Введение к работе
Актуальность работы. Сравнительная высокая стоимость стали и проката связана с большими, затратами топлива на стадии производства чугуні Сделать кокс менее дорогим и более качественным всегда было и остается одной из актуальнейших задач коксохимического производства.
Известны способы снижения стоимости кокса ва счет вовлечения в состав шихт.более дешевых углей.Однако,это приводит,как правило, к ухудшению его качества как доменного топлива. Применение же новых способов подготовки шихты (частичное брикетирование,термоподготовка, трамбование и др.) значительно' усложняет и удорожает технологию производства кокса Шзтому в настоящее время продолжается поиск более простых и менее затратных решений, одним из которых является использование В угольных шихтах нефтяных спекающих добавок (НСД).; однако, как выбрать добавки, из. широкого спектра тяжелых нефтяных продуктов, как объективно и быстро оценить их пригодность для коксования в составе угольных шихт -до сих пор не ясно. Решению этой конкретной задачи в проблеме распирения сырьевой базы коксования и улучгаэния качества кокса 8а счет использования в гоставе угольных шихт - НСД с низкими температурами размягчения [USO'C) и.посвящено данное исследование.
Цель рзботы. Разработка экспресных методов объективной оценки :лл?лкх нефтяных продуктов как компонента угольной шихты для про-13ВСДСТБ5 кекса и практических рекомендаций по их эффективному использованию в шихтах разного состава
Научная новизна Выявлены закономерности взаимодействия НЗД с 1ИЭКИМИ температурами размягчения с углями различных марок в провесе их совместных термохимических превращений и формирования 'адмолекулярной структуры кокса Установлено различие в действии убавок на хорошо- и слабоепекапдиеся угли и предживэны соответс-аушие критерии, позволяющие оценить эффект взаимодействия углей НСД.Шкааано,что эффект действия добавок в трамбованной- шихт? начительно выше,чем'в засыпи.
."_.'; . Практическая ценность..Разработан и предложен д/я практичес-
. кого использования'лабораторный экспресс-метод оценки пригодності
тяжелых, нефтяных продуктов ' с низкими температурами размягчениі
как компонента'угольных'шихт ,а также 'способ расчета эффекплнрс-
ти действия добавок по,показателям, механической прочности -получа-
,' емых твердых остатков.";.'.'/'
' На.защиту выносится:. .'.
- теоретическое и экспериментальное обоснование роли іефтяні
спекащих добавок с низкими температурами размягчения в шихте длі
коксования;-,'-;.. " .-' ' '-';
.-методика экспрессной:оценки пригодности применения ТЯЖЄЛІ нефтяных продуктов с .низкой температурой размягчения в шихте ' длі
'.- коксования;.' '.-,."!-'''.'" ,-.- .''"
'. - - способ расчета' эффективности действия нефтяной спекание]
добавки' в 'ИИХТЄ--.ЛІЯ;коксования на основании.прочностных .показ'ате-
, лейлдакса-(ЩР;м55).і '!'"'. ,...''.-.
.' ' г', способ-'расчета' эффективности; действия добавки, на угли раз-
. -ной степени -метаморфизма - и шихты разного состава .по данным ла-
брраторного экспресс-метода; ..".-' .'."; ;.; ' .''. '.
'' '- алгоритм' для- оценки продуктов нефтепереработки.' как компо
' не;нта'угольной'.шихта- '..' --'", .' ,- . '_'',"''".
-' -/V'Апробация работы.Основные положения работы; докладывались .:
-обсуждались'' на. '1: школе-семинаре -по -применению физ.--хим. методо.
-'исследования'углей и их прслзводных(Свердловск.,1989} іна 7 между
.' ,'народном-.' нефтехимическом симпозиуме (Киев,І990),'на-6 Всесоюзно
. . - 'научно-технической, конференции молодых.ученых.(Счердловск,І991) ,'
- ' иау научных 'семинарах. : угольного.отдела УХИНа (Харьков, 1993)'. ''.
.', - 'І^ликации. По'.материалам диссертационного .иёследоваяия опуб ' диі?ованр -7- печатных "работ.. ' '.'' -.',;; ''.;- ':.''.'.'"- ".,.''- : .'.'
