Спосіб отримання коксу заданого показника фізико-механічних властивостей

Спосіб отримання коксу заданого показника фізико-механічних властивостей, що включає механічну обробку коксу на грохоті барабанного типу, який відрізняється тим, що механічну обробку проводять скиданнями коксу при куті нахилу бара 3 20410 4 t2 t3 t3 Поставлена задача вирішується тим, що в M10n = 100em2n æ e-m3 n ( n+100 ) ö ç ÷ способі отримання коксу заданого показника è ø фізико-механічних властивостей, що включає меу якому константи m 3 і t3 - характеризують ханічну обробку коксу на грохоті барабанного типу, інтенсивність зменшення фракції +10мм при руймеханічну обробку проводять скиданнями коксу нуванні в іспитовому барабані. при куті нахилу барабана до горизонту, який виЗміна кількості коксу крупніше i мм при руйнузначають залежно від числа скидань, необхідних ванні в іспитовому барабані описується рівнянням для отримання заданого показника фізикоi Cni = C0ie- min' , на підставі якого можна знайти механічних властивостей, з виразу значення n, необхідне для зміни в коксі кількості L tg a = , де більше і мм від початкового С0i до С ni. Dnc Кут на хилу барабана a встановлюється заa - кут на хилу барабана, град.; лежно від властивостей вихідного коксу та одного D - діаметр барабана, м; з показників фізико-механічних властивостей, який L - довжина барабана, м; називається визначальним. Так, припустимо, nc - число скидань коксу. вихідний кокс має показник міцності М25=85,9%. Фізико-механічні властивості коксу при руйнуПотрібно змінити цей показник до величини 89%. ванні змінюються, причому кожна властивість - по Певними розрахунками знаходять, що для цього закономірності, яка описується окремою формунеобхідно nс число впливів скиданнями. Якщо лою. Кінцевий результат залежить як від відома довжина та діаметр барабана, то обчисінтенсивності руйнуючих впливів (під впливом люють tg a=L/Dnc, а потім кут нахилу a. мається на увазі застосування одного руйнуючого Встановлені закономірності зміни показників зусилля), так і від їхнього числа. фізико-механічних властивостей знайдені при Інтенсивність руйнуючи х впливів залежить від дослідженні процесу руйнування коксу в частоти обертання барабана, що визначає каскадіспитовому Мікум-барабані та впливів, які ний (при якому маса коксу пересипається в міру здійснюються на кокс як по числу, так і по повороту поверхні барабана, на якій він перебував інтенсивності. Іспитовий і промисловий барабани при нерухомому стані барабана), водоспадний відрізняються тим, що іспитовий - встановлено (коли частина коксу пересипається, а частина горизонтально і у ньому кокс не переміщується піднімається разом з поверхнею барабана нагору уздовж барабана. Весь цикл випробування або й, відриваючись від загальної маси, падає вниз) дослідного руйнування він залишається в бараабо центрифужний режими (коли маса коксу бані. Промисловий барабан має деякий кут нахивідцентровою силою притискається до стінки балу. Кокс, надходячи в нього, переміщується узрабана і обертається разом з останнім). довж довжини барабана за кожен його оберт на Число руйнуючи х впливів залежить від довживеличину, що залежить від кута нахилу. ни барабана L і кута нахилу a, оскільки останній Інтенсивність впливів буде відрізнятися від визначає h - ту частину довжини барабана, на яку інтенсивності впливів у Мікум-барабані, особливо, переміститься кокс при одному оберті. У заявлеякщо впливи проводяться у вигляді скидань. Тому ному способі - це впливи, що називаються скидандля визначень числа впливів у промисловому банями, при яких кокс в обертовому барабані, дорабані необхідно перерахувати встановлене з насягши максимальної висоти, падає вниз. Звідси ведених формул значення n на число впливів n э, число скидань nc=L/h. Оскільки h=Dtg a, nc=L/Dtg a. що дають еквівалентне руйнування. Дослідження Тому що L і D незмінні конструктивні характерипоказали, що метод обробки коксу скиданнями є стики барабана, змінною величиною прийнятий кут більше раціональним. Відоме співвідношення між нахилу, який характеризується показником tg a. обертами Мікум-барабана n і числом скидань із Отже, при виконанні співвідношення tg a=L/Dnc висоти 1,85м nc, при якому відбувається така ж буде здійснене число скидань, необхідних для зміна кількості фракції (індивідуально для кожної перетворення одного з фізико-механічних властифракції, табл. 2). Тому, якщо при обробці коксу востей коксу від вихідного до заданого значення. будуть проводитись скидання з тієї ж висоти, з якої Таким чином, установлення кута нахилу в суруйнують кокс при випробуванні скиданнями, то купності з довжиною барабана при забезпеченні можна число обертів іспитового Мікум-барабана, продуктивності забезпечує необхідне число руйнеобхідне для отримання заданої властивості кокнуючи х впливів, які разом з певною інтенсивністю су, перерахувати на еквівалентне число скидань дозволяють змінити конкретну характеристику (при адекватному руйнуванні коксу, яке характерифізико-механічних властивостей коксу до незується деградацією кількості фракції певної крупобхідного значення. ності). Інакше кажучи, знайти ідентифікатори руйЧисло обертів барабана n, необхідних для нування в Мікум-барабані. зміни, наприклад, показника дробильності коксу Спосіб здійснюється таким чином. М25 знаходять із рівняння Установлюють випробуванням при двох чисt2 t2 лах n1 і n2 обертів іспитового Микум-барабана та (1.1) M25n = 100em2 (n -(n +100 ) ) розсівом на стандартному грохоті показники де m 2 і t2 - константи деградації кількості фізико-механічних властивостей коксу М25, M10 і фракції крупнисті +25мм. А значення n, необхідне склад по фракціях крупності. Обчислюють кондля зміни показника стираності M10 знаходять із станти процесу руйнування ti і m i. рівняння Вибирають визначальний показник, що є в даній ситуації найбільш важливим і призначають 5 20410 6 його необхідну величину. По встановлених конПерераховуємо знайдену величину n=50,6 на стантах, використовуючи формулу залежності обчисло скидань по формулі: nc=1,0165n0,8097=24,3 раного показника від числа впливів n, знаходять скидань (табл. 2). число впливів n, необхідне для перетворення обраного показника від вихідного до необхідного Таблиця 2 значення. Перераховують число впливів у Мікумбарабані на еквівалентне по руйнуванню число Функції співвідношень між числом впливів у реальному барабані - nc. Обчислюють обертів Мікум-барабана (n) і числом скидань (nc) для конкретних умов tg a=L/Dn c і встановлюють Фракція Число скидань кут нахилу барабана, який дорівнює a. Це забезпечить перетворення властивості до необхідної >80 nc=1,3459*n0,6908 величини обраного показника. >60 nc=0,7844*n0,8194 Приклади конкретного виконання способу. >40 nc=0,6187*n0,8931 Кокс, характеристики, наведеної в табл. 1 >25 nc=1,0165*n0,8097 піддається обробці в барабанному грохоті на кок>10 nc=2,4610*n0,6597 совій сортувальці, що обслуговує коксовий блок з печей об'ємом 30м 3. Середнє число пічевидач на Виходячи з доцільності впливів на кокс такому блоці - 6 печей/година, загальною масою подібних до скидань із висоти 1,85м, варто при3 ~95 т/година. При насипній густині 0,5т/м це стаймати діаметр барабана 2 метри. новить 190 м 3/годину. Середня якість коксу переДовжину проектованого барабана знаходимо з дбачається (за аналогією із уже працюючим блонаступного. Об'єм порції коксу, що ви ходить за 1 ком) такою, як представлено в табл. 1. p D2h j оберт дорівнює n = , де h - ширина перерізу Таблиця 1 4 барабана, який звільнюється за один оберт, h=Dtg Випробування коксу в L a і в той же час h = , де L - довжина барабана; Мікум-барабані і константи процесу nc j - ступінь заповнення барабана. Приймаємо j, Число Склад коксу, %, по фракціях, мм, і знаблизьку до величини заповнення в Мікумобертів, чення констант деградації барабані, 0,2. n; кон>80 >60 >40 >25 >10 станти 0 50 100 t m 14,3 46,7 90,6 100 100 1,7 21,0 63,4 91,4 95,3 0,5 11,8 51,2 85,9 92,5 0,6550 0,7834 0,6769 0,7572 0,6955 0,1642 0,0373 0,02527 0,004651 0,003168 З таблиці 1 видно, що M25=85,9%, a M10=100%-92,5%=7,5%; C080=14,3%. Константи деградації кількості фракцій при руйнуванні в Мікум-барабані визначають зі співвідношення C C ln ln 0 - ln ln 0 Cn 2 C n1 C ; m = n- t ln 0 , t= n2 Cn ln n1 де t і m- константи деградації залишку на одному із сит з отворами розміром 80мм, або 60, або 40 і т.д., які відмічали, як сито і, і називали фракцією; C0 , Cn1 і C n2 - кількість, %, на ситі і фракції у вихідному коксі, після n1 і n2 обертів барабана. [Е.Б. Іванов і Д.А. Мучник. Технологія виробництва коксу. Київ. Ви ща школа, 1976, 230с.]. Приклад 1. Необхідно поліпшити показник дробильності коксу (показник М25) від 85,9% до 89%. Зміна М25 при руйнуванні в Мікум-барабані числом обертів n описується рівнянням: M25n = 100em2 (n -(n +100 ) ) , де 2 в індексах говорить про те, що константи належать до фракції 25мм. Вирішуючи це рівняння відносно n знаходимо число впливів подібних до впливів на кокс у Мікум-барабані. t2 t2 p D2h j . Частота обертання 4 барабана w дорівнює об'єму коксу, що проходить через барабан за годину, поділеному на об'єм q одиничної порції n, тобто w = . Підставивши в n цей вираз значення n, одержуємо, що n 4 nc Q 1,27n c Q w= , звідки L = . 2 pD L j wD 2j Частота обертання барабана w не повинна перевищувати критичну, при якій кокс, притиснутий відцентровою силою до стінки барабана, буде обертатися, не відриваючись від поверхні. Ця час Таким чином, n = тота дорівнює 42,4 / D . Звичайно в практиці роботи барабанів приймають частоту не більше 75% від критичної, що становить 32 / D . Якщо приймати D=2м, то частота обертання повинна бути 17об./хв. або 1020об./годину. Таким чином 1,27 ´ 24,3 ´ 190 L= = 7м . 1020´ 4 ´ 0,2 Оскільки h=Dtg a і у той же час h=L/nс, то Dtg a=L/nс і tg a=L/Dnc. 7 Звідки tg a = = 0,144 , a a»8 градусів. 2 ´ 24,3 Таким чином, щоб поліпшити показник М25 від 85,9% до 89%, необхідно встановити кут нахилу барабана, який дорівнює 8 градусам. Приклад 2. Необхідно знизити стираність коксу і довести показник M10 з 7,5% до 6%. Зміна M10 при руйнуванні в Мікум-барабані числом обертів n опи 7 20410 8 рівнянням: М10=100%-92,5%=7,5%; С080=11,0%. t2 t3 t3 Необхідно поліпшити показник дробильності M10n 100em2n æ e-m3 n ( n+100 ) ö , де індексами 2 й ç ÷ М25 з 86,1% до 89%. Знаходять число обертів è ø іспитового барабана n, необхідне для зміни М25 з 3 відзначені константи залишків на ситах 25 й 86,1 до 89%. Для цього вирішують рівняння 10мм, відповідно. Вирішують це рівняння відносно t2 t2 n при заданому M10=6%, використовуючи додаток M25n = 100em2 (n -(n +100 ) ) ; при М25n=89%, "Підбор параметра" меню "Сервіс" додатка Microвідносно n, користуючись додатком "Підбор параsoft Excel. Знаходять, що n=28,5 обертів. Перераметра" меню "Сервіс" додатка Microsoft Excel і ховують 28,5 обертів на число скидань (див. табл. константами руйнування фракції +25мм. Знахо0,6597 2) по формулі nc=2,4610*n . Зна ходять, що дять n=16,4 оберти. nc=22,4 скидань. Звідки tg a=L/Dn c=7/2*22,4=0,156, Перераховують n на nc (див. табл. 2). а a»8,5 градусів. ncM=1,0165n0,8097=9,8 скидань. Приклад 3. L 7 Необхідно поліпшити гранулометричний склад Знаходять tg a = = = 0,36 , звідки Dnc 2 ´ 9,8 коксу, зокрема знизити кількість фракції +80мм у a»19 градусів. загальній масі товарного коксу з 14,3% до 3%. Приклад 5. Зміна кількості залишку на ситі з розміром отворів 80мм відбувається за закономірністю, яка опиНеобхідно поліпшити показник стираності M10 сується формулою з 7,5% до 6%. Знаходять число обертів іспитового t1 барабана n, необхідне для зміни M10 з 7,5 до 6%. Cn = C0 e-m1n , Для цього вирішують рівняння де індексом 1 відзначені константи фракції m2n t 2 æ -m3 nt 3 ( n+100 ) t 3 ö = 100e M10n çe ÷ відносно n при +80мм: m 1=0,1642; t1=0,655 (табл. 1). За допомоè ø гою додатка "Підбор параметра" меню "Сервіс" M10=6. Відповідь n=42,3 оберти. Перераховують n додатка Microsoft Excel знаходимо, що Сn=3% при на nc (див. табл. 2). nсM10=2,461n0,6597=29,1 скиn=31,1 оберту. Перераховуємо 31,1 оберт на чисдань. ло скидань nc. 0,6908 L 7 nc=1,3459n =14,5 скидань. Знаходять tg a = = = 0,12 , звідки Dnc 2 ´ 29,1 L 7 tg a = = = 0,241, звідки a»13,5 a»6,5 градусів. Dnc 2 ´ 14,5 Приклад 6. град. Необхідно поліпшити гранулометричний склад Приклад 4. коксу, зокрема знизити кількість фракції +80мм Кокс характеристики, наведеної в табл. 3, (C80) до 3%. Знаходять число обертів іспитового піддавали механічній обробці в барабанному гробарабана n, необхідне для зміни кількості фракції хоті на коксовій сортувальці при тих же умовах, що +80мм із 11 до 3%. Для цього вирішують відносно і в прикладах 1-3. n рівняння сується Таблиця 3 Випробування коксу в Мікум-барабані і константи процесу Число Склад коксу, %, по фракціях, мм, і знаобертів, чення констант деградації n; >80 >60 >40 >25 >10 константи 0 11 49 86,9 100 100 50 1,5 20,0 61,4 90,8 95,4 100 0,6 12,4 53,6 86,1 92,5 t 0,5541 0,6168 0,4763 0,6298 0,7273 m 0,2315 0,08025 0,0539 0,008214 0,002737 З таблиці 3 видно, що Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков М25=86,1%, Cn = C0 e-m1n при С n=3, звідки n=22,5 обертів. Перераховують n на nc (див. табл. 2) nc80=l,3459n0,6908=11,6 скидань. t1 Знаходять tg a = L 7 = = 0,30 , звідки Dnc 2 ´ 116 , a=16 градусів. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє отримати кокс заданого показника фізикомеханічних властивостей, при властивостях вихідного коксу в широкому інтервалі, і поліпшити ефективність металургійних процесів, у яких він застосовується. а Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601