Дослідження впливу якості вугільної шихти на якість доменного коксу

 

Зміст

1. Аналіз наукової інформації

1.1.Апріорна інформація  яка стосується факторів дослідження

1.1.1. Вміст вологи у вугіллі визначають прямими і непрямими методами

1.1.2 Визначення вологи прямими методами

1.1.3 Визначення вологи непрямими методами шляхом висушування наважок вугілля

1.1.4 Основний метод визначення вологи в аналітичній пробі

1.1.5 Визначення зольності вугілля виробляють прямими і непрямими методами.

1.1.6 Визначення зольності

1.1.7 Визначення виходу летких речовин у вугіллі

1.1.8 Визначення вагового виходу летких речовин

2. Вивчення та аналіз  інформації що стосується параметрів оптимізації

            2.1 Пластичний шар

3.Розрахунки

Висновок

Література 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Україна має великі запаси горючих корисних копалин, головним чином вугілля. Це свідчить, що раціональне  використання запасів земних надр в  перспективі повинно стояти в  максимальному наближенні витрат горючих  копалин відповідно їх запасам, тобто  збільшення добутку та використання вугілля.

Тенденції до збільшення використання вугілля спостерігаються також  і в світовій практиці. Так, наприклад, деякі західні спеціалісти вважають, що у найближчому часі рівень споживання нафти буде перевищувати рівень її здобутку. Це призведе до прискорення  зниження порівняно невеликих запасів  нафти. В таких умовах споживання вугілля набуде більш великого значення.

Одним з ефективних способів технологічного використання кам‘яного  вугілля є високотемпературне коксування. Таку переробку вугілля здійснюють коксохімічні підприємства, які виробляють кам’яновугільний кокс, коксовий газ  та широкий асортимент продуктів  коксування. Споживачами цієї продукції  є чорна та кольорова металургія, хімічна промисловість, машинобудування  та інші галузі народного господарства.

Сучасна коксохімічна промисловість  України по об’єму виробництва коксу  займає одне з перших місць в світі. Покращується технологія виробництва, будуються нові коксові батареї  з печами великої ємкості, систематично модернізується обладнання заводів, покращуються технічно-економічні показники.

Відомо, що сучасна коксохімічна промисловість України по об’єму виробництва коксу займає одне з  перших місць в світі. Доменне  виробництво до кінця цього століття залишиться основним в виробництві  чорних металів. Головним джерелом теплової енергії та відновником в цьому  процесі є кам’яновугільний кокс, який отримують традиційним шаровим  способом. Тому глибоке знання технології приготування вугільних шихт, оптимальне використання природних властивостей кожного з вугіль, які входять у склад шихти, вміння та творче відношення до діла допоможуть спеціалістам-коксохімікам знаходити та використовувати резерви які вже є, кваліфіційно вирішувати складні завдання забезпечення чорної металургії та інших галузей народного господарства коксом високої якості.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.АНАЛІЗ НАУКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ 
1.1АПРІОРНА ІНФОРМАЦІЯ ЯКА СТОСУЄТЬСЯ ФАКТОРІВ ДОСЛІДЖЕННЯ 

Визначення вмісту вологи у вугіллі.

При аналізі лабораторних і аналітичних проб вугілля визначаються наступні види вологи: Wr - волога робоча,%. Визначається за спеціальною лабораторної пробі на вологу, обробленої і доставленої у лабораторію з відповідними пересторогами, щоб зберегти в пробі всю первісну вологу, що міститься у вугіллі до самого моменту її визначення. Зміна первісної ваги проби, зазначеного в супровідних документах, не повинно перевищувати 0,5% ваги проби. З моменту приготування проби до надходження її в лабораторію повинно пройти не більше 12год.

-   Волога аналітична,%. Визначається з аналітичної пробі. Служить для перерахунку показників якості вугілля на робочу, суху і умовну горючу масу вугілля;

- Волога лабораторна,%. Визначається з лабораторної пробі для загального аналізу;

-   Волога зовнішня чи вільна,%. Визначається як різниця по убутку у вазі проби при доведенні її підсушуванням до повітряно-сухого стану;

- Волога повітряно-сухого  стану,%. Представляє що залишається в пробі вологу після підсушування її до повітряно-сухого стану (при температурі навколишнього повітря 20⁰ С і відносній вологості повітря 65%). Її називають ще вологою пов'язаної або внутрішньої, також гігроскопічної. Цю вологу визначають з аналітичної пробі, доведеної до повітряно-сухого стану в зазначених умовах лише в окремих випадках, наприклад коли потрібно встановити гігроскопічну здатність вугілля. Для масових визначень вологу повітряно-сухого стану визначають з аналітичної пробі, доведеної протягом 24г до повітряно-сухого стану в кімнатних і, отже, не точно обумовлених умовах температури і вологості повітря. Оскільки для практичної оцінки вугілля ці умови зазвичай близькі в різних лабораторіях, то дані про зміст певної таким чином вологи можуть служити для загальної характеристики вугілля. 
     Для перерахунку результатів аналізу аналітичних проб на робочу, суху і умовну горючу маси і назад користуються множниками, наведеними в таблиці 1.1. При цьому, якщо аналіз був зроблений після визначення аналітичної вологи через 12год і більше в пробі, не доведеній до повітряно-сухого стану, або через 7 діб і більше в пробі, доведеної до повітряно-сухого стану, то визначення аналітичної вологи повторюють і при перерахунку приймають нові дані по вмісту аналітичної вологи.

Таблиця 1.1

Маса з якої проводиться  перелік	Множник для перерахунку на  масу
	Робочу	аналітичну	суху	Умовно горючу
Робоча	1
Аналітична		1
Суха			1
Умовна горюча				1

 

1.1.1 ВМІСТ ВОЛОГИ У ВУГІЛЛІ ВИЗНАЧАЮТЬ ПРЯМИМИ І НЕПРЯМИМИ МЕТОДАМИ.

Прямі методи полягають в  відгонці води з наважки вугілля і замкнутій системі, уловлюванні виділяються при цьому парів води і визначенні, шляхом безпосереднього виміру, ваги або об'єму води в навішуванні. 
 Непрямими методами вміст вологи визначається за непрямими показниками, наприклад по збитку у вазі наважки вугілля після висушування її в сушильній шафі до постійної ваги, по реакціях, в які вступає волога вугілля при тих чи інших на неї впливах, щодо зміни властивостей вугілля в залежності від вмісту в ньому вологи.

Прямі методи визначення вологи забезпечують найбільш точні результати аналізу, але вони трудомісткі і  тому їх застосовують переважно в  тих випадках, коли виникають підвищені вимоги до точності визначення вологи.

Для технічного аналізу вугілля  вуглехімічний лабораторіями прийнято більш простий і швидкий непрямий метод визначення вологи шляхом висушування  наважки; спад у вазі наважки при  сушінні приймається за зміст  вологи у вугіллі (ГОСТ 11014-70).

 

1.1.2 ВИЗНАЧЕННЯ ВОЛОГИ ПРЯМИМИ МЕТОДАМИ

При визначенні змісту вологи проводиться відгонці води з наважки вугілля в струмі азоту або з парами будь-якої рідини, наприклад толуолу або ксилолу, не змішується з водою.

За способом відгону води розрізняють об'ємне і вагове визначення вологи.

Об'ємний вміст вологи у вугіллі визначають методом  дистиляції в приладі. Суть методу полягає в нагріванні наважки вугілля в толуолом, відгонці виділяються з вугілля парів води разом з парами толуолу і вимірі сконденсувавшоїся води.

Вагове визначення вологи у вугіллі виробляють на установці  шляхом відгону води з наважки  вугілля в струмі азоту при  температурі 105-1100С, уловлювання та визначення кількості випарувалася вологи. Як поглинач вологи використовують хлорно-кислий магній або сірчану кислоту.

1.1.3 ВИЗНАЧЕННЯ ВОЛОГИ НЕПРЯМИМИ МЕТОДАМИ 
       ШЛЯХОМ ВИСУШУВАННЯ НАВАЖОК ВУГІЛЛЯ

Суть методу визначення вологи полягає у висушуванні наважок  вугілля в сушильній шафі при  заданій температурі і обчисленні вмісту вологи у вугіллі за убутку ваги наважки при висушуванні.

Основний метод визначення вологи в лабораторній пробі 
Лабораторну пробу, не розкриваючи банки, перемішують, перевертаючи банку кілька разів у різні сторони. Потім відкривають банку і на різній глибині з двох-трьох місць беруть наважки вугілля по 10 ± 0,1 г у попередньо зважені скляні бюкси або алюмінієві вагові стаканчики.

Відкривши кришки, стаканчики поміщають у попередньо нагрітий до температури 105-110⁰ С сушильну шафу з відкритими вентиляційними заслінками, де висушують їх при цій же температурі.

Тривалість сушіння: кам'яне  вугілля - 60 хв.; буре вугілля і продукти мокрого збагачення вугілля - 90 хв.; антрацити 120 хв. Час висушування рахують з моменту, коли встановиться в шафі задана температура сушіння навішування. 
Після висушування наважок вугілля стаканчики закривають кришками, виймають із сушильної шафи, охолоджують на повітрі 2-3 хв., а потім - в ексикаторі до кімнатної температури, після чого висушують. 
Прискорене визначення вологи в лабораторній пробі проводиться так само, тільки з підвищення температури до 160-1650С

1.1.4 ОСНОВНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ВОЛОГИ 
В АНАЛІТИЧНІЙ ПРОБІ

Аналітичну пробу при  відкритій банці перемішую шпателем або ложечкою на повну глибину  банки. Потім на різній глибині з двох-трьох місць беруть у попередньо зважені скляні вагові стаканчики наважки вугілля 1 ± 0,1 г.

