zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ВОЗМОЖНОСТИ РасширениЯ сырьевой базы коксования

 

Бутузова Л.Ф., Маковский Р.В.,

Милов Д.Ю., Бутузов Г.Н.

Украина, г. Донецк,

Донецкий национальный технический университет

 

Показана возможность снижения доли хорошо спекающихся компонентов в коксовой шихте. Применение спекающих добавок к данным шихтам позволяет компенсировать снижение механической прочности кокса, а так же приводит к его обессериванию. Наибольший эффект обессеривания коксов показали такие добавки, как каменноугольный пек, ДАК и пенополистирол.Использование отходов коксохимических заводов и отходов пластических масс в обедненных угольных шихтах позволяет не только расширить сырьевую базу коксования, но и решает проблему их утилизации и улучшения экологической обстановки окружающей среды.

 

В последние годы в Украине наблюдается острый дефицит коксующегося угля и рост цен на его импорт из России, Польши, США, Австралии и других стран. При этом внушительными темпами увеличивается доля добычи слабоспекающихся и неспекающихся сернистых углей, которые преобладают в нашей стране. Как известно, сернистые соединения негативно влияют на процессы термической переработки твердых горючих ископаемых. Их наличие в углях приводит к технологическим и экологическим проблемам, к изменению коксующей способности шихт. В связи с этим, на коксохимических предприятиях для производства конкурентоспособной продукции используют импортный малосернистый уголь, в то время как пригодные для коксования высокосернистые угли Донбасса применяются только в качестве топлива для тепловых электростанций, несмотря на огромный химико-технологический потенциал.

Одним из возможных путей решения данной проблемы может стать расширение сырьевой базы коксования путем внесения в шихту органических добавок. В качестве добавок возможно применение отходов коксохимического производства, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, а также бытовых отходов, в частности пластмасс и различного рода полимеров. Предварительная химическая обработка позволит составлять шихты с учетом более рационального использования отечественных углей, а также позволит решить проблему утилизации химических веществ различных производств.

На кафедре ХТТ ДонНТУ, Западно-Сибирском металлургическом комбинате, БашНИИНП, Баглейском КХЗ и на других предприятиях и научных учреждениях проводятся исследования, направленные на изучение поведения органических добавок в процессах термической деструкции. Анализ современного состояния коксохимического производства и его сырьевой базы свидетельствует об острой необходимости в разработке новых методов составления шихт на основе имеющейся в Украине сырьевой базы и повышения качества получаемого кокса.

В настоящей работе приведены результаты исследования коксов, полученных из нетрадиционных шихт в присутствии различных добавок.

В качестве объектов исследования использовали изометаморфные пары углей Донецкого бассейна разных генетических типов по восстановленности (тип а и в), отличающихся по спекаемости. Характеристика исследуемых образцов представлена в таблице 1.

 

Таблица 1 - Характеристика исследуемых углей

Шахта

Марка угля, пласт

Тип

Технический анализ, %

Элементний анализ, % daf

Wa

Ad

Sdt

Vdaf

C

H

O+N

Централь-ная

Г, k7

а

1,75

4,4

1,22

36,0

85,1

5,11

8,71

Засядько

Ж, l4

а

1,4

2,6

1,09

31,6

87,8

5,16

4,8

Засядько

Ж, k8

в

0,66

2,71

4,1

30,5

85,4

5,2

5,3

 

Угли разных ГТВ использовали для исследования влияния типа по восстановленности на спекаемость угольных шихт и качественные показатели коксов.

На основе указанных углей составлены шихты (Ж:Г = 70:30 и 50:50) при разных сочетаниях углей типов «а» и «в». Шихты Ж:Г = 70:30 моделируют классическую шихту, где маркой Ж заменяются все хорошо спекающиеся угли, а маркой Г – слабо спекающиеся компоненты.

Учитывая имеющиеся литературные данные были выбраны следующие добавки к угольным шихтам:

·         Динитрил азобисизомасляной кислоты (ДАК), который является эффективным инициатором процессов радикальной полимеризации [1];

·         Каменноугольный пек, который является эффективным пластификатором угольной массы [35];

·         Фенолы;

·         Полиэтилентерефталат (ПЭТФ), один из широко распространенных пластиков, в состав молекулы которого входят ароматические циклы;

·         Пенополистирол (ППС), так же как и ПЭТФ, является одним из широко распространенных пластиков содержащих в составе своей молекулы ароматические циклы.

Основой для выбора используемых пластиков послужило условие, что температура разложения пластика должна находиться в температурном интервале образования пластического слоя.

Как известно, температура начала разложения полистирола - 340 - 350 °C, а для ПЭТФ она составляет 380 – 400 °C, что совпадает с температурой начала образования пластического слоя, лежащей в пределах 290 – 380 °C в зависимости от марки угля.

Введение добавок в шихты проводили следующими способами: каменноугольный пек, полиэтилентерефталат и пенополистирол после их измельчения до класса <1.5 мм механически вводили в угольную шихту и перемешивали; ДАК и фенолы предварительно растворялись в ацетоне, смешивали с шихтой и выдерживали до полного испарения ацетона из загрузки.

