Дослідження впливу якості вугільної шихти на якість доменного коксу

Обчислення зольності  аналітичної проби вугілля і  перерахунок зольності на суху і  робочу маси вугілля виробляють за формулами:

                                                                 (1.2)

                                                            (1.3)

                                                          (1.4)

Де G₁ - вага зольного залишку, г; 
     G - наважка вугілля, г; 
      Wa, Wp - волога аналітична і робоча,%. 
Всіобчислення ведуть з точністю до 0,01%,округляючи остаточні результати до десятих часток відсотка. 0,01%, округляючи остаточні результати до десятих часток відсотка.

1.1.7 ВИЗНАЧЕННЯ ВИХОДУ ЛЕТКИХ РЕЧОВИН У ВУГІЛЛІ

Летючими речовинами вважаються паро-та газоподібні продукти термічного розкладання органічної маси та деяких мінеральних його домішок, що виділяються  з вугілля при нагріванні без  доступу повітря. Сюди не входить волога, що міститься у вугіллі і випаровується при його нагріванні. 
  Вихід летких речовин та їх склад в значній мірі залежать від температурних умов і часу нагрівання вугілля. Тому порівнянні результати визначень виходу летких речовин можуть бути отримані лише при строго регламентованих температурному режимі і часу нагрівання вугілля. 
 Визначають ваговий і об'ємний вихід летких речовин. 
        При визначенні виходу летких речовин в кам'яному вугіллі і антрацитах для їх класифікації зольність проб не повинна бути більше 10%. У іншому випадки їх збагачують розшаруванням в чотирихлористому вуглеці щільністю 1,4 г/см³ (кам'яне вугілля) або хлоритом цинку густиною 1,8 г/см³ (антрацити).

Ваговий вихід летких речовин  визначають нагріванням навішування  аналітичної проби вугілля. За вихід летких речовин приймають різницю між загальною збитком ваги наважки після нагрівання, вираженої у відсотках до початкового вазі, і зменшенням її ваги за рахунок випарувалася вологи. 
      Об'ємний вихід летких речовин визначають у антрацитах і полуантрацитах (за ГОСТ 7303-67). Ваговий вихід летких речовин у них не перевищує 9%, тому виходять сильно розходяться результати визначень. При визначенні об'ємного виходу летких речовин виходять більш відтворювані результати аналізу.

1.1.8 ВИЗНАЧЕННЯ ВАГОВОГО ВИХОДУ ЛЕТКИХ РЕЧОВИН

Наважки1 ± 0,1 г аналітичної проби вугілля будуть на різній глибині з двох - трьох місць у попередньо зважені порцелянові або кварцові високої форми тиглі з притертими кришками.

Навіски бурого вугілля перед  випробуванням брикетуються в лабораторному  брикетного преса. Брикети виймають із преса та зважують у тиглях, уточнюючи взяту для випробування наважку вугілля.

Для нагрівання наважок вугілля  застосовують електричну муфельну піч  з температурою нагріву до 1000 ⁰С і з автоматичним регулюванням температури. У передній стінці піч повинна мати отвори для випуску летючих речовин, а в задній стінці - отвори для встановлення термопари. У печі повинен бути ділянка з встановленою температурою 850 ± 10 ⁰С, площа якого визначається попередніми виміром температури в закритому муфелі. 
       Термопару розташовують так у муфельній печі, щоб гарячий спай її знаходився в просторі на відстані 10-20мм від пода печі по середині зони зі стійкою температурою.

Тиглі з навішеннями, закриті  кришками, вводять у піч, нагрівають до 860  ⁰С, на спеціальній підставці на шість, чотири або два тигля з ніхромового дроту або з жаростійкої сталі в зону стійкої температури, з таким розрахунком, щоб під піччю був від дна тигля на відстані 20мм. 
     У закритій печі витримують тиглі протягом 7хв. Температура, знизивши при установці тиглів в піч, повинна знову досягти 850 ± 10 ⁰С не більше ніж за 3хв. У іншому випадки випробування повторюють. 
Після 7-хвилинного перебування тиглів в печі їх виймають звідти і охолоджують спочатку протягом 5хв на повітрі (не знімаючи кришки), а потім до кімнатної температури в ексикаторі, після чого зважують і звільняють від нелетючого залишку.