' '. ,Объем- диссертации. Работа состоит из введения.цятиглав.зак
' лючения.и выводов,списка- использованных источников и 'приложе
, ния. Содержит 139. страниц машинописного ; текста Из. них 17 таблиц
18. рисунков,список использованньа :источникрв на 10 страницах, и
приложение на 26 страницах. '-
-.".-'''" '. : ' ' \';''4-. ' . '.. -':''
; ссюваэЕ содердание работы..
Современные представлення о процессах'взаимодействия
' угольных шихт с нефтяными спекапщими добавками при
производстве кокса .
На основании детального анализа литературных данных и результатов опытно-проведенных' испытаний модульного'устройства по внесению нефтяных продуктов с нивкой температурой размягчения в поток угольной пихты автором определено место новой технологии 'В сниягнии затрат на производство доменного кокса, повышении его качества и расширении сырьевой базы коксования.
использование в составе сырьевой базы" коксохимических заво
дов Украины различных продуктов нефтепереработки позволит по рас^
четам УХИНа вовлечь в процесс коксования около 1500 тыс. т слабос-
пекающихея углей. '
Эффективность, действия добавки-на-уголь определяется термо- . динамической совместимостью компонентов .которая-зависит от химического, строения веществ добавки 'и угля.'&'маловажную роль'при , этом играет и способ ввода добавки,который дрляен обеспечивать равномерное распре деление'добавки, на всей, поверхности .частиц угля. "
Система "уголь — добавка" автором рассматривается как систе- '
ма "связующее - наполнитель". -Шд понятием "наполнитель" понима
ется те вещества 'системы уголь- добавка. (с большой молекулярной
массой), которые при нагревании сами не переходят в Пластическое
состояние , а лишь выступает, в качестве дисперсной фазы. Шд поня
тием "связующе" понимается суммарное количество веществ, -способ
ных "в1 период пластичности выступать в качестве дисперсионной сре
ды. При рассмотрении таких сдоккых систем автором предлозяэно учи
тывать физические и химические явления .многостадийного- процесса
коксования. " . ' - '.-.-'' (
Отмечена недостаточность. существующих классификационных признаков нефтяных спекающих добавок' (происхождение', химичесіие и физические свойства ) для их .грамотного использования в шихте для коксования и предложено оценивать, активность- добавки по- отношению к углям разной, степени метаморфизма на' основании разработан..ого лабораторного экспресс-метода '
Выбор и характеристика'объектов и методов исследования.
При выполнении работы автором учитывался тот факт, что потребность 'в совершенствовании технологии коксования с целью пере-" распределения коксующихся углей и расширения сырьевой базы существует в настоящее время, в .основном, для заводов Украины, ориентированных на структуру запасов Донецкого бассейна. Поэтому исследование взаимодействий, протекающих в системе уголь- добавка при' карбонизации, для выработки рекомендаций по использованию нефтяных продуктов с низкими'температурами размягчения проводилось на. углях ( угольных концентратах),в основном , данного региона,отли- чающихся степенью метаморфизма и представлявших различные техно- . логические марки.'
В соответствии с требованиями к нефтяным продуктам, которые могут, быть рекомендованы для применения в качестве ЮД в угольных шихтах,для проведения исследования' были выбраны представители разных, типов таких продуктов (по, происхождению),удовлетворяющих техническим требованиям на сырье, для коксования', которые получаются или могут быть получены (при соответствующей модернизации производства ) в условиях нефтеперерабатывающих взводов Украины .
В диссертации использованы как стандартные,так и оригинальные методики изучения взаимодействия в системе .уголь-добавка на разных уровнях формирования" структуры в процессе карбонизации.
Для оценки эфективнротй действия добавок в шихте для коксования автором разработана оригинальная методика ,в которой используется оборудование метода Рога .При этом смесь угля с .добавкой, помещенная; в фарфоровые тигли, подвергается последовательному нагреванию в трех муфелях, предварительно разогретых до температур 30b,50Q,B00"C в течение 15,10,10-минут соответственно. После охлаждения полученные корольки взвешиваются. Выход кокса- определяется -как среднее по результатам. 2-х параллельных измерений.
