Разработка и промышленное осуществление экспресс-анализа углей на основе ИК-спектроскопии

• Автор: Посохов, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

* ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИК-СПЕКТРОСКО ПИИ ДИФФУЗНОГО ОТРАЖЕНИЯ ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА КАЧЕСТВА УГЛЕЙ НА КОКСОХИМИЧЕСКОМ ПРЕДПРИЯТИИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Особенности экспресс-анализа качества углей в условиях коксохимического предприятия

1.2. Состояние и проблемы ИК-спектроскопии диффузного отражения углей

1.3. Современные гипотезы о составе и строении углей

Выводы

Глава 2. РАЗРАБОТКА НОВЫХ АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

* 2.1. Приборы и образцы

2.2. Анализ и совершенствование методики получения ИК-спектров диффузного отражения порошков углей аналитического измельчения
2.3. Использование метода группового учета аргументов в анализе массивов ИК-спектров
2.4. Сравнение эффективности измерения ИК-спектров диффузного отражения в различных единицах
2.5. Совершенствование способов разложения ИК-спектров диффузного отражения углей
Выводы
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ И МИНЕРАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ УГЛЕЙ
3.1. Выявление общих структурных фрагментов органиче-^ ской составляющей углей
3.2. Выявление структурного фрагмента, связанного со спе-каемостыо углей

3.3. Новые представления о механизме начальной стадии перехода углей в пластическое состояние
3.4. Исследование состава минеральной составляющей углей
3.5. Новые ИК-спектральные комплексы
Выводы
Глава 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА КАЧЕСТВА УГЛЕЙ И ШИХТ НА ОСНОВЕ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ ДИФФУЗНОГО ОТРАЖЕНИЯ
4.1. Принципы построения прогнозирующей информационной технологии
4.2. Моделирование аналогов и опробование прогнозирующей информационной технологии
4.2.1. Толщина пластического слоя
4.2.2. Выход летучих веществ
4.2.3. Показатель отражения витринита
4.2.4. Сумма фюзенизированных компонентов
• 4.2.5. Зольность
4.3. Промышленное осуществление и экономическая эффективность
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Одним из главных условий эффективной работы коксового производства и получения качественного металлургического кокса является стабильность требуемого уровня качества и количества угольных шихт, поступающих на коксование. Однако в рыночных условиях в технологической цепочке обеспечения коксохимических предприятий углем суммарное количество поставщиков рядовых углей с разрезов и шахт на обогатительные фабрики и угольных концентратов на коксохимические предприятия может достигать нескольких десятков. С целью повышения прибыли поставщики угля на всех этапах поставки стремятся максимально включать в производственные концентраты дешевые отощающие примеси, которые практически не снижают классификационные параметры углей, но резко ухудшает качество произведенного из них кокса. В связи с этим, для оптимального использования концентратов углей на коксохимических предприятиях возникает необходимость в оперативном определении качества углей прибытия для их рационального складирования и шихтования, или отбраковки.
Существующие методы анализа углей длительны и, вследствие этого, в динамичных условиях работы современного коксохимического производства являются недостаточно эффективными. Поэтому создание промышленного экспресс-метода анализа углей, позволяющего своевременно (за 15 минут вместо 5-6 часов по традиционным методикам) установить свойства поступившего концентрата и обеспечить оптимальность состава угольной шихт для коксования, является актуальной научной и практической задачей.
Основной проблемой, возникающей при создании такого метода, является снижение длительности подготовки образца угля, не влияющее при этом на способность дать достаточную информацию о качестве сырья в кратчайшие сроки. В настоящей работе эта задача решена путем применения и адаптации к анализу производственных концентратов ИК-спектроскопии диффузного отражения, позволяющей анализировать угли прибытия без специальной подготовки.
Задача создания алгоритмов обработки ИК-спектров с целью полу-

Таблица 2
Исследуемые образцы углей
Номер образца р^/,% До,% VI,% Номер образца рл/,% До,% VI, %
1 15,2 1,48 23 11 17,6 1,49
2 20,6 1,35 43 12 17,4 1,37
3 16,6 1,48 33 13 16,2 1,48
4 19,4 1,42 36 14 19,0 1,44
5 19,4 1,28 37 15 19,4 1,27
6 22,1 1,28 61 16 15,4 1,48
7 23,4 1,12 26 17 18,8 1,32
8 25,7 1,05 25 18 14,4 1,53
9 30,7 1,02 44 19 38,7 0,79
10 31,7 0,96 86
Используются следующие две функции преобразования:
- логарифмическая
/Х(Л) = 1е~, (2.15)
- функция Кубелки-Мунка (1.1), /г(-й),
выведенные для двух крайних случаев сильно- и слабопоглощающей поверхности. Наряду с }{Щ и /г(Л) интерес представляет и сама величина процента отражения:
/з (Я) = Д. (2.16)
Рассмотрены корреляции отношения ,<■) _ Р|/.(ДР920))]
39 р[/.(Д!3050))!’ 1,2,3 (2"')
с показателем выхода летучих веществ УЛа^ [93]. В формуле (2.17) Я(2920) и 77(3050) — интенсивности отражения в максимумах полос при 2920 и 3050 см-1 соответственно, р[- — процедура нормировки, осуществляемая в данном случае локально, путем проведения общей базовой линии на участке к = 3100 - 2750 см"1.
Исследовались образцы пластовых проб углей ряда метаморфизма Кузнецкого угольного бассейна (табл. 2.5).