в том, что они отдельные ароматические кластеры связывают прочными С-С связями. Следовательно, прочностные характеристики металлургического кокса определяет соотношение двух форм углерода в его структуре, которое можно с высокой точностью определить спектрометрическими методами ЯМР (13С и 1Н).

Представлены теоретические и прикладные вопросы как самого явления спиновой релаксации ядер водорода, так и методов измерения времен релаксации, их интерпретации и использования на практике.

На образцах коксов, полученных из различных угольных концентратов (Березовской ЦОФ, Печoрской ОФ и Коксовой ГОФ), при температурах 700, 900 и 1100оС, осуществлена регистрация спектров ЯМР 13С MAS (SPE и CP) и 1Н MAS.

Основным элементом, содержащимся в коксе, является углерод. Естественное содержание изотопа углерода – 13, который возможно наблюдать методом спектрометрии ЯМР, всего 1%, а чувствительность метода на этом ядре на порядка ниже, чем для основного (99.98%) изотопа водорода-протия. Поэтому более экспрессной и экономичной может оказаться методика с использованием спектров ЯМР 1Н, несмотря на его малое содержание в коксах (до нескольких % в зависимости от условий коксования).

На рисунке 5 приведены спектры ЯМР 1Н CP-MAS образца 2 без прогрева (А) и с прогревом (Б). Сигналы малой интенсивности симметрично расположенные на расстоянии 20000 Гц от основного сигнала слева и справа обусловлены вращением образца. Для проверки гипотезы, не является ли узкий сигнал малой интенсивности сигналом остаточной воды в порошкообразных образцах коксов проведен прогрев нескольких образцов при температуре 200С в течение 10-12 часов. Из рисунка следует, что такая операция не приводит к заметным изменениям относительных интенсивностей сигналов как широких, так и узких компонентов.

Это подтверждает сделанное ранее отнесения сигналов: более интенсивный – Нар, менее интенсивный – Нал. Ширина этих сигналов составляет около 1500 Гц ( м.д. в случае резонансной частоты 500 МГц), то есть на порядок меньше, чем для широкого. Для широкого сигнала такое разделение невозможно ввиду сильного перекрывания отдельных сигналов двух его компонентов, даже если бы таковые были смоделированы.

Рис.5. Спектр ЯМР 1Н CP-MAS образца а - без прогрева б – с прогревом.

Поэтому можно предполагать, что найденные характеристики содержания в коксах атомов водорода различных типов – достаточно корректный прогностический параметр их прочностных свойств.

В таблице 2 приведены данные по спин-спиновой релаксации Н-1 и содержанию протонов в представленных образцах кокса, определённые на спектрометре релаксометре MARAN Ultra (OXFORD Instruments). На рисунке 6 согласно данным спектра ЯМР Н низкого разрешения общее содержание водорода в образцах сопоставлены с индексом реакционной способности k. Показано, что процентное содержание отдельных типов водорода в образцах Нар и Нал также хорошо коррелирует со значением параметра k.

Таблица Времена спин-спиновой ЯМР-релаксации протонов Н-1 и процентное содержание Н- Номер Время Времена Доля Н-1 с Время Содержание Н образца релаксации релаксации данным релаксации 1 в образцах Н-1 по Н-1 по двум временем Н-1 по в процентах одной экспонентам релаксации методу экспоненте весовых КПМГ (Т2 (Т2’ и Т2’’ в ( Т2 ( [H-1] % в мкс.) мкс.) ( в % в мс. ) в% ) 17.8 1’ 15.4 2.39 0. 13,9 14.6 2’ 13.6 2.51 0. 3.2 12.1 3' 12.0 2.33 0. 11.7 187 0. 4' 11.4 2.30 0. 10.9 99. 210 1. 5’ 12.6 1.55 0. 11.2 98. 409 0. 6' 10.9 2.10 0. 10.4 99. 42.7 7. 7' 17.1 2.49 1. 13.5 93. 39.6 13. 8' 18.8 3.51 2. 12.3 87. 103 1. 9' 16.4 2.75 1. 14.7 98. 3, Содержание водорода, мас. % y = 6,1072x - 0, R2 = 0, 2, 1, 0, 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0, Значение параметра к Рис.6. Корреляция содержание общего количество водорода в образцах кокса с значением параметра k.

ВЫВОДЫ 1. Для формирования состава угольной шихты и прогноза качества получаемого металлургического кокса на основе его физико-химических показателей разработана методика составления шихтовых карт с расчетом прогноза качества кокса. Методика основана на имеющейся статистической зависимости между качественными показателями шихты для коксования, технологическими параметрами работы коксовых батарей и качественными характеристиками кокса.

2. Показано, что параметр метаморфизма углей и их мацеральный состав позволяет подбирать оптимальное сочетание компонентов угольной шихты и надежно прогнозировать показатели механической прочности металлургического кокса.

3. Установлена возможность применения метода Розина-Рамлера для описания гранулометрического состава кокса и его качества при анализе производственных данных ОАО “Северсталь”. В результате обработки экспериментальных данных определено, что параметры ln и m распределения кусков кокса по размерам находятся в тесной корреляции между собой (r = 0,92).

4. Методом факторного анализа получено общее описание производственных данных по реакционной способности (СRI=f(km), среднеквадратичное отклонение =0,15%) и послереакционной прочности (CSR=а-в(CRI), r=0.93) кокса с учетом результатов петрографического исследования компонентов шихты и основных технологических параметров – температуры обогрева, периода коксования и степени сухого тушения кокса.

5. Впервые на основе теоретического и экспериментального анализа структурно-химических показателей коксов полученных при разных температурах показано, что их ЯМР 1Н спектры содержат две линии ( µ =8 м.д. и µ = 3 м.д.) и соотношение интенсивности этих линий коррелирует с показателем реакционной способности кокса km (r=0.95). Предложено использовать этот метод на металлургическом комбинате ОАО “Северсталь” для экспресс анализа прочностных характеристик металлургического кокса.

6. Методика "Составления шихтовых карт с расчетом прогноза качества кокса" применена при проведении опытно-промышленной проверке вариантов угольных шихт для коксования с постепенным увеличением доли углей марки ГЖО с последующим использованием полученного кокса на доменных печах №№ 4- ЧерМК ОАО "Северсталь". Достигнут экономический эффект в размере 1373 тыс.

рублей..

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ 1.Карунова Е.В., Гюльмалиев А.М., Гагарин С.Г. Применение петрографической модели для прогнозирования качества кокса на Череповецком металлургическом комбинате // Химия твердого топлива, 2009.- №6.- C.25-30.

2.Карунова Е.В., Трифонов В.Н., Султангузин И.А., Гюльмалиев А.М., Гагарин С.Г. Прогноз показателей качества кокса Череповецкого металлургического комбината по данным петрографического исследования компонентов угольной шихты // Химия твердого топлива, 2005.- №5.- C.41-50.

3.Карунова Е.В., Коновалова Ю.В., Гюльмалиев А.М., Гагарин С.Г., Султангузин И.А. Контроль избирательного измельчения компонентов шихты по рефлектограммам их классов крупности // Кокс и химия, 2005.- №4.- C.6-11.

4.Карунова Е.В., Гюльмалиев А.М., Гагарин С.Г., Султангузин И.А.

Формирование гранулометрического состава кокса. Его взаимосвязь с показателями механической прочности // Кокс и химия, 2006.- №2.- C.23-31.

5.Карунова Е.В., Гюльмалиев А.М., Калабин Г.А., Султангузин И.А.

Диагностирование прочности металлургического кокса с применением методов ЯМР 1 Ни С // Российская конференция (с международным участием) “Глубокая переработка твердого ископаемого топлива – стратегия России в XXI веке”: Тез.

докл., Звенигород. - Изд. МГУИЭ.-2007.-C.34.

6.Гюльмалиев А.М., Гагарин С.Г., Карунова Е.В., Султангузин И.А. Контроль степени измельчения компонентов коксовых шихт по отражательной способности витринита // Конференция России и стран СНГ ”Перспективы развития углехимии и химии углеродных материалов в XXI веке”: Тез.докл., Звенигород.-Изд.ИГИ.- 2005. С.56.

7.Гюльмалиев А.М., Калабин Г.А., Карунова Е.В., Султангузин И.А., Яшин А.П., Исаев М.В. Способ определения прочности металлургического кокса // Пат. РФ №2368891.-27.09.2009.-БИПМ № 2008114407.

8. Коновалова Ю.В., Карунова Е.В. Использование петрографических методов для оценки качества поступающих углей и концентратов. // Материалы научно технической конференции молодых специалистов и инженеров «Северсталь – пути к совершенствованию». Череповец, июль 2002 г. с.17-18.

9. Карунова Е.В. Новые подходы в оценке поступающего сырья. // Материалы научно-технической конференции молодых специалистов и инженеров «Северсталь – пути к совершенствованию». Череповец, июнь 2003 г. с.11-12.

10. Трифанов В.Н., Карунова Е.В. Разработка оптимальной шихты на коксование. // Материалы научно-технической конференции молодых специалистов и инженеров «Северсталь – пути к совершенствованию». Череповец, июль 2004 г. с.23.

11. Карунова Е.В., Коновалова Ю.В., Гуркин М.А., Габов А.И. Прогноз качества металлургического кокса на основе его физико-химических показателей. //Материалы III Международного конгресса по агло-коксо-доменному производствам «Проблемы доменного производства в современных экономических условиях работы горно металлургического и топливно-энергетического комплексов». Украина Ялта октябрь 2010 г. с 36-46.

Заказ №164 Объем 1п.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ООО "Петроруш"

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.