Прочность кокеа определяется по данным разрушения королька' в барабане Рога. При этом в качестве прочностного показателя материала' кокса автором рекомендуется использовать показатель "время полного разрушения образца кокса",определяемый по расчету нас' основании экспериментальных данных с допущением, что процесс разру-
шения описывается уравнением вида
у -А1п(Ю+ В, " .
где у-выход фракции Солее 1 мм после испытания в барабане,N-.число оборотов' барабана, А и В-константы, определяемые-экспериментально.
Для анализа используются образцу 'углей с низкой спекае-мостьп, а такяе смеси углей с высокой и низкой спекаемостью. Антрацит в данном случае из смеси-исключается.
Ш результатам спутниковых и полупромышленных коксований шихт с добавками, которые проводились в 300-кг печи ЖКХЗа, рассчитывались показатели механической прочности кокса (соответственно, П25ГИ10 И М25.Ш0):
- На основе сравнения результатов оценки пригодности нефтяных продуктов как компонента угольной шихта, полученных разными -1 методами, автором бьи разработан комплексный лабораторный метод оценки вышеуказанных продуктов.
- Качество кокса из шихт с НСД.
В диссертации автором использованы результаты совместных работ с сотрудниками ХПИ, УХЙНа и ИНЖ СССР *) по изучению действия различных продуктов нефтяного и иного происхождения, в которых внесение добавки в шихту-для коксования осуществлялось-на установка по равномерному распределению добавки в потоке шихты.
Внесение, добавки осуществляется на падающий поток угольной шхты , разрыхлявшийся определенным образом. Это позволяет с помощь» специальных устройств равномерно нанести расплавленную добавку в виде мелких капелек на поверхность угольных зерен J рис. 1). Хмюдная поверхность аёрна способствует быстрому охлаждению добавки и обеспечивает необходимую прочность фиксации. Шр, подающийся при распылении добавки, улучшает процесс распределения последней вз поверхности угля за счет уменьшения энергии смачивания.
Бзвая технологія позволяет оеущгствлять селективную обрайот- '
—-г~г
*)tt Т. Селянко.П. В. Карножицкий.а И. Ромась, КИ С. Васильев, И. Д. Дроздник,
Я. ЕЮряна, а М.Ша!Ько,Г.А.Гама8Ина,іаЕ Америк, АІ А. Батурин и др.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ ' ПО ОБМАСЛИВАНИЮ 'ШИХТЫ ' *
j—гра .
' Рис. Г.
I - транспортерная лента; 2 -.разрыхлительная головка; 3 - воздушные форсунки; 3 - форсунки для подачи добавки; 5 - камера обмаслийанйя; 6Г приемный бункер.
ку компонентов шихты .с, 'целью направленного' влияния' добавки/на.
злабос'пекаицие ко'шоненты-./.; .'../.' -, ; -'.."'-.'' '..,
' Усредненные результаты- спутнйковыг- кокс'ов'аяии- шихт; с/' ' добав-"- '.- ' тЛ. НД-65 , провдденные-в ЗООкг.1 печи 'ХОКХЗа, представлены;в табли- . де_1. Средняя .квадратичная -ошибка опытов срставида по J^5-0.5%,да ...
mof-o:4x.', '-'':' -'. -'.' ';" \':-\ ;..'.-;. ;;:.>4;-.w; ;'/,'''.'-",/;';'.''.' -:''."' ';."''- ' :'''''.'. -
'.. Анализ результатов/'доказывает ' ..чтб.зффэйтивнос^ь' Де.йбтвкя'; _ ,; ';". -_
дабавки в'шихте.зависит отйбрабатываемого: коипо'нента.и-повышает- ;. -
:я/в. ряду: /'дихта1/; угріш і^арки, Г;--'угбль марки ОС. фи этом для ;. '/''
саждоґо'случая .-существует \оіл^ '. \- '. '.-
зевие которых сгои^т!зффективнЬ'с*Б. ее;, действия!. -.''..'; - :''-' '.-''. -'... 1Й-результата»опытных/и./полуг^Мшёлных^ .-коксований,- был/ ;'..-' '-/'/ юесчитан комплексный''^і^д^Щ''9^к^ге^Л'^11^тф:-гф^іщ'»- ':'_.: іихте^табд: 2-.)';/,'.".'.-,'/"''.'.-'/;-;--'- '/,:;.''V/:" ."/''. ';/- V'->/-/\ ''.".-"'/"' ..'"'. /''.