Якщо після випробування кам'яного вугілля з виходом  летких більше 20% отримаємо порошкоподібний  або злиплою нелетких залишок, то досвід визначення виходу нелетких речовин  з попередньо брикетованої наважкою вугілля і вихід летких речовин  обчислюють за результатами другого  випробування. 
      Залежно від зовнішнього вигляду і міцності не летючого залишку його характеризують за такою класифікацією:

-Порошкоподібний;

-Злиплі при легкому натиску пальцем розсипається на порох;

- Слабоспікшийся при легкому натиску пальцем розколюється на окремі шматочки; 
- Спечений, не сплавлений - для розколювання на окремі шматочки необхідно докласти зусилля;

- Сплавлений, не спучений - плоска коржик з сріблястим  металевим блиском поверхні; 
- Сплавлений, спучений - залишок з сріблястим металевим блиском поверхні висотою менше 15мм;

- Сплавлений, сильно спучений - залишок з сріблястим металевим  блиском поверхні висотою більш  15мм.

Така характеристика не летючого залишку дає перше наближене уявлення про спікливості вугілля.

 

2. ВИВЧЕННЯ ТА АНАЛІЗ ІНФОРМАЦІЇ ЩО СТОСУЄТЬСЯ ПАРАМЕТРІВ ОПТИМІЗАЦІЇ

ПЛАСТОМЕТРІЯ

Метод оцінки вугілля (шихт) як сировини для коксування прийнятий  як стандартний метод. Основні показники П.: товщина пластичного шару, зменшення висоти завантаження вугілля (усадка), характер пластометричних кривих, вид коксового Королька.

B пластометрії вугілля (шихту) випробовують під навантаженням при односторонньому нагріванні, причому вугілля пошарово проходить всі стадії перетворення на кокс. Для встановлення товщини пластичного шару вугілля в інтервалі температур 350-600 ° C за допомогою пластометра вимірюють верхній і нижній рівні цього шару. Частота цих вимірювань залежить від виду кривої, записуваної на барабані c годинниковим механізмом і характеризує зміну обсягу завантаження. Tовщиною пластичного шару вважається максимальне, відстань (мм) по вертикалі між кривими верхнього та нижнього рівня пластичного шару. Зміна обсягу вугілля автоматично записується у вигляді об'ємної кривої. Зa величину усадки (мм) приймають кінцеве зниження об'ємної кривої відносно нульової лінії. Фіксуються і інші показники (ступінь тріщинуватість, пористість, блиск, колір та ін.) Вугілля (шихта) c товщиною пластичного шару 16-19 мм найбільш придатні для отримання якісного металургійного коксу традиційним шаровим методом. Існують декілька модифікацій пластометра. B автоматизованому пластометрі регулювання температури (автоматичне, програмне) здійснюється системою c термопарою, потенціометром, програмуючим пристроєм, блоком магнітних підсилювачів і нагрівачами. Інформація про екстремальні ділянках пластометричної кривої надходить в логічний пристрій і запам'ятовується. Слідкуюча система складається з датчика положення голки, підсилювача, диференціального трансформатора і реверсивного двигуна, пов'язаних c механізмом стрічкопротяжки. Це дозволяє одночасно проводити реєстрацію товщини пластичного шару вугілля і розподіл зусиль проколу по його висоті, к-poe пропорційно його в'язкості, тобто доповнити. Параметру для характеристики коксівність вугілля. 

                                       2.1 ПЛАСТИЧНИЙ ШАР  
        В якості стандартного методу визначення спікають здібності прийнятий пластометричний метод Сапожникова-Базилевич. Прийнято вважати, що чим більше товщина пластичного шару, тим більше спікаються здатність даного вугілля. Цей метод, що відноситься до третьої групи, дозволяє оцінити не тільки спікливість даного вугілля, але і підібрати шихту для коксування. Це можливо тому, що товщина пластичного шару шихти - величина, близька до адитивної, і наближено виражається наступною формулою:

                                                         (2.1)

де: 
y - товщина пластичного шару шихти, мм; 
yi - товщина пластичного шару кожного компонента, мм; 
ai - зміст компонента в шихті, мас.%; 
n - число компонентів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.РОЗРАХУНКИ

