Моделирование и разработка технологических процессов производства термоантрацитов

• Автор: Безуглов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 276 с. : ил.

1. Литературный обзор. Анализ задач, возникающих в связи с использованием антрацитов в качестве химического сырья

2. Физикохимические свойства антрацитов, продуктов их переработки и связующих

2.1. Общая геологическая характеристика Донецкого бассейна

2.2. Метаморфизм и формирование структурных свойств антрацитов

2.3. Механические свойства трещиноватость, прочность и дробимость антрацитов.

2.4. Зольность антрацитов и возможность получения малозольных концентратов

2.5. Тепловые свойства антрацитов.

2.6. Электрические и магнитные свойства антрацитов

2.7. Оптические свойства антрацитов.

2.8. Изменение свойств антрацитов при термообработке

3. Явления на контакте антрацита с органическим связующим.

3.1. Свойства каменноугольных пеков.
3.2. Определение афракции в каменноугольном пеке оптическими методами.
3.3. Адгезионная прочность углеродистых материалов
4. Производство термоантрацита.
4.1. Основные проблемы и задачи, связанные с производством термоантрацита.
4.2. Сырьевая база производства термоантрацитов.
4.3. Сущность промышленного процесса термообработки
4.4. Шахтная технология
4.5. Недостатки конструкции печей и общие предложения
по их совершенствованию.
4.5.1. Потери антрацитового материала на этапах загрузки и разгрузки.
4.5.2. Экспериментальные исследования влияния неоднородностей распределения температуры и грансостава на качество термоантрацита.
4.5.3. Механическая и тепловая стойкость кладки печи
4.5.4. Воздушные фурмы. Необходимость водяного охлаждения и способы его улучшения. Безводные фурмы
4.5.5. Другие аспекты шахтной технологии
5. Физикохимические процессы термообработки антрацита
5.1. Прогрев отдельных кусков антрацита различной формы. Время прогрева.1
5.2. Распределение температуры в шахтной печи
5.3. Процессы теплообмена в шахтной печи, КПД.
5.4. Прогрев отдельных кусков антрацита в переменной температуре, моделирование реального процесса в шахтной
5.5. Физические эффекты нестационарной термообработки
5.6. Влияние флуктуаций термодинамических параметров
на средние показатели технологического процесса.
5.7. Распределение тока в неоднородной среде. Эффекты неоднородности.
5.8. Генераторный процесс, возникающий при производстве термоантрацита в шахтной печи.
5.9. Газодинамическое сопротивление сыпучих материалов.1
6. Совершенствование технологии получения термоантрацита в шахтных печах. Организация перерабатывающих производств в составе горнодобывающей отрасли .
6.1. Улучшение воздухопроницаемости засыпки.
6.2. Совершенствование воздушного дутья.
6.3. Совершенствование газогенераторного механизма горения. Возможности использования водорода
6.4. Утилизация тепла.
6.5. Снижение пыления и очистка дымовых газов
6.6. Совершенствование сырьевой базы производства термоантрацита.
6.7. Шахтная термоантрацитная печь с принудительным отбором газов.2 1
6.8. Производство термоантрацита в условиях горного предприятия
7. Другие направления использования антрацитов. Промышленные
испытания и внедрения
7.1. Промышленные испытания
7.2. Экономическая эффективность предложенных мер по совершенствованию технологии производства термоантрацита
7.3. Использование антрацитовых штыбов при производстве углеграфитовой продукции.
7.4. Производство фильтрантов
Литература


Анализ мощностей отдельных свит на основании данных детальных геологоразведочных работ показывает, что как для отдельных свит, так и для всей угленосной толщи в целом наблюдается увеличение мощности в двух основных направленияхс севера и юга к осевой части прогиба и с запада на восток вдоль его оси рис. Благодаря этому суммарная мощность каменноугольных отложений увеличивается с км на западе до км на востоке, в районе г. Шахты и восточнее. Широким развитием здесь пользуются отложения континентальных, морских и переходных фаций . Важная роль принадлежит морским фациям, исключительно хорошо выдержанным на огромных площадях. При изучении разрезов угленосных толщ установлено, что фации сменяют друг друга закономерно, образуя парагенетические ряды. Периодичность повторения слоев в разрезе послужила основной для разработки широко известных представлений о цикличности строения угленосных отложений и влиянии фациальной обстановки 6. Угленосность среднего карбона, к которому относится основное число рабочих пластов, можно охарактеризовать следующими данными. Общее число пластов увеличивается с запада на восток с до 3 и уменьшается с юга на север. При этом количество рабочих пластов в восточном направлении уменьшается в три раза с до . Подсчеты показывают, что на долю витренизированных тканей приходится до от общего количества органического материала, поэтому именно свойствами этих компонентов определяются свойства углей в целом. Вещественный состав антрацитов среднего карбона Донбасса очень близок, подавляющим является клареновый тип гумусовых углей, иногда дюреноклареновый, с резким преобладанием гелефицированных микрокомпонентов 1, 3, 5, . При таком однообразии среднекарбоновых углей установлено 0, что изометаморфные угли часто имеют ощутимые различия в химикотехнологических свойствах, что объяснялось разной степенью первичной окисленности 6, 1, 2. Изучение химических и технологических характеристик карбоновых углей Донбасса привело к выводу о том, что эти характеристики закономерно изменяются на площади бассейна, благодаря чему выделены зоны преимущественного распространения углей тех или иных стадий метаморфизма рис. На высоких стадиях метаморфизма различия в содержании углерода, водорода, выход летучих веществ, теплотворной способности для различных углей сглаживаются, но они сохраняются для некоторых физических свойств 3. Так удельное сопротивление, например, уменьшаясь с ростом степени метаморфизма, изменяется на порядков табл. Для многих физических свойств антрацитов характерна резко выраженная анизотропия так максимальная отражательная способность витрена находится в пределах , а разница между максимальной и минимальной величинами достигает их значений , 6. Рис. Изопахиты каменноугольных отложений. Лов Ш. А антрациты
Рил . Зональное распределение углей в Донецком прогибе. Таблица 2. Содержание масса, углерода водорода серы кислорода ,0,4 3. Плотность органической массы, гм 1. Микротвердость. Погаоим удельного электросопротивления. Антрациты обладают довольно высокой степенью кристалличности. Вместе с тем установлено, что на этих высоких стадиях преобразования степень кристалличности зависит не столько от степени метаморфизма, сколько от генетических особенностей образования пластов, резко снижаясь в случае перекрытия пласта морскими слоями. Эти детали строения витрена антрацитов, а также высокая эластичность и поведение их при нагревании подтверждают высокополимерный характер макромолекул со значительной ролью линейных цепных участков, образующих трехмерную структуру . Наряду с этим присутствуют плоские сетки ароматически построенного углерода 9, однако количество его невелико даже в наиболее углефицированных разностях антрацитов . Наиболее полная классификация антрацитов разработана в ДонУГИ 3, . Вывод о различной степени кристалличности изометаморфных антрацитов имеет большое практическое значение, так как он может быть положен в основу поисков сырья для термообработки производство термоантрацита, термографита и других высокоуглеродистых продуктов. В табл.