'-'".Эффективность,'действия'/дрбавгав..вдхтё. СВдш/'ед/ї определя:" 'у'/.'
іась по 'формуле: '.;',-;.'" "." '. .'/-'- / -.' ' / .-: ' ; " ''.
/ '-," '. ' эдш-(Зм25*эм10-1)*эк*^з*10о . , ' ; ; v ; '"- :
. где Эм25,Эм10-эффективность,' действия добавки/ -рассчитан-'
:ая, соответственно',, по показателю, М?5(.ГІ25) и.1110(11101:: . - - ...
.--.'.' -Эм25-Ш5д/1Е5О;.'"'.'Эм1р-Ш0о/тОд.. - , -
где индексами о'и д, соответственно,, обозначаются.' величины,' '
арагсгеризугацие прочность кокса из 'базовой шихты и- этой .шихты с.'
азлкчнымй'добавками; '../.-; -.'..':/. / -,/'-L.:'" '.' ' '-'.'',.-'
:.". ,Эк-то'эф1>йцйе.нт,учйтыва^ ;' -',.'.-//.
ихтй,: --..-,. '/''.- , ' ' -.'"-' / -''.'-.' ..'- -',.'.'"'
-''.- - ; ,// -//'/'V Эк-1/Ктц,/. ,.;'.'-:'//-/-...' ' ' , '.'< ; ' . .
';'^.где-'йц';г':^з,фф^даёнт.технбда'гите.ской -ірнности'шихты;доли;-.-///; /. . /-/
/.':-&ткоэ^фйдоа^учитьт^^ .:,/'/- -,'/;'.'
'- / ':..:'-':' '' ' .'*'-' Эс-1/С,':'\ ' .'.''/.'.',' ' ..'.'' ', '.--'-".''.''.' '"' '!. -"""'.'
-' где С 'т.'крнцентацйя добавки-.в-шихте'.Х .(массовые)';'.' / '--,' .'
'"; ЮОткрэффициент ;для'-уй'еличётя.шсдааба'пб!сэАателя,-зйфектив-' . . .: . .--.-',
зс'т.и,/.-.;...; . ' ' ''-'. ; -'-; , ' ./ ,'.';-':/,'-.'-/..- - ,' ' .
../Количественные величину локазателя.. эффе'ктивности.^ hQSB.oj:. -:.' , '_ .
)лее/фрре>стно'в'ыполйить--^ :/-'--./ ':' ' "'-.
Таблица 1. Изменение прочности кокса принанесении НСД на разные компоненты шихты.
NN : Состав угольной : Кол-во добавки Д : Добавкой: Мех. прочность коксаД
пп : части шихты Д : :обраба- :
. — _ . на шихту : на компонент: тывается: П25 : И10
: Г : Ж : К : ОС : : : : :
Таблица 2. Расчет эффективности действия НСД по результатам опытньа коксований в 300-кг печи. і
NN : Состав.шихты,X
пп . __.
: Г : Ж : К : ОС ; Т : ВД
Шифр НСД
Vex. прочность кокса,% : КГЦ,: Эффективность действия НСД, ед.
. доди . , :
М25 : П25 : ШО : ШО : :Э ІЕ6(Ш5):3 ШО(ИІО): Э ДШ.
2:3:4
11 :12
''['.'-''. ,'i :':','";' ':"'-"':'"' ' 'У-,^':''-''.::.',;. '';'':'':''. у''"::' "."'".'-''":'" !'-' ^І^дол^юй'т^диіда;?;
^///у, .1/:/2.:/3/:/ 4,':';:В;:;:: :е:.У'.: 7,^У'-/;в'''.':. V'?^,:-..ip: ; :' Д:..:, 12/.:/13/і/''--'/ Д4: '^ У"У Ї&У--/:'ї: :"їб--'-
''; Q:>).SO -^40^-^6//. - /-2/6//КОІЧЗІО; - -:/:94/5// ''-/,
..' / :'іо.;5б- 26.' .10':;is:;''-' 2.d.ког-^а'р'/,-43.6. N-/.
''.:.';-' ";І1.','Б0',25 -ІО/.15./.7% 2.'0" .'ВОГ-бОрІЛ.'іівЙ'.а' -.- '-'.'
.-V, -"'12. ;ет йб'їо- '/і5'/::~:/2-6/. коГгБзо.-ч-.. 91.-7-./--,,
-'.''./' ІЗ.-БО .20 '/ІБ.-ібі;'.:>'', -,; '- -,^-'85.2.'>,---/:-10.0'-
;' , 14.-,'ф..;20'.ІБ:;їіб.:/-,; і.-зб. ісг-вб аа* ч:-\'- / в.г:
:./'-, ,'1Б..:бЬ; 26-ІбЧ;1Б;-/--"ЗЛ-/-ВД-65 ,87."2.'-; ::/;".'а/і/ .'.'.;'./ Іє/бо'/26:101\ 15'- ' '-, У /-/./1/~//-91/7V'-;.У
м -.'; . 17. БО' 25"'.-'id'- /1,6/:7-/0<Б--.;іаЙ5:' --.-/-92.-7-- ' /' -"/
'/ // /id/єо/гв -10/.-"is ..-r.ji.B/- нд-бб' --//93/7 :,.,> -у.У^а/бй.'-гб^ір'уі^
,/: V ' *) В варианта*-9-19 в. колонках 2^3,4,^/.приведены составы-угольной составляющей давст.добавка:'.' -- / вносилась/после'предварительного'дме.шения;уг,лей;количество угольной составляющей-определялось, из
соотношения 10Ь-Л,где ^кодичествс/добавки:'-,'Д,масс! // -.-' ..- > '' .-';.' .';..-..'.';.'// У. ';'.':/- ':'
дования .'нефтяных.продуктов .". Ь результате,проведения; такой- операции.; рассмотренные выше добавга .'можно, расположить, д ряд по, убываг . . .нию. э"й»кгивности; действия в, шихте:,'. .;"','' ;.,'.'-
„ '.' .ВД-65,К0Г-210,АЭС «р. ,К0Г-450,'.920 ,851;682,КОГ-530,2767,824, '
ког-500., ;.' , ''.'.." ; ' -; '' .'""' ';._ '<,'"- '. ''- '.'
---..-.'-'.-Совмещгнйе'-' процесса-"обработки - шихты- даД"е ее-последующим ' трамбованием является перспективным, поскольку позволяет не только расширить"сырьевую базу коксования,но. и ..повысить эффективность действия НСД за' счет существенного сокращения ее расхода (0. 5- 1. 0%)(рис.2)., Так,эффективность действия продуктов.2,767 и. КОГ-210-. в шихте,-без .трамбования сасхіляет,соответственно,-2-й 12 ёд\ -при содержании добавки на уровне -.2-3% '(рис 3, кривая 2). Применение трамбования - заметно повышает, эффективность действия этих продул-тов. В-зависимости от их' соДер:<ания'в-шихте эта величина, соотв.ётс~ . твенно, составляет'-15. и 5б ед. (при 1%) и- 96' и 150 ед.' .(при "О. 5%) (рис. 2").. Добавка/при, этом выполняет - не .только: функция активного, спекающего -', -компонента, но и, способствует-увеличении прочности., угольного бруса^ что облегчает процесс загрузки .'его в'коксовую ка-; меру.,';Уплотнейие .'яг. способствует' увеличению, продолжительности контакта, добавки.яаходящейся. в. самой Эффективной фазе С паровой) ' о поверхностью угольных' .зерен![ і',-''":."-'''"'" ''''.',. '" .-" .'.Рассчитанный показатель- свидетельствует,что' эффективность-
: "действия- нефтяных, -добавок'в'трамбованных шихтах, значительно вы-;
' иё.чем е обычных.
- '. Приведенные результаты - показывают.; что в принципе возможно
.регулирование эффективности- действия добавки,- изменяя ее" свойстез
путем'компаундирования,с получением, оптимальных показателей в
процессах" подготовки и-коксования .шихты,-
.' Оценка эффективности действия добавок по результатам .
. ,' " - лабораторных, исследований.
