Спосіб поліпшення фізико-механічної властивості коксу до заданого значення показника

Спосіб поліпшення фізико-механічної властивості коксу до заданого значення показника, що включає механічну обробку коксу на грохоті барабанного типу, який відрізняється тим, що механічну обробку коксу проводять при куті нахилу барабана до горизонту, який визначають залежно від 3 20402 4 Поставлена задача вирішується тим, що в обертів Мікум-барабана nм . Рівний вплив буде при способі поліпшення фізико-механічної властивості однаковій довжині 4 шляхів, на яких відбувається коксу до заданого значення показника, що включає сповзання і пересипання коксу, що спричиняє його механічну обробку коксу на грохоті барабанного руйнування і зміну фізико-механічних властивостипу, механічну обробку коксу проводять при куті тей. Тому довжину шляху в Мікум-барабані нахилу барабана до горизонту, який визначають Sм =pDм nм , при якій відбудеться перетворення зазалежно від числа впливів на кокс, необхідних для даної фізико-механічної властивості від вихідного отримання заданого показника фізико-механічних значення до необхідної величини, дорівнюємо до властивостей, з виразу такого ж шляху в промисловому барабані Sб =nhб , де hб – довжина одного повного витка гвинтової L sina = , де 3 лінії, рівна = hб h 2 + p 2D 2 , тобто æL ö n × ç ÷ + p 2D2 è nø pD= n h 2 + p 2D 2 . мn м a - кут на хилу барабана, град.; L pn м L - довжина барабана, м; Оскільки Dм =1м, a h = , n = , n 2 D - діаметр барабана, м; L 2 2 +p D n - число впливів на кокс. 2 n Фізико-механічні властивості коксу при руйну2 ванні змінюються, причому кожна властивість - по p 2nм - L2 звідки n = , закономірності, яка описується окремою з формуpD лою. Кінцевий результат залежить як від інтенсивде nм - число обертів Мікум-барабана, необності руйнуючи х впливів (під впливом мається на хідне для перетворення вихідної визначальної увазі застосування руйнуючого зусилля, яке доріввластивості до величини необхідного значення, нює одному оберту Мікум-барабана), так і від їхяке визначається по одній з формул, що описують нього числа. залежність визначальної властивості коксу від йоІнтенсивність руйнуючи х впливів залежить від го констант динаміки деградації відповідної фракчастоти обертання барабана, що визначає каскадції і числа обертів барабана. ний (при якому частина маси коксу пересипається, Перетворюємо вираз h2 + p 2D 2 з ура хувана частина сповзає в міру повороту поверхні барабана, на якій він перебував при нерухомому стані ням значення h=7pDtga барабана), водоспадний (коли частина коксу пере2 2 2 2 2 2 2 сипається, а частина піднімається разом з поверх= h +p D (pDtga) + p D pD tg a + 1 . = нею барабана нагору і, відриваючись від загальної 1 Але = tg2 a + 1 , тому маси, падає вниз) або центрифужний режими (коcos2 a ли маса коксу відцентровою силою притискається pD pnм n cosa до стінки барабана і обертається разом з останh2 + p 2D 2 = , звідки n = = м . нім). У заявленому способі барабан обертається в cos a p D/cosa D перехідному режимі - каскадно-водоспадному. Підставляємо значення n у вираз для tga: Число руйнуючи х впливів залежить від довжиL L L tga = = = . ни барабана L і кута нахилу a, оскільки останній np D (nмcosa/D )pD pnмcosa визначає h - ту частину довжини барабана, на яку L переміститься кокс уздовж утворюючого циліндра Але tga×cosa=sina, звідки sina = . ЗнахоL p nм при одному оберті h = .У заявленому способі димо значення nм з умови рівності довжини шляхів n у Мікум і промисловому барабанах (див. ви ще) це число впливів, прирівняне за результатами до числа обертів Мікум-барабана. Якщо число оберL pDм nм = n × h 2 + p 2D 2 . Оскільки Dм =1 і h = тів барабана становить 75% і менше критичної n величини, кокс при обертанні барабана підніма2 ється на деяку висоту і скочується вниз. Оскільки æL ö n × ç ÷ + p2D2 2 барабан нахилений, сумарна крива, яка описуєтьæLö èn ø ся рухами коксу, являє собою гвинтову лінію з куpnм = n × ç ÷ + p 2D2 , а nм = p ènø том нахилу b, який дорівнює куту нахилу барабана ) ( ) ( ( ) ) ) ( a. За повний оберт барабана переміщення уздовж утворюючого циліндра, яке називається «крок гвинтової лінії» і позначається h, дорівнює h=pDtga, де D - діаметр барабана. Число впливів на кокс у барабані n дорівнює довжині барабана L поділеної L на крок гвинта, тобто n = , звідки pDtga L tg a= . np D Відомі формули залежності показників дробильності М25, стираності коксу M10, а також зміни кількості фракції будь-якої крупності від числа ) ( ( ( ( ) ) Підставивши nм у формулу для sina, одержуємо sina = L . 2 æL ö 2 2 n× ç ÷ + p D èn ø Отже, при виконанні цього співвідношення буде здійснене число впливів, необхідних для перетворення одного з фізико-механічних властивостей коксу від вихідного до заданого значення. Довжину барабана при проектуванні можна знайти в такий спосіб. Об'єм коксу, який розміщується на частині барабана шириною h, назвемо 5 20402 6 його об'єм елемента барабана або елементарний 2 p 2nм - L2 æ pD 2 ö формулі n = , то обчислюють , а потім ÷ hj , де j - ступінь запоpD об'єм, дорівнює n = ç ç 4 ÷ знаходять кут нахилу a. è ø Спосіб здійснюється таким чином. внення об’єму барабана, у частках. Установлюють випробуванням при n1 й 100 L Підставивши значення h= , одержимо обертах Мікум-барабана і за даними розсівів на n стандартному грохоті після кожного числа обертів 2 æ pD 2 ö L p D jL склад по фракціях крупності і показники фізико÷j × = n= ç . механічних властивостей коксу М25, М10. Обчисç 4 ÷ n 4n è ø люють константи процесу руйнування ti, і m i. ВибиПродуктивність барабана забезпечується тоді, рають визначальний показник, що є в даній ситуаQ ції найбільш важливим і призначають його коли w = , де w - частота обертання барабана. необхідну величину. По встановлених константах, n використовуючи формулу залежності обраного Підставивши в це рівняння значення n, одержуємо показника від числа обертів nм , знаходять число 4nQ 4 nQ w= , звідки L = . обертів nм , необхідне для перетворення обраного pD 2L j p D 2wj показника від вихідного до необхідного значення. Таким чином, встановлення кута нахилу в суОбчислюють необхідне число впливів у промислокупності з довжиною барабана при заданій продуквому барабані по формулі тивності забезпечує необхідне число руйнуючих 2 p 2nм - L2 впливів, які разом з певною інтенсивністю дозвоn= . Обчислюють для конкретних ляють змінити конкретну характеристику фізикоpD механічних властивостей коксу до необхідного умов значення. L sina = Число обертів барабана nм , необхідних для 2 зміни, наприклад, показника дробильності коксу æL ö n × ç ÷ + p 2D2 М25 знаходять із рівняння è nø t t m 2 (nм2 - (n м +100 ) 2 ) і встановлюють кут нахилу промислового барабаM25 nм = 100е на який дорівнює a. Це забезпечить довжину шляде m 2 й t2 - константи деградації кількості фракції ху «перекочування» коксу при його обробці в прокрупності +25мм. мисловому барабані, яка забезпечує А значення nм , необхідне для зміни показника перетворення властивості до необхідної величини стиранності M10, знаходять із рівняння обраного показника. t mn 2æ м n t3 -м (n +100 )t 3 ö Приклади конкретного виконання способу. M10 nм = 100 е 2 м ç e - 3 м - e 3 м ÷, è ø Кокс піддають механічній обробці в барабану якому константи m 3 й t3 - характеризують інному гуркоті АОЗВК (Агрегат Отримання Заданих тенсивність зменшення фракції +10мм при руйнуВластивостей Коксу) на коксовій сортувальці, що ванні в іспитовому барабані. обслуговує коксовий блок з печей об'ємом 30м 3. Середнє число пічевидач на такому блоці При руйнуванні коксу крупніше і мм у Мікумбарабані залежність залишку на ситі і мм від числа 6печей/година, загальною масою ~95т/година. При ti насипній густині 0,5т/м 3 це становить -m tn м 3 обертів описується рівнянням Cnмі = С0іе , на 190м /годину. Середня якість коксу передбачаєтьпідставі якого можна знайти значення nм , необхідся (за аналогією із уже працюючим блоком) такою, не для зміни в коксі кількості більшій і мм від почаяк представлено в табл. 1. Довжину барабана при 4 nQ ткового С0і. до заданої величини C nм і . проектуванні визначили з рівняння L = , p D 2wj Кут нахилу барабана a встановлюють залежно від властивостей вихідного коксу і необхідної веувівши обмеження на максимум nм =40 обертів, личини одного з показників фізико-механічних прийнявши діаметр барабана 2,0м, ступінь заповвластивостей, який називається визначальним. нення барабана таку ж, як