Введение к работе
Актуальность проблемы. Учитывая то, что в современной технологии коксовая себестоимость кокса на 87-90% определяется стоимостью сырья, наибольшие потенциальные возможности снижения затрат на производство кокса заложены в угольной сырьевой базе.
В настоящее время для коксования используются многокомпонентные шихты, включающие угли разных бассейнов, многих индивидуальных марок и их смесей, в связи с чем определение оптимального состава шихты является сложной задачей.
Как правило, угли, поступающие на коксохимические заводы из шахт и углеобогатительных фабрик, представлены бинарными и тройными смесями углей разных марок, причем их свойства и соотношение варьируют в широком диапазоне, это вызывает трудности определения их состава при оперативном контроле смесей в заводских лабораторных условиях
Кроме того, увеличение числа марок углей, используемых для коксования усложнило задачу разработки оптимального состава шихты я подготовки ее к коксованию (складирование, дробление компонентов, дозировка и т.п.). Следует также учитывать, что имеющиеся ресурсы углей для коксования вызывают необходимость вовлечения в шихты слабоспекающихся углей как низкой, так и высокой стадии метафорфизма.
В связи с этим перспективным направлением является углубленное изучение процессов термической деструкции углей с помощью новых методов, которые учитывают образование продуктов, связывающих деструктируемые угольные зерна в стадии пластического состояния и определяющих во многом характер
процессов спекания и коксообразования. Эти данные могут служить дополнительными критериями при разработке оптимального состава шихт для коксования с целью получения кондиционного доменного кокса
Оценка спекаемости разнообразных по составу и свойствам углей существующими методами анализа (например, пластометрическим, методом Рога) недостаточно эффективна ввиду длительности испытаний, недостаточной чувствительности методов и т. д. Разработанные в последние годы новые методы оценки спекаемости углей (определение жидких нелетучих продуктов, вспучивание) частично получили практическое применение, однако они, как правило, достаточно сложны и требуют большого количества операций при анализе.
Таким образом,в условиях современного коксохимического производства и в перспективе актуальной проблемой является разработка новых методов изучения и оперативного контроля спекаемости углей и шихт.
Работа. проводилась в соответствии с программой Академии наук СССР, по исследованию фундаментальных проблем, включая проблемы нефтехимии и углехимии (1976-1990г.г.) и планом внедрения новой техники Магнитогорского металлургического комбината.
Цель работы. Разработка метода оценки спекаемости углей и многокомпонентных шихт, учитывающего образование продуктов, связывающих термодеструкггируемые зерна, и обладающего комплексом практических достоинств, необходимых для эффективного его использования в научных исследованиях и при оперативном контроле на коксохимических заводах (простота,
надежность, экспрессность, возможность дифференциации всего ряда спекающихся углей, наличие взаимосвязи с прочностными характеристиками кокса, возможность автоматизации определения спекаемости и др.).
Автор защищает.
- установленное явление пршсоксовывания углей к нагретому
стержню, обусловленное адгезионно-когезионными силами,
возникающими при пластическом контакте продуктов термичесхой
деструкции в условиях одностороннего дозированного нагрева углей;
разработанный и аттестованный метод, а также разработанный аппарат для оценки спекаемости углей, в основе которого используется явление прикоксовывания углей к нагретому стержню;
зависимости показателя количества прикокса от различных генетических и технологических факторов;
взаимосвязи показателя количества прикокса с показателями спекаемости углей, определенными другими методами, и с прочностными показателями кокса;
возможность в промышлешшх условиях экспрессной оценки-спекаемости многокомпонентных шихт и технологической марки угля на основе метода прикоксовывания углей и нагретому стержню.
Научная новизна:
впервые установлено и изучено явление прикоксовывания углей к нагретому стержню в условиях дозированного нагрева;
разработан метод и аппарат для оценки спекаемости углей на основе явления прикоксовывания их к нагретому стержню;
установлены закономерности изменения количества прикокса в зависимости от различных генетических и технологических
факторов (стадия метаморфизма, петрографический состав,
влажность, зольность, температура нагрева стержня,
гранулометрический состав, окисленность углей, марочный состав смеси углей, добавки, органических веществ и др.);
- установлена взаимосвязь показателя количества прикокса с показателями спекаемости, определяемыми другими методами, и с прочностными характеристиками кокса;
оценена температура начала связывания
термодеструкгируемых зерен различных углей;
доказано участие в процессе связывания термодеструкгируемых угольных зерен тяжелых фракций первичной смолы, жидких нелетучих продуктов деструкции и глубокопластифицированных угольных зерен.
Практическая ценность работы. Аттестован метод и разработан аппарат для оценки спекаемости углей прикоксовыванием к нагретому стержню. Метод отличается простотой, надежностью, экспрессностью, возможностью автоматизации определения, чувствительностью к окисленности углей.
Установленные закономерности изменения количества прикокса при воздействии различных факторов позволили использовать разработанный метод прикоксовываяия для количественной оценки спекаемости углей и предсказывать уровень их спекаемости в условиях меняющейся сырьевой базы. Метод использован для оптимизации и управления процессом коксования и внедрен на Магнитогорском металлургическом комбинате, Алчевском и Харьковском коксохимических заводах. Экономический эффект от реализации метода, только на Магнитогорском металлургическом
комбинате в 1989 году, составил 98 тыс. руб. (объем производства I млн. 40 тыс т чугуна в "год).;~ " ~~"
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзном координационном совещании по коксохимии (г. Днепродзержинск, 1987г.), Всесоюзной конференции по химии и технологии твердого топлива (г. Москва, 1988г.), производственно-техническом семинаре НТО черной металлургии (г. Челябинск, 1985 г.), научно-технической конференции молодых ученых НПО "Коксохимия" (г.Харьков, 1987г.), семинаре "Технический прогресс в коксохимическом производстве" (г. Киев, 1988г.), на научно-технических конференциях ХПИ (1985-1995г.г.), на ежегодных научно-технических советах Алчевского коксохимического завода и Магнитогорского металлургического комбината (1986-1995г.г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе получено 4 авторских свидетельства.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений; содержит /$ стр. машинописного текста, 40 таблиц, 9 рисунков и библиографии 125 источников отечественной и зарубежной литературы).