-';', -1 ' В- качестве основных- технологйческих'.критериев'бценки гачес- ;
- 'тва'нефтяных продуктов :-:ак сырья для коксования предлагаются следующие:
-13-'
toco <>М
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ НЕФТЯНЫХ ПРОДУКТОВ В ШИХТЕ ДЛЯ КОКСОВАНИЯ ПО ДАННЫМ РАЗНЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Э 60 '
от 40
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ.НЕФТЯНЫХ ПРОДУКТОВ В ТРАМБОВАННЫХ. ПИХТАХ..'
| | - 0.5 $ добавки в шихте; И - 1.0 % добавки в шихте.
С?,ШЕКЕ УСПШ" ПРОЗІйЗКШ ПРОЦЕССА КАРБОНИЗАЦИИ В РАЗНЫХ ЛАБОРАТОРЫЫХ МЕТОДАХ
' Предлгігп) гаЗ ;'отод
Метод Рога
Е
t-i и
15 20 25 ЗРШ, ?Ш
ВРИ.И,- МИН
Рис.4.
1-те;.:шзратл>а в муфельной пета, С; 2-темпераїура в центре загрузки, С; 3-скорость подъема температуры, град/мин.
А. Выход летучих вещэств.(У0*Z) или выход; кокса ( КД). .
-. .'. 2..Удержание'cepH:(St;%)'.. - .'"',"'
"'.-/З. Температура размягчения или вязкость при температуре 1Б0 С. .,4.Шказатель'. эффективности действия; добавки-. ' \ .'.,",-'" Количественно; эффективность действия добавки .выражается -в - ус'ловт-ных - единицах,' и.. в. .общем' случае .является 'отношением между- какой -либо .величиной до -введения -добавки, 'И- после "ее. введения. Нами предлагается в-- качестве' такой величины использовать, прочностную-характеристику, кокса.из углей їйзньк шрок;л'олучённую в результа- . те. испытаний, по новой методике, разработанной автором. ''/.
- ' В; ходе' - исследования .автором было изучено; влияние, различных'. нефтяных продуктов' на изменение : -прочности -кокса, получаемого/ из углей "разной-степени- мет'амо>физма.и оценена.эффективность югдей^; ствйя . в шихте (рис.3). '.'.'.-..'.'.'. '-'. '.';';.'.".'/., ".':'"':,'/ ', - :': В; новом-, методе-,,' в./отличие от -метода Рога,'-в,дедам снижена. скорость'.нагрева ,смесй угля: с-добавкой- ("риЬ.-4)-.' .Ийменение в уело-" .виях""проведения'-процесса в.низкотемпературной-,области оказывает Сильное' влияние.'на "последующие-совместные- термрЧхймические - Лірев-'ращения..' веществ,-добавок.и '^ля»чтр.'приводит.'к-'более четкому.рєіз-. делению нефтяных продуктов с, -похожими физико-химическими' харак]ге--"ристикамн ('по механической-прочности получаемы* твердых остатков).-','- '".-Авторам -предложен", порядок,- [расчета"'."эффективности -Действия . нефтяных спекающих'.добавок, на- пихты разного -состава по.'- результа-; . там'дабората'рньи "исследований.'.;,'-;'.';"':'; '':':'.':.''''' ;.', ' ;; '-'.--'
- -. Расчёт, 'базируется; на v^
тЬрьй-п'рёдаодагает^^о.'Значёние-йрочности-'кокса-из смеси 'углей'-не,
,может.'бБ^ь'меньше',,чем^ накмельшёе значение'.[Прочности .ййдйвидуаіь-"
ного,угля;вк^Ценного.'в;даднуй-'смееь'.-'-^. ,-".; .'.' ,'-'" '-."..' -.. "''-'
'.'. кроме^.зтогЬ'і основе;расчета'.лежит собственное'', предположение .
автора' :о'.сравнимости', показателе^ 'э^.ктивност'и .действия, добавки^-
поіученньк:на'основании,;результатов.опытных'коксований в'спутни"-".'.
