Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. В современных условиях важной задачей народного хозяйства является перевод экономики на интенсивный путь развития и более полное использование производственного потенциала страны.
Улучшение качества и достижение необходимых технико-экономических показателей производства агломерата может быть достигнуто на стадии подготовки шихты и формирования слоя на аглоленте. Эта проблема особо актуальна в настоящее время, когда основным железосодержащим компонентом агломерационной шихты становится концентрат глубокого обогащения, содержащий до 90-95% мелких фракций. Она может быть решена в основном за счет усовершенствования конструкций существующего технологического оборудования и улучшения подготовки железорудного материала к окускованию.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Теоретические и экспериментальные исследования процесса окускования железорудных материалов и разработка математических моделей движения и взаимодействия полидисперсных материалов в различных технологических агрегатах, позволяющих определить условия формирования структуры слоя агломерационной шихты на спека-тельных тележках, обеспечивающие повышение производительности агло-машин и снижение расхода твердого топлива. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
на основе теоретического обобщения результатов исследований сформулированы и обоснованы перспективные направления разработки математической модели структуры слоя полидисперсного материала на спека-тельных тележках агломашины;
разработаны модели движения и взаимодействия сыпучих масс в различных агрегатах агломерационного производства, которые позволяют анализировать основные технологические ситуации и выработать конкретные рекомендации для улучшения работы агломерационных и обжиговых машин;
- выполнено обобщенное описание установленных закономерное!
процесса формирования структуры агломерационной шихты на спекате.
ных тележках, определяемых условиями грануляции, движения и измеї
ниями физического состояния материала.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработаны и теоретически обоснованы і тоды интенсификации спекания агломерационной шихты, базирующиеся установленных закономерностях формирования структуры сыпучего ма риала в процессе его транспортировки, окомкования и загрузки на конв< ерные машины.
Разработаны математические модели движения полидисперсных ма риалов в различных технологических агрегатах, позволяющие oпpeдeл^ условия формирования структуры агломерационной шихты, обеспе1 вающие повышение производительности агломашин и снижение расхе твердого топлива.
Совокупность полученных результатов является теоретическим 0( щением закономерностей процесса формирования структуры агломерацис ной шихты, что позволяет решить важную научную проблему эконом топливно-энергетических ресурсов и интенсификации окускования желе: рудного сырья.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы определяется решением cj дующих научно-технических проблем:
разработкой расчетных методов определения параметров барабанні и тарельчатых грануляторов;
на основе математического моделирования определением paunoHaj ных условий работы участков приемных бункеров поточно-транспортні систем, разработкой и внедрением алгоритмов управления ПТС;
практическим использованием математических моделей для сов( шенствования конструкции загрузочных узлов агломашин и технолог укладки шихты на спекательные тележки;
использованием математических моделей структуры слоя полиді персного материала при разработке метода оптимизации, позволяющего v тенсифицировать процесс агломерации применительно к конкретным Text логическим условиям;
- разработкой и реализацией способов управления подготовкой агломерационной шихты к спеканию и определением необходимых для этого информационных каналов.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. На агломерационных машинах ЗМК "Запорожсталь" внедрена разработанная технология формирования структуры полидисперсного материала и устройства, обеспечивающие совершенствование подготовки агломерационной шихты к окускованию. Получение заданной структуры спекаемого слоя, позволило улучшить тепловой режим агломерационного процесса, снизить расход топлива на 1,04% и повысить удельную производительность агломашины.
На основании теоретических и экспериментальных исследований закономерностей движения и взаимодействия компонентов агломерационной шихты в различных технологических агрегатах разработаны и внедрены способы и системы стабилизации работы трактов подачи шихты на аглоленту, усовершенствованы системы управления ее загрузкой, на спекательные тележки. В результате повысилась стабильность подачи шихты на аглоленту, что способствовало повышению производительности агломашин на 2,1%.
Общий экономический эффект от внедрения технологических разработок составляет 808 тыс. руб. в год в ценах 1990 года.
На фабрике окомкования Лебединского ГОКа внедрены: методика и алгоритм расчета рациональных уровней установки сигнализаторов заполнения приемных бункеров обжиговых машин; математическая модель участка приемных бункеров фабрики окомкования; алгоритм управления распределением материалов между приемными бункерами отделения фабрики окомкования. Ожидаемый экономический эффект от внедрения НИР составляет 235 тыс. руб. в ценах 1990 г.
Результаты исследований закономерностей формирования структуры
шихты, математические модели и алгоритмы управления ПТС использованы
"НИИАчермет" при проектировании АСУ агломерационным производством.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Доклады по материалам диссертации и их обсуждение проведены на международных всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях и семинарах: всесоюзном семинаре "Проблемы автоматизации окускования железных руд и концентратов".
Керчь. 1974; всесоюзном научно-техническом совещании "Теория и практи» создания АСУ ТП с применением вычислительной техники на предприятия окускования сыпучих материалов", Керчь, 1978: республиканской конфере; ции "Теоретические основы и технология подготовки металлургическої сырья к доменной плавке", Днепропетровск, 1980; республиканском научн техническом семинаре 'Теплотехника и газодинамика агломерационної процесса", Киев, 1983; республиканском научно-техническом семинар "Теплотехника и газодинамика процессов окускования железорудных мат риалов". Киев, 1986; республиканском научно-техническом семинар "Оптимизация процессов окускования рудных материалов", Киев, 1987; всі союзной научно-технической конференции "Технология сыпучих матери, лов". Ярославль, 1989; региональной научно-технической конференци "Проблемы энерго- и ресурсосберегающих технологий", Новокузнецк, 198! всесоюзной научно-технической конференции "Интенсификация процессе переработки труднообогатимых тонковкрапленных руд", Кривой Рог, 198І республиканской научно-технической конференции "Повышение эффектш ности использования топливно-энергетических ресурсов в черной металлу] гии", Днепропетровск, 1989; всесоюзной научно-технической конференци "Теплотехническое обеспечение технологических процессов металлургии' Свердловск, 1990; 4-ой международной научно-технической конференци "Прикладные аспекты современной теории автоматизации", Киев, 1990; вс< союзном научно-техническом семинаре "Техноэкология - 91", Донецк, 199! всесоюзном семинаре по вибрационной технике, Батуми, 1991; всесоюзної совещании "Моделирование физико-химических систем и технологически процессов в металлургии", Новокузнецк, 1991; 1-ой Украинской конференци по автоматическому управлению "Автоматика-94, Киев, 1994.
ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертации опубликовано
монографии, 44 статьях и 5 авторских свидетельствах на изобретение.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит и введения, шести глав, заключения и приложений. Изложена на 376 стр. і включает 283 стр. машинописного текста, 21 таблицу, 107 рисунков, би блиографический список из 205 наименований.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА заключается в развитии теоретически; основ формирования структуры полидисперсных материалов и установлени закономерностей технологических процессов подготовки железорудной сырья к окускованию, в разработке методов управления формирование! структуры агломерационной шихты, обеспечивающих интенсификацию е« спекания, участии в экспериментальных работах по их реализации.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. При разработке методов интенсифика ции спекания агломерационной шихты и моделировании процессов в сыпу
7 чих материалах применены методы математического анализа с использованием фундаментальных положений физики из области механики сыпучих сред, математического аппарата дифференциального, интегрального и операционного исчислений, уравнений математической статистики, экспериментальный метод на базе различный лабораторных установок, промышленные эксперименты в условиях аглофабрик металлургических предприятий Украины.