Введение к работе
Актуальность работы. Одним из главных условий эффективной работы коксового производства является стабильность качества и количества угольных шихт, поступающих на коксование. Включение в концентраты дешевых отощающих углей мало изменяет показатели качества угольных смесей, но ухудшает качество кокса. Для оптимального использования концентратов углей на коксохимических предприятиях возникает необходимость в оперативном определении качества углей прибытия для их рационального складирования и шихтования, или отбраковки. Существующие методы анализа углей длительны и в динамичных условиях работы современного коксохимического производства являются малоэффективными. Поэтому создание промышленного экспресс-метода анализа углей, позволяющего своевременно (за 15 минут вместо 5-6 часов по традиционным методикам) установить свойства поступившего концентрата и обеспечить оптимальность состава угольной шихты для коксования, является актуальной научной и практической задачей
Цель работы — на основе теоретических и экспериментальных исследований разработать новый промышленный метод экспресс-анализа качества углей и угольных шихт коксохимических предприятий на основе инфракрасной (ИК) спектроскопии диффузного отражения (ДО), позволяющий значительно сократить время анализа углей для оперативного оптимального шихтования и получения кокса максимальной прочности.
Методическое обеспечение. В работе использованы методы ИК-спек-троскопии пропускания и диффузного отражения, стандартизованные методы определения петрографических и пластометрических показателей, выхода летучих веществ и зольности углей, методы статистического и математического моделирования
Научная новизна работы.
1. Разработаны способы количественного спектрального анализа порошков углей стандартного аналитического измельчения без разбавителей и дополнительной подготовки в условиях коксохимических предприятий и углеобогатительных фабрик.
2 Установлены структурные фрагменты кого зйе&АбНт^Лънб'к^извесі-
СПегсрвург Of «о
ным являются общими для исследованных углей ряда метаморфизма. Выявлены новые особенности строения углей, различающихся но спекаемости.
-
Разработан методический подход, позволяющий идентифицировать в угольных пробах минералы и обеспечивающий их анализ непосредственно в угле, минуя стадию извлечения минералов из угля.
-
Созданы и опробованы новые модели взаимосвязей технологических и генетических показателей качества углей со структурными фрагментами, формирующими органическую и минеральную составляющие угольного вещества
Практическая значимость и реализация результатов работы
-
На основе полученных данных создана усовершенствованная система автоматизированного экспресс-анализа качества углей.
-
Результаты проведенных автором исследований использованы во введенном с 21 января 2004 года Государственном стандарте Российской Федерации «Угли каменные. Метод спектрометрического определения генетических и технологических параметров».
-
Созданы и реализованы способы прогноза, позволяющие обеспечить требуемую точность определения технологических и генетических показателей, а также зольности концентратов, формирующих сырьевую базу коксохимического производства ООО «Уральская сталь» (г. Новотроицк)
-
Годовой экономический эффект на коксохимическом производстве 000 «Уральская сталь», полученный за счет повышения качества кокса вследствие внедрения разработанной системы экспресс-анализа углей, составил более 47 млн. рублей.
Основные научные положения, разработанные лично автором и вынесенные на защиту
-
Разработанный комплекс алгоритмов автоматизированного количественного анализа по ИК-спектрам диффузного отражения.
-
Новые общие для исследованного ряда метаморфизма углей структурные фрагменты, а также структурные фрагменты, характерные для каждой из трех стадий метаморфизма (Г. К, Т).
-
Созданные модели взаимосвязи технологических, генетических показа телей и зольности углей со структурными фрагментами формирующими органическую и минеральную составляющие угольною вещества
4 Разработанные способы определения толщины пластического слоя, выхода летучих веществ, показателя отражения витринита, суммы отощающих компонентов, зольности по ИК-спсктрам ДО порошков углей стандартного аналитического измельчения, обеспечивающие требуемую точность прогноза.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены:
- на заседаниях Научного совета по химии ископаемого твердого топлива РАН «Перспективы развития углехимии и химии углеродных материалов в XXI веке» (г. Звенигород, 17 19 февраля 2003 г, 8 - 11 февраля 2005 г.)
на международной научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК» (г. Магнитогорск, 12 16 апреля 2004 г).
на научно-техническом совете ФГУП «ВУХИН» (г. Екатеринбург, 24 мая 2005 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации изложены в 8 публикациях, в том числе в 4 статьях, опубликованных в рекомендуемых ВАК научных журналах: «Химия твердого топлива», «Кокс и химия».
Объем и структура диссертации Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста, включает введение, 4 главы, заключение содержит 26 таблиц, 40 рисунков, список использованной литературы из 125 наименований, 5 приложений.