ках';и-яабфаторных';йсследованйй.'.\'" ;. -".'," ;''/' .;„"..'.', .'.'.";;.".'.' . \:„", \ ,:
.'." -' .-' Порядок.'.'расчета; эффективности."действия НСД.'.включает' следую-/
: щие .этапы.', ".'-;': ':;.'..';,.; -;': :.-' .';;:/-.--'.;';: '.;-', ',;'.''.".:' X '.';' '--.- -,
;.'. . V. На основании'.величин-'In'.?.'лр-;; ' П,и .(шаффицйента-технологи- '
.; ческой' .'ценности', угля-: (^илй'.омееи углей ). 'рассчитывается .условная;
. величнва прочности (Ші) для каждого компонента шихты о разным содержанием НСД:'
--'.-,— .--' - Ші-0*1пТ пр, ; _ lt-WVo, ; 1
где из и Н-соответственно,касса исходного твердого остатка и
остатка после отсева фракции. <1ш перед испытанием в барабане. / 2. Исходя из состава шихты, расчитывается величина показателя
эффективности из соотношения,:
. .. п - .
Злші-(ШДі/Шоі-1)*Кк*Ій;; Злш- Злші*Хі,
где индексами о и д, соответственно, обозначаются величины,
характеризующие- прочность кокса из вазовой-шесты и ^этой _пяхты с различкьии добазкаш;' XI-доля 1-го компонента в шихте, %.
Учитывая невозможность прямого определения прочности кокса из угля марки Я .автором рекомендуется определять прочностные характеристики композиций из смесей углей Е и ОС в-разных соотношениях.
Высокий коэффициент парной корреляции между показателем Элш и Здш (0.789) доказывает правильность наших предположений относи- . тельно принципиальней возможности оценки эффективности действия ' добавки по результатам.лабораторного экспресс-метода
Авторов предложен алгоритм для оценки- пригодности нефтяной добавки как компонента шихты для коксования:
1. Из всей гаммы нефтепродуктов выбираются нефтепродукты с приемлемой сернистостыо'- на уровне угля марки я.- .
5. Проводится экспресс-ачализ по определению влияния разного
количества добавок (0-10% с патом 1-2%) на изменение показателя
прочности (ГО) для углей разной степени метаморфизма (Г,К,а также
смесей Ж+ОС в разном соотношении).
а Сравнивается действие добавок в равных условиях.
-4. Выбирается наиболее эффективная добавка, определяются ее вязкостные характеристики.
5. При необходимости проводится компаундирование добавок для достижения требуемых .вязкостных показателей. -
6. Нэвая'добавка проверяется по программе испытаний .указан
ной в пункте 2.
7. Рассчитывается оптимальный состав шихты с добавкой,
а Проводятся опытные коксования в спутниках.
А-Проводятся опытно-промышленные коксования в 300-кг печи.
. 10. Выдаются рекомендации по промышленному применение добавки.
" . . «*>'
- Некоторые аспекты.механизма взаимодействия нефтяных спекающих добавок с низкой температурой размягчения и углей разной степени метаморфизма.
. 'Наблюдение за характером мезофааных превращений проводили на' предметном столике.микроскопа "Эпиквант",оборудованном специальной нагревательной печкой, в интервале температур 20-600 С в отраженном поляризованном свете. Скорость нагрева образца, помещенного между покрывными стеклами,- 20 град/мин,увеличение *200. Начало формирования мезофазы определяли по. появлению двулучепреломле-ния. Фиксировали температуру зарождения мезофазы и окончательного формирования анизотропных .структур,а также характер анизотропной структуры кокса из нефтяных продуктов ШИЯШШЬ и их смесей с углем.марки Г ММА
Сопоставление показателей, характеризующих анизотропную структуру кокса" с его прочностными характеристиками , позволяет сделать вывод о наличии сложной взаимосвязи между показателем
прочности П*1пТпр и содержанием анизотропных структур (А и Щ.
Увеличение- общего содержания анизотропных структур-оказывает по
ложительное влияние на прочность кокса лишь в случае оптимального
соотношения между' пластинчатыми и мозаичными структурами. Увели
чение доли ллзстйнчатых' структур сопровождается возрастанием
прочности образца. . '
При изучении эффективности действия нефтяных добавок на угли разной степени метаморфизма автором установлен ряд зависимосте *' (рис. 5). Различие, в действий добавок проявляется в крутизне, кривь..
. и в характере экстремума: максимум или минимум.
'Дли уточнения механизма взаимодействия добавок с углями разной степени метаморфизма нами.было изучено влияние добавок на выход толуольного экстракта из их смесей с углями после термообработки до температур 300,400,500С. Подробное описание методики проведения эксперимента приведено в диссертации.
ЗАВИСИМОСТЬ' ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ТШ ОТ. ИНДЕКСА СПЕКАНлОСТИ УГЛЕ! И ИХ СТЕПЕНИ ЖГЛ1ЮР-ФИЗУїА ПРИ РАЗНО" КОНЩТРАШП ДОБАВКИ 3 СНЕСИ-
«к
^
^Эл,ед.7С
' 50
'ю
. .. -10
^
Эл,ед.90
..' .56
. 30
-IQ
Эл.ед.90
' 30
-Ї0
'
0.8 . 1.2 ,1.6 *
СГ- 20 40 60 80'
Рис.5.
I - НД-65; 2 - К0Г-2І0; 3 - 2767; A - 3%; Б - 5 В' - 10$.
. . Ї9
Заключение и выводы по работе.
. На основании изучения взаимодействий в системе уголь-добавка
на примере ряда углей разной - степени метаморфизма, являющихся
'в основном.представителями марок -Донецкого бассейна и нефтяных
продуктов, отражающих разные классы по свойствам и процессам полу
чения; в ходе проведения исследования автором был выполнен ряд
экспериментов ' и теоретических расчетов. ''
1. Проведен анализ современных представлений о природе,хими- . „
ческих и физических свойствах нефтяных добавок, механизме их взаи
модействия с углями разной степени, метаморфизма,который .покат
зал,что для обоснования включения их в состав шихты и оценки эф
фективности действия необхордимо разработать комплексный показа- .
те ль; характеризующий свойства добавок по отношению к углям разной
степени метаморфизма и позволяющий унифицировать технические тре
бования, на эти продукты. .
2. Проведены укрупненные экономичесие расчеты,которые показа-г ли, что по предельной цене все потенциально возможные для исполь-.зования в качестве спекающих добавок нефтяные остатки могут быть условно разделены на три.основные, категории: .
1) низкосортные - с предельной -ценой 0.6 от цены шихты.-и
концентрационными пределами применимости в шихте для коксования -
не более 5 %1 . ' ' . ; . .
. 2) среднес.ортные - с, предельной ценой 1.2-1.5 от цены шихты и
концетрационными пределами применимости в шихте для коксования - '
не более- 3 Z; . '
' 3) высокосортные - с предельной ценой 1.5-2.5 от цены шихты и
концентрационными пределами-применимости в шихте для коксования -
не более 2. X. . ' : '
3.Экспериментально подтверждены ранее;опубликованные результаты о влиянии, селективний обработки компонентов угольной шихты нефтяной спекающей добавкой на прочностные характеристики кокса. . На примере одной из добавок определена оптимальная концентрация ее
в шихте и компонент шихты, требующий селективной обработки. . 4. Доведены исследовательские работы в опытно-промышленных условиях Криворожского КЯЗ по-испытанию'ббразца устройства производительностью до 50 т/ч (по сухой шихте) для внесения спекающих добавок cjffisraoffl температурами размягчения, в. шихту.для коксова-.._ ния, которые покрали прингпшиальную возможность применения этого метода в технологии подготовки шихты к коксованию.
-
На основании использования результатов опытных коксований разработан один из критериев для оценки пригодности применения нефтяных продуктов в качестве спекающих добавок в угольных шихтах и предложен способ его расчета по показателям механической прочности образца кокса.
-
Экспериментально показана возможность повышения эффектлв-ностн действия добавок в шихте для коксования путем, применения дополнительного уплотнения шихты (трамбование).
-
Экспериментально показана принципиальная возможность регулирования компаундированием, физико-химических и технологических свойств нефтяных добавок, предлагаемых для использования в процессе трамбования.
-
Разработан новый лабораторный экспресс-метод оценки пригодности'нефтяных гсодуктов для использовь -яя их в качестве спекающих добавок в шихте для коксования.На'основный предложенных показателей прочности разработан, способ расчета эффективности действия нефтяных продуктов с низкими температурами ра-мягчекия в шихтах для коксования ,а также предложен алгоритм для комплексной оценки их свойств как компонента угольных шихт.
-
Расчетами доказана коррелируемость результатов оценки эффективности действия добавок по данным разных экспериментальных методов.
