×
29.06.2019
219.017.9d82

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА УГОЛЬНОЙ ШИХТЫ ДЛЯ КОКСОВАНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к производству кокса, в частности к подготовке угольной шихты к коксованию, и может быть использовано в коксохимической отрасли промышленности. Способ включает подготовку и коксование шихты с различным содержанием спекающих, отощающих и коксовых компонентов, а оптимальный состав шихты определяют по коэффициенту оптимальности, вычисляемому по формуле: где К - коэффициент оптимальности соотношения спекающих и отощающих компонентов, определяемый как К - коэффициент оптимальности содержания в шихте коксовых углей, определяемый как К - коэффициент оптимальности содержания в шихте жирных углей, определяемый как K=[100-(ΣЖ-23)]/100; ΣСК, ΣK, ΣЖ - содержание в шихте суммы спекающих, коксовых компонентов и жирных углей; 43, 37, 23 - средние оптимальные содержания спекающих, коксовых компонентов и жирных углей. Достигается разработка интегрального, обобщающего показателя оптимальности состава коксуемой угольной шихты, обеспечивающего ее оперативную оценку и прогнозирование механической прочности кокса. 2 табл., 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к производству кокса, в частности к способу подготовки угольной шихты для коксования, и может быть использовано в коксохимической отрасли промышленности для оценки оптимального состава угольных шихт для коксования.

В отечественной коксохимии с момента ее становления коксуются многокомпонентные угольные шихты, в состав которых входят угли различных технологических марок: газовый (Г), газовый жирный (ГЖ), жирный (Ж), коксовый жирный (КЖ), коксовый (К), коксовый отощенный (КО), коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный (КСН), коксовый слабоспекающийся (КС), отощенный спекающийся (ОС). Классификация по маркам производится по ГОСТ 25543-88 [1]. В зависимости от содержания жирных углей и спекаемости (по толщине пластического слоя - у, мм) шихты подразделяются на ожирненные (у≥17 мм), нормальной спекаемости (у=15-16 мм) и отощенные (у≤14 мм) [2]. Позднее марочные составы шихт стали подразделять на компонентой состав: содержание спекающих (Ж + ГЖ) и отощающих (К + КО + КС + КСН + ОС), а в развитии теории шихтовки соответственно «связующее» и «наполнитель» [3].

В шихтах для получения кокса требуемого качества должно соблюдаться совершенно определенное соотношение углей различных марок. На базе исследований ВУХИНа и многолетнего опыта шихтовки в масштабах страны более четко и определенно критерии оптимальности угольных шихт с целью получения кокса максимально возможной прочности сформулированы в работе [4].

Известны лабораторные способы определения оптимального состава угольных шихт [5-7].

В работе [5] определение оптимального состава угольных шихт включает приготовление и коксование навесок шихт с различным содержанием спекающих и отощающих компонентов и определение выхода кокса. Оптимальный состав определяется по максимальному значению показателя приращения выхода кокса ΔКш, вычисляемому по формуле:

где ΔКш - приращение выхода кокса из шихты, %;

Кш, Кс, Ко - выходы кокса соответственно из шихты, спекающихся и отощающих компонентов, %;

mс, mo - содержание спекающихся и отощающих компонентов в шихте, %.

Способ [6] определения оптимального состава угольной шихты для коксования включает хроматографический анализ коксов из угольных шихт, который сравнивается с коксом из эталонного угля марки К. О соответствии испытуемой шихты оптимальному составу судят по минимальному отклонению значения логарифма суммарного объема мезопор кокса из испытуемой шихты от значения логарифма мезопор кокса из эталонной шихты.

Известен способ определения соотношения спекающих и отощающих компонентов в угольной шихте для коксования [7] путем определения температуры затвердевