Прогноз качества металлургического кокса на основе его физико-химических показателей

• Автор: Карунова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯЩЕЕ МЕТОДОВ ПРОГНОЗА

ПОКОЗЛТЕЛНЙ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА

1.1 Производства и требования к качеству металлургического

кокса.

1.2 Функции металлургического кокса в доменном процессе

1.3 Методы определения для индексов прочности кокса

1.3.1 Основные определяемые характеристики качества

1.3.2 Методы анализа

1.3.3 Взаимосвязь различных индексов прочности

1.4 Критерии пригодности шихты на коксование
1.5 Современное состояние методов прогноза показателей
качества металлургического кокса
2. ФОРМИРОВАНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА КОКСА И ЕГО ВЗАИМОСВЯЗЬ С 1ЮКАЗАТЕЛЯМИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ
2.1 Описание гранулометрического состава кокса уравнением
РозинаРамлера
2.2 Влияния стадии метаморфизма углей и их петрографического состава на выход отдельных классов
кокса.
2.3 Влияния технологических режимов коксования на
гранулометрический состав кокса.
2.4 Взаимосвязь гранулометрического состава и механической
прочности кокса
3 ПРИМЕНЕНИЕ ПЕТРОГРАФИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА КОКСА НА ЧЕРЕПОВЕЦКОМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ КОМБИНАТЕ
3.1 Технологическая и сырьевая база ОАО Северсталь ЧерМК
3.2 Петрографический метод исследования угольного сырья.
3.3 Оценка механической прочности кокса в рамках алгоритма
3.4 Взаимосвязь петрографических характеристик с
показателями прочности кокса после реакции с диоксидом углерода.
4. АЛГОРИТМ ПОДБОРА СОСТАВА УГОЛЫЮЙ ШИХТЫ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ КАЧЕСТВА КОКСА.
4.1 Анализ существующих методов подбора шихты для
коксования.
4.2 Сущность предлагаемого технического решения.
4.3 Алгоритм подбора шихты для коксования.
4.4 Порядок составления и оформления шихтовых карт
4.4.1 Методика расчета прогноза качества кокса
4.4.2 Алгоритм расчета
4.4.3 Точность прогноза
4.4.4 Анализ отклонений фактических показателей от
прогнозных.
4.5 Примеры реализации способа.
4.6 Анализ работы КХП ЧерМК Северсталь после внедрении
методики Составления шихтовых карт с расчетом прогноза качества кокса.
5. ДИАГНАСТИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОВ ЯМР 1Н И С СПЕКТРОСКОПИИ
5.1 Сущность определения прочности кокса
спектрометрическими методами ЯМР
5.2. Возможность использования релаксометрических измерений методом ЯМР протонов для оценки строения и свойств веществ
5.3. Подготовка шихты для коксования в цилиндрах в коксовой батарее и обработка полученных данных.
5.4. Спектры ЯМР 1Н высокого разрешения
5.5. Спектры ЯМР 1Н низкого разрешения
5.6 Корреляционные зависимости между прочностными
характеристиками металлургического кокса и показателями спектра ЯМР 1Н низкого разрешения
Выводы
Литература


Разработан пакет компьютерных программ для прогнозирования показателей качества кокса, которые в настоящее время применяют для расширения математического обеспечения автоматизированной системы управления коксохимическим производством ОАО “Северсталь”. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были доложены на научно-технической конференции молодых специалистов и инженеров «Северсталь - пути к совершенствованию». Череповец, г. России и стран CHI ' «Перспективы развития углехимии и химии углеродных материалов в XXI веке» (Звенигород, г. Российской научной конференции (с международным участием) «Глубокая переработка твердого ископаемого топлива - стратегия России в веке» (Звенигород, г). Диссертация выполнена ФГУП “Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых“ (ФГУП ИГИ). Публикации. По теме диссертации опубликовано научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК. Получен 1 патент. Основным потребителем кокса является черная металлургия, на долю которой приходится более % потребления доменного кокса (размер кусков более мм), коксового орешка (размер кусков от до мм) и коксовой мелочи (размер кусков менее мм). Крупный кокс (+ мм) идет для производства чугуна, коксовый орешек используют в ферросплавном производстве, коксовая мелочь - для агломерации железных руд. Часть кокса (около 8%) применяют в цветной металлургии для производства цинка, алюминия, электродов, агломерации никелевых руд. Около 4% крупнокускового кокса идет в машиностроительную промышленность для литейного производства. Порядка 7% кокса расходуется в агрохимической, строительной и химической промышленности. Производства и требования к качеству металлургического кокса. В зависимости от области применения кокса к нему предъявляются и различные требования по физико-механическим и физико-химическим свойствам. Кокс - это твердый высокоуглсродистый материал (горючий остаток), полученный при термохимическом превращении органического вещества — угля, при нагреве без доступа воздуха. Свойства твердых остатков зависят от исходного сырья и условия его нагревания, поэтому различают отдельные виды коксов. Для более точной характеристики после общего названия «кокс» для каждого вида указывают дополнительно либо температуру коксования, либо род сырья, либо назначение. Высокотемпературный каменноугольный кокс, как правило, называют просто коксом - это основной продукт коксохимических предприятий, полученный в результате высокотемпературного коксования из каменноугольного сырья. Высокотемпературное коксование, или просто коксование - процесс термической переработки твердых горючих ископаемых, характеризуемый в отличии от процессов полукоксования среднетемпературного коксования высокой конечной температурой (до - °С). При нагреве без доступа воздуха, уголь размягчается и переходит в пластическое и состояние (температура порядка 0-0 °С), частицы угля становятся мягкими и легко деформируются под влиянием внешних условий и в результате образуют пластическую массу. При дальнейшем подъеме температуры до 0-0 °С происходит все ускоряющееся разложение пластической массы, из нее выделяются пары смолы, газа и остается твердый остаток - полукокс (конечная температура 0 °С). При дальнейшем разложении полукокса, с выделением газа, образуется конечный продукт термического разложения угля - кокс (температура °С). Различные теории коксообразования рассматривают этот процесс как физический, химический или физико-химический fl]. Процесс коксования — это сложная система физико-химических превращений материала углей, осуществляемых с помощью реакций термической деструкции и конденсации. В совокупности эти реакции являются элементами единого процесса - радикальной поликонденсации. Деструкция сопровождается перераспределением водорода между образующимися продуктами. Они обогащаются им и превращаются в низкомолекулярные вещества, из которых временно формируется жидкая фаза, образуются смоленые пары и углеводородные газы.