Стаканчики з відкритими кришками поміщають у сушильну шафу з відкритими вентиляційними заслінками, попередньо нагрітий до температури 105-110⁰ С, де висушують їх при цій же температурі. 
Тривалість сушіння: кам'яне вугілля і антрацити - 30 хв., буре вугілля і продукти мокрого збагачення - 60 хв.

Далі аналіз ведуть так  само як і при визначенні вологи в лабораторній пробі. Прискорене визначення ведеться так само, але при зменшенні часу на сушку. 
 
 
Зміст вологи робочої, лабораторної і аналітичної обчислюється за формулою:

                                                        (1.1)

                                                                                    

де G - наважка вугілля, г;

G₁ - збиток ваги наважки при сушінні, м.

1.1.5 ВИЗНАЧЕННЯ ЗОЛЬНОСТІ ВУГІЛЛЯ ВИРОБЛЯЮТЬ ПРЯМИМИ І НЕПРЯМИМИ МЕТОДАМИ.

Прямі методи визначення зольності  полягають у озолення наважки вугілля, що поміщається у фарфоровій човнику або в невеликому деку в муфельну піч, і прожарені муфельній залишку. Вихід муфельній залишку у відсотках до початкового вазі навішування приймають за зольність вугілля.

Точність визначення зольності  може змінюватися в залежності від  кінцевої температури, що досягається  в печі, від швидкості нагріву  і розташування наважок, від атмосфери, яка може бути створена в печі. 
Від зміни вказаних факторів змінюються і умови визначення зольності вугілля. Велике значення вугілля умов визначення має і необхідна точність аналізу, згідно з чим розрізняють повільне і прискорене озолення наважки вугілля. 
        Прикладами непрямих методів є визначення зольності, засновані на різній проникності вугілля і мінеральних домішок рентгенівськими променями, радіоактивними ізотопами і т.д. Ці методи дають менш точні в порівнянні з прямими методами результати визначення зольності вугілля. Але для їх застосування необхідно дорогу і вимагає кваліфікаційного обслуговування апаратуру.

Для розрахунків вугільних  підприємств із споживачами за якість зольності вугілля та продуктів  збагачення в розрахунково-аналітичних  товарних пробах вуглехімічний лабораторії  визначають, застосовуючи прямі методи повільного і прискореного озолення наважки вугілля (за ГОСТ 11022-64) 
      Для озолення навішування застосовуючи муфельні печі з максимальною температурою нагріву 900 ⁰С. При прискореному визначенні зольності піч повинна мати витяжну трубу діаметром 20мм, розташовану в задній стінці печі.

1.1.6 ВИЗНАЧЕННЯ ЗОЛЬНОСТІ

Варіант повільного озолення. Аналітичну пробу перемішують шпателем у відкритій банці і на різній глибині з двох - трьох місць беруть наважку вугілля в попередньо зважені човники.

Човники з наважкою ставлять на керамічній пластинці або без  неї на холодний або нагрітий до температури не більше 300⁰ С під муфельній печі. Закривають дверцята печі, і на протязі 1-1,5 год. доводять температуру в ній до 800-825⁰ С.При цій температурі прожарюють утворився зольний залишок у закритому муфелі 1-2ч для досягнення сталості його ваги. Закінчивши прожарювання, човники виймають з муфеля, охолоджують 5хв на повітрі, а потім у ексикаторі до кімнатної температури і зважують. 
         Для контролю прожарюють зольний залишок у тих же човниках ще 30хв і зважують. Якщо результати двох послідовних зважених дадуть різниця у вазі менше ± 0,001 г, випробування закінчується і для розрахунку зольності приймають останній вага наважки.

Якщо тривалість основної прожарювання зольного залишку була недостатньою, зміна ваги буде більше 0,001 г, в цьому випадки необхідно  виробляти додаткові контрольні прожарювання залишку. 
Всі зважування відбуваються з точністю до 0,0002 г. 
Варіант прискореного озолення. Порядок взяття наважок вугілля для прискореного озолення такий же, як взяття наважок для повільного озолення. 
        Попередньо нагрівають муфельну піч до температури 850-8750С. 
Відкривають дверцята печі і встановлюють на рівні її пода керамічну або з жаротривкого металу платівку з встановленими на ній у 3-4 ряди човниками.  Останні мають у своєму розпорядженні таким чином, щоб у самого входу в муфель розміщувався перший ряд човників. У такому положенні платівку витримують 3хв, потім пластинку з човниками просувають у піч зі швидкістю 2см/мін. Коли всі човники опиняться в зоні повного напруження, дверцята печі закривають і ведуть прожарювання зольного складу при температурі 800-825  ⁰С в плині часу: вугілля кам'яні й антрацитні 35; 25хв, вугілля бурі 25; 20хв.

Після того як прожарювання закінчено, човники з зольним  залишком охолоджують протягом 5хв на повітрі, а потім до кімнатної  температури в ексикаторі і зважують.