у Мікум-барабані 0,13, і Так, припустимо, вихідний кокс має показник міцчастота обертання 75% від критичної - 1350 оберності М25=85,9%. Потрібно змінити цей показник тів/година. Барабан має довжину 14 метрів. до величини 89%. Якщо відома довжина барабана і необхідне число впливів, яке визначається по Таблиця Результати випробування коксу в Мікум-барабані і константи процесу деградації кількості фракцій Число обертів, п; константи 0 50 100 Склад коксу, %, по фракціях, мм, і значення констант деградації фракцій >80 >60 >40 >25 >10 11 49 86,9 100 100 1,5 20,0 61,4 90,8 95,4 0,6 12,4 53,6 86,1 92,5 7 20402 8 Продовження таблиці Число обертів, п; константи t m Склад коксу, %, по фракціях, мм, і значення констант деградації фракцій >80 >60 >40 >25 >10 0,5541 0,6168 0,4763 0,6298 0,7273 0,2315 0,08025 0,0539 0,008214 0,002737 Як видно з таблиці, показник дробильності коксу М25=86,1%; показник стиранності М10=100%92,5%=7,5% і кількість фракції >80мм у вихідному коксі Co80=11%. Приклад 1. Необхідно поліпшити показник дробильності М25 до значення 89%. Визначають константи деградації кількості фракцій при руйнуванні в Мікумбарабані 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 й 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 , C n1 і C n2 - кількість, %, на ситі і фракції у вихідному коксі, після n1 і n2 = 100 обертів Мікумбарабана. [Е.Б.Іванов і Д.А.Мучник. Технологія виробництва коксу. Київ. Ви ща школа, 1976, 230с.]. Наприклад, t80 æ æ 11 ö ö æ æ 11 ö ö ÷ ç ÷ lnç lnç ç 0,6 ÷ ÷ - lnç lnç 1 5 ÷ ÷ è øø è è è , ø ø = 0,5541 , = æ 100 ö lnç ÷ è 50 ø æ 100 ö m = 100- 0,5541 lnç ÷ = 0,2315 . Подібним чиè 50 ø ном знаходять також константи деградації фракції >25мм і фракції >10мм. При руйнуванні коксу в Мікум-барабані залежність М25 від числа обертів nм , описується рівнянням: M25 nм = 100еm 2 (nм - (n м +100 ) ) де 2 в індексах говорить про те, що константи належать до фракції 25мм. Вирішуючи це рівняння відносно nм знаходять число впливів на кокс у Мікум-барабані, що забезпечує необхідну зміну показника від 86,1% до 89%. nм =16,4 обертів. Обчислюють t2 n= 2 p2nм - L2 pD Знаходять sin a = = 2 æL ö n × ç ÷ + p2D2 è nø n= = 14 2 = 0,272 æ 14 ö 7,9 ç ÷ + 9,86 × 4 è 7,9 ø звідки a»16 градусів. Встановлюють кут нахилу барабана 16 градусів і обробляють кокс у цьому режимі. Одержують кокс поліпшеної якості. Зокрема, показник М25 підвищується з 86,1% до 89%. 2 p2nм - L2 pD Знаходять sin a = = 3,142 × 402 - 142 = 19,9 . 3,14 × 2 L = 0,111, 14 = 2 æLö n × ç ÷ + p2 D2 ènø 2 æ 14 ö 19,87 ç ÷ + 9,86 × 4 è 19,87 ø звідки a»6,5 градусів. Встановлюють барабан під кутом 6,5 градусів і обробляють кокс, поліпшуючи його якість по опору стираючим впливам по показнику M10, знизивши його з 7,5 до 6%. Приклад 3. Необхідно поліпшити гранулометричний склад коксу, зокрема знизити кількість фракції +80мм (З80) до 3%. Знаходять число обертів іспитового барабана nм , необхідне для зміни кількості фракції +80мм із 11 до 3%. Для цього вирішують відносно nм рівняння Cnм = C0 e-m1nм t1 При C nм = 3 , n=22,5 оберти. Обчислюють t2 3,142 × 16,42 - 142 = 7,9 3,14 L Приклад 2. Необхідно поліпшити показник стираності M10 до значення 6%. Знаходять число обертів іспитового барабана nм , необхідне для зміни M10 з 7,5 до 6%. Для цього вирішують рівняння t mn 2æ м n t3 -м (n +100 )t 3 ö M10 nм = 100 е 2 м ç e - 3 м - e 3 м ÷ è ø відносно nм при М10nм =6. Відповідь nм =42,3 оберти. Обмежують значення nм =40 обертів. Обчислюють n= 2 p2nм - L2 pD Знаходять sin a = = 3,142 × 22,52 - 142 = 110 , 3,14 × 2 L 2 æL ö n × ç ÷ + p2D2 è nø = 14 2 = 0,202 , æ 14 ö 11 × ç ÷ + 9,86 × 4 è 11 ø звідки a»11,5 градусів. Встановлюють барабан під кутом 11,5 градусів і обробляють кокс, поліпшуючи його якість за гранулометричним складом, зокрема, знизивши кількість фракції >80мм із 11% до 3%. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє досягти поліпшення необхідної фізико-механічної властивості коксу до заданого значення показника, що забезпечує підвищення ефективності металургійних процесів, у яких він застосовується. 9 Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський 20402 Підписне 10 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