Определение пластометрических показателей производили методом Сапожникова Л. М. в соответствии с ГОСТ 1186-87, строго выдерживая режим нагревания навески, величину давления на навеску, размеры деталей и др.

 

Таблица 2 – Характеристика полученных коксов

Кокс из шихт

П, Дж/дм2

И, %

Р, %

у, мм

Кокс из шихт

Wa

Ad

Vdaf

Std

Cdaf

Hdaf

ЖаГа 70/30

78,16

24,0

51,6

18,5

2,9

4,3

2,5

0,81

96,53

2,20

ЖвГа 70/30

88,29

19,0

61,1

20,0

2,4

4,6

2,2

1,76

96,40

2,05

ЖвГа 50/50

67,3*

21,0

52,5

13

3,0

4,6

5,0

1,59

95,77

2,56

ЖвГа 50/50 +5% ДАК

66,8*

20,6

52,9

15,5

3,2

5,1

2,1

1,32

96,21

1,96

ЖвГа 50/50 + 5% пека

72,6

19,4

56,1

15,5

2,1

4,7

1,61

1,38

96,55

1,70

ЖвГа 50/50 +5% ППС

64,5*

24,9

46,7

10

3,5

4,8

2,0

1,38

96,53

1,55

ЖвГа 50/50 +1% ППС

82,1

20,5

56,9

14,5

2,3

5,0

1,4

1,61

96,82

1,34

ЖвГа 50/50 + 5% ПЭТФ

69,2*

22,6

50,4

11,5

3,9

4,5

2,2

1,61

96,55

1,88

ЖвГа 50/50 +5% фен.

69,6*

20,5

53,4

14

2,9

5,3

2,2

1,73

96,92

1,62

*в случае малопрочного кокса индекс П может оказаться искаженным

Определение механической прочности коксов проводили копровым методом путем определения работы разрушения кокса, которая приходится на единицу площади, вновь образуемой поверхности [2].

Определение общей серы проводили методом Эшка [3].

При этом модельная шихта, составленная из малосернистых углей Жа и Га с соотношением компонентов 70:30, показывает хорошие результаты: толщина пластического слоя у 18.5 мм, высокие прочностные показатели и низкое содержание серы - 0.81%.

Замена в модельной шихте слабовостановленного жирного угля Жа на восстановленный уголь Жв приводит к изменению показателей шихты Жв:Га,70:30, а именно: толщина пластического слоя увеличилась до20 мм вместо 18.5 мм у модельной; улучшились прочностные показатели, но и возросло содержание серы.

Шихта с соотношением компонентов 50:50, которая позволяет расширить сырьевую базу коксования за счет увеличения доли слабоспекающихся компонентов, показала такие результаты: выход кокса остается на уровне модельной шихты (Табл.3); толщина пластического слоя снизилась до у=13 мм; снизились прочностные показатели, однако значение показателя истираемости снизилось на 3% в сравнении с модельной шихтой при примерно одинаковом значении сопротивления дроблению.

Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что использование восстановленного угля марки Ж позволяет увеличить такие показатели шихт как толщина пластического слоя, повышается выход кокса и улучшаются его прочностные характеристики. Увеличение содержания газового угля в шихте не снижает выход кокса, но приводит к уменьшению толщины пластического слоя до 13 мм, при рекомендованной для коксования у = 14 - 17 мм и приводит к снижению прочности кокса. Поэтому с целью компенсации снижения толщины пластического слоя и механической прочности опробовано действие органических добавок.

Из таблицы 2 видно что различные спекающие добавки оказывают различное влияние как на пластометрические так и на прочностные характеристики получаемых коксов. По влиянию на величину пластического слоя можно выделить такие добавки как ДАК, пек, 1% ППС и фенолы, добавление которых привело к увеличению у до 14 – 15.5 мм, что уже достаточно для промышленного коксования. Применение 5% ППС и ПЭТФ приводит к снижению толщины пластического слоя.

Исходя из прочностных показателей, представленных в таблице 2, можно сделать следующие выводы:

·         Применение ДАК и 5% ППС приводит к снижению прочностных показателей;

·         Использование в качестве добавок ПЭТФ и фенолов приводит к незначительному приросту прочностных показателей кокса.

·         Добавка пека и 1% ППС приводят к значительному росту прочностных показателей кокса относительно исходной шихты, значение которых сопоставимо с показателями для модельной шихты.

По показателю общей серы можно сделать выводы, что такие добавки как ДАК, каменноугольный пек и 5% ППС приводят к значительному обессериванию до величин 1.32 - 1.38% в сравнении с исходными 1.59% серы. В то время как добавка 1% ППС, ПЭТФ и фенолов не приводит к снижению сернистости, а даже наблюдается ее увеличение в случае с фенолом.

Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод, что добавка ДАК приводит к значительному обессериванию шихты, увеличивает пластометрические показатели, а именно у до рекомендованных величин для коксования, и практически не влияет на прочностные показатели. Каменноугольный пек приводит к увеличению толщины пластического слоя до рекомендованных величин для коксования, способствует улучшению всех прочностных показателей кокса до величин сопоставимых с показателями для модельной шихты, способствует обессериванию кокса. Влияние ППС двояко, при добавлении 5% ППС происходит ухудшение большинства показателей, но наблюдается значительное обессеривание кокса и с другой стороны, добавление 1 % ППС приводит к значительному улучшению всех показателей, но при этом не наблюдается эффекта обессеривания. Добавки ПЭТФ и фенола не показали положительных результатов.

Из таблицы видно, что замена слабовостановленного угля марки Ж из модельной шихты на восстановленный не оказывает заметного влияния, лишь приводит к росту содержания серы.

Для шихт с соотношением компонентов 50:50 видно, что введение добавок значительно снижает выход летучих веществ из кокса, увеличивает содержание углерода и снижает содержание водорода. Это говорит о том, что добавки способствуют более полному протеканию процесса термодеструкции и обуглероживания твердого остатка, что повышает качество кокса.

Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что введение спекающих добавок благоприятно влияет на элементный анализ коксов и на их качество. Добавки способствуют полноте протекания процесса термической деструкции и увеличению степени обуглероженности твердого остатка [4].

Для эффективной работы доменных печей металлургический кокс должен иметь высокие прочностные свойства и низкую реакционную способностью. В мировой практике качество доменного кокса оценивают по величине индекса реакционной способности кокса (CRI) и прочности остатка кокса после реакции (CSR), что являются ключевыми для регулирования состава угольной шихты, теплового, газодинамичного и дренажного режимов доменной плавки.

Авторами работы [5] предложены следующие зависимости, позволяющие прогнозировать показатели CRI и CSR:

Для шихт с преобладающей долей донецких углей и соответственно Sdt ≥ 1 для расчета CRI рекомендовано использовать формулу 3.1:

CRI = 14.18 + 12.39 Sdt +0,376∙Vdaf,                              (1)

Показатель CSR рассчитывают по обобщенному уравнению 3.2:

CSR = 94.23 - 1.275∙CRI,                                               (2)

Рассчитанные значения показателей CRI и CSR по формулам 1 и 2 по данным элементного анализа приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Показатели индекса реакционной способности и прочности кокса после реакции

Кокс из шихты

Выход кокса, %

CRI, %

CSR, %

Жа:Га,70:30

72,33

25,2

62,2

Жв:Га,70:30

73,20

36,8

47,3

Жв:Га,50:50

72,30

35,8

48,6

Жв:Га,50:50 + 5%ДАК

69,20

31,3

54,3

Жв:Га,50:50 + 5%пека

72,60

31,9

53,6

Жв:Га,50:50 + 5%ППС

69,90

32,0

53,4

Жв:Га,50:50 + 1%ППС

71,73

34,7

50,0

Жв:Га,50:50 + 5%ПЭТФ

71,30

34,9

49,7

Жв:Га,50:50 + 5%фенола

69,7

36,4

47,8

 

Из таблицы видно, что показатели CRI и CSR для модельной шихты имеют хорошие значения. Замена слабовостановленного угля на восстановленный в этой шихте приводит к резкому ухудшению показателей. Влияние добавок на показатели CRI и CSR различно. Так использование в качестве добавок ДАК, каменноугольный пек и ППС приводит к улучшению показателей относительно исходной шихты без добавок. В случае с ДАК значение CRI составляет 31.3% в сравнении с исходной шихтой с 35.8%, а значение CSR возрастает до 54.3% в сравнении с исходными 48.6%. Добавления пека приводит к снижению CRI до 31.9%, а CSR растет до 53.6%.

Таким образом, в работе впервые проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния добавок различных органических веществ на процессы коксования шихт, содержащих сернистые угли. Предложены добавки органических веществ, позволяющие снизить долю хорошо спекающихся компонентов в шихте при сохранении или увеличении прочностных показателей кокса. Получены новые данные по действию отходов пластических масс на качественные характеристики кокса.

Показано, что обоснованный выбор добавок органических веществ, позволяет компенсировать снижение механической прочности коксов из шихт с высоким содержанием слабоспекающихся компонентов, а также способствует переводу серы из твердой в газообразную фазу.

 

Перечень ссылок

1.      Бутузова Л.Ф., Маковский Р.В. и др. Возможности использования нетрадиционных шихт при коксовании углей Донбасса // Сб. трудов XIX международной научно-практической конференции «Казантип-Эко-2011». Щелкино, 2011. – С. 248253.

2.      Методические указания к лабораторному практикуму «Исследование технологических показаний твердых горючих ископаемых» / сост.: Акимова Л.М., Новицкий П.Л. – Донецк; ДПИ, 1985. – 36 с.

3.      ДСТУ 3528-97. Топливо твердое минеральное. Определение общей серы. Метод Эшка.

4.      Zhou Min, Liu Cai-hong, Meng Lei. Estimate research on co-carbonization of blend coal with waste plastics // Procedia Earth and Planetary Science . - 2009. – № 1. - P. 807-813.

5.      Улановский М.Л., Мирошниченко Д.В. Сера углей и ее влияние на качество и расход кокса в доменной печи // Кокс и химия. – 2008. – №2. – С. 24–30.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info