ПФЭ2³

Y=b₀+ b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃+b₁₂x₁x₂+b₁₃x₁x₃+b₂₃x₂x₃+b₁₂₃x₁x₂x₃

1. Кодування факторів

Інтервал варіювання і рівняння факторів	Вологість	Зольність	Вихід летких речовин
Нульовий рівень Хі=0	8	14	6
Інтервал варіювання δі	3	5	0,5

1-й Кінцева температура  процесу

2-й Швидкість нагріву

3-й Тривалість ізотермічної витримки Таблиця 2.1 Кодування факторів

 

 

 

 

 

 

 

Верхній рівень         11               19      6,5

Нижній рівень          5     9      5,5

Позначення               Х₁    Х₂      Х₃

 

 

 

 

 

Таблиця 3.1  План матриця і результати експерименту

№	X0	X1	X2	X3	X1X2	X1X3	X2X3	X1X2X3	Y1	Y2	Y3	Ýср
1	+	-	-	-	+	+	+	-	75,0	77,0	76,0	76,0
2	+	+	-	-	-	-	+	+	94,0	95,4	94,9	94,76667
3	+	-	+	-	-	+	-	+	81,0	82,0	81,6	81,53333
4	+	+	+	-	+	-	-	-	96,3	97,0	96,8	96,7
5	+	-	-	+	+	-	-	+	69,8	70,3	69,7	69,93333
6	+	+	-	+	-	+	-	-	90,5	89,3	90,3	90,03333
7	+	-	+	+	-	-	+	-	74,3	73,8	74,1	74,06667
8	+	+	+	+	+	+	+	+	94,3	93,9	94,0	94,06667

Розрахунок порядкових дисперсій:

                                      (3.1)

S₁=1,0   S₂=0,5033333  S₃=0,2533333

S₄=0,13            S₅=0,1033333  S₆=0,4133333

S₇=0,0633333  S₈=0,0433333

Розрахунок критерія  Кохрена за формулою:

    (3.2)

де S_max – найбільша з дисперсій в рядку плану

     ∑S_i – сума всіх дисперсій

G_p=0,3984064

 

f₁=m-1   f₁=2

f₂=n    f₂=8

G_t=0,5157

Розрахунок коефіцієнта рівняння регресії:

 

(3.3)

b₀=84,6375   b₁=9,2541667   b₂=1,9541667

b₃= -2,6125   b₁₂= -0,4625    b₁₃=0,7708333

b₂₃=0,0875   b₁₂₃=0,4375

Розрахунок помилки досвіду і оцінка значимості коефіцієнта рівняння

Дисперсія відтворюваності  S_y

(3.4)

S_y=0,31375

Розраховуємо дисперсію коефіцієнта регресії S_b :

(3.5)

S_b=0,0196094

Розраховуємо критерій Стьюдента:

(3.6)

t₀=604,40904   t₁=66,085388   t₂=13,954996

t₃=18,656253   t₁₂=3,3027816   t₁₃=5,5046361

t₂₃=0,6248506   t₁₂₃=3,1242529

f=n(m-1)  f=16

t_т=2,12

Визначаємо коефіцієнти  регресії у вісьмох рівняннях:        

 (3.7)

y₁=76   y₂=94,76667  y₃=81,53333  y₄=96,7

y₅=69,93333 y₆=90,03333  y₇=74,06667  y₈=94,0666

Таблиця 2.2 План матриця і результати експерименту

№	X0	X1	X2	X3	X1X2	X1X3	X2X3	X1X2X3	Y1	Y2	Y3	Ýср.
1	+	-	-	-	+	+	+	-	5,7	5,6	5,8	5,7
2	+	+	-	-	-	-	+	+	4,3	4,3	4,4	4,333333
3	+	-	+	-	-	+	-	+	5,0	4,9	5,1	5
4	+	+	+	-	+	-	-	-	3,9	3,8	4,0	3,9
5	+	-	-	+	+	-	-	+	6,3	6,2	6,3	6,266667
6	+	+	-	+	-	+	-	-	4,5	4,7	4,5	4,566667
7	+	-	+	+	-	-	+	-	5,0	4,9	4,7	4,866667
8	+	+	+	+	+	+	+	+	4,8	4,6	4,9	4,766667