Введение к работе
Актуальность работы. В условиях развития рыночных отношений и необходимости увеличения конкурентоспособности угольной продукции обогатительных фабрик, наряду со снижением зольности и содержания серы, снижение влажности углей после их переработки является важной народнохозяйственной задачей, решение которой позволяет снизить объемы перевозок транспортом балласта в виде избыточной воды, предотвратить смерзаемость угля в вагонах в зимнее время и снизить сверхнормативные простои .вагонов под выгрузкой, улучшить технико-экономические показатели перерабатывающих производств: коксохимических заводов, тепловых электростанций и промышленных котельных.
Существующие методы нормирования влажности угольной продукции обогатительных фабрик, базирующиеся на определении обшей влаги, недостаточно полно оценивают необходимую влажность продуктов механического и термического обезвоживания, что позволяет потребителям угольной продукции и транспортникам устанавливать необоснованные, с научной точки зрения, требования к влажности продуктов без учета генетической природы угля, марочного состава, крупности, технологических возможностей процессов обезвоживания н оборудования.
Актуальной для России проблемой является разработка оптимальных технологий, обеспечивающих высокую эффективность удаления влаги из угольной продукции с учетом норм и показателей, основывающихся на изучении угольной продукции по видам связи влаги с углем, являющимся объектом механического и термического обезвоживания и смер-заемостп при перевозках в условиях отрицательных температур.
В диссертационной работе приводится научная разработка определившегося направления в обезвоживании углей — разработка оптимальной технологии механического обезвоживания на основе закономерностей влияния степени метаморфизма и крупности на влажность угольной продукции.
Цель работы — разработка экологически безопасной технологии механического обезвоживания, научное обоснование показателей потребительских свойств угольной продукции по влажности, обеспечивающих несмерзаемость при перевозках и повышение технико-экономических показателей углеперера-батывающих предприятий.
Идея работы заключается в использовании закономерностей влияния степени метаморфизма и крупности углей на их влагоудерживающую способность для разработки экологически безопасной и эффективной технологии механического обезвоживания продуктов углеобогащения.
Методы исследований. В работе использованы следующие методы: аналитический, физико-химический, геолого-минералогический; экспериментальный с использованием лабораторных стендов, опытно-промышленных и промышленных установок; математической статистики, численной оптимизации функций одной или нескольких переменных.
Обработка экспериментальных данных выполнялась с использованием ЭВМ. Исследования по смерзаемости углей различного марочного состава и классов крупности и установление «безопасной» влажности выполнялись с применением стандартных методов измерения и анализа.
Критерий — «максимальная молекулярная влагоёмкость» определялся по методу влагоемких пористых сред.
Научные положения и их новизна:
установлены закономерности взаимосвязи степени метаморфизма и крупности углей со свойствами, определяющими их влагоудерживающую способность;
предложены аналитические решения по определению максимальной молекулярной влагоемкости (ММВ), являющейся аддитивным характерным показателем физико-механических свойств обезвоживаемого продукта;
установлена технологическая эффективность удаления влаги из углей в различных аппаратах механического обезвоживания по показателю максимальной молекулярной влаго-емкости (ММВ);
предложен критерий оценки допустимой влажности при смерзаемости углей;
научно обосновано применение обезвоживающих аппаратов с учетом генетических особенностей углей и их крупности;
разработан метод расчета норм влажности угольной продукции с учетом степени метаморфизма и крупности углей.'
Практическая значимость работы:
установлена научно обоснованная целесообразная влажность углей, при которой обеспечивается эффективность использования обезвоживающего оборудования и железнодорожных перевозок;
разработана методика расчета минимального количества тонких классов углей для обеспечения промышленной и экологической безопасности термической сушки продуктов обогащения углей;
разработана-оптимальная экологически чистаятехгюлопгя обезвоживания угольной продукции, обеспечивающая снижение влажности углей до научно обоснованных показателей;
разработаны комплексы механического и термического обезвоживания, обеспечивающие научно обоснованные показатели потребительских свойств продуктов обогащения по влаге.
Реализация результатов работы. Основные положения работы использованы при совершенствовании процессов обезвоживания и технологических схем на обогатительных фабриках ПОФ «Донецкая», «Лбашсвская», «Печорская» и др.
Рекомендации автора использованы при создании нового обезвоживающего оборудования: сгустителей взвешенного слоя типа СВГ-5,2 фильтра-пресса ФПКМ-1, барабанных фильтров со сходящим полотном типа Б.с.хОУ, дисковых фильтров с избыточным давлением (гипербарфильтров), центрифуг и др.
Личный вклад автора диссертационной работы. Изложенные в работе основные положения н выводы являются результатом исследовании и практической деятельности автора по совершенствованию повой технологии обезвоживания и нового оборудования на обогатительных фабриках России.
Лично автором пли при его непосредственном участии выполнены:
постановка задач, участие в методическом обеспечении, организации и проведении исследований;
обобщение результатов исследований;
аналитическая оценка взаимосвязи различных видов влаги, влияния марочного состава углей и крупности на конечную влажность обезвоживаемых углей;
исследование процессов обезвоживания на различных аппаратах в лабораторных и промышленных условиях;
разработка норм влажности.
Достоверность научных положений н выводов подтверждается апробацией на обогатительных фабриках России новой оптимальной технологии обезвоживания, созданной па основе теоретических разработок, предложенных в работе. Адекватность положений подтверждена результатами промышленных испытании.
Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались на заседаниях ученого совета ИОТТ в 1993, 1994, 1995 и 1996 гг.; на XII Международном конгрессе по обогащению углей, Польша, г. Краков, 1994 г.; на ежегод-
ной годичной XXVI сессии ученого совета ИОТТ в 1995 г.; на техническом совете компании «Росуголь» в 1996 г.; на техническом совете ЦОФ «Донецкая» АО «Гуковуголь».
Публикации. Материалы работы опубликованы в 8 печатных трудах,, в том числе: журнале «Уголь», № 6—1995, № 8—1995, № 10—1995, № 6—1996 гг.; научных трудах института ИОТТ; в трудах XII Международного конгресса по обогащению углей; научно-техническом вестнике ИОТТ вып. 4—5 за 1995 г. По материалам диссертации выпущено 5 отчетов о научно-исследовательской работе.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и 2 приложений.
Общий объем 160 страниц машинописного текста, содержит 11 рисунков, 25 таблиц, 2 приложений. Список использованной литературы включает 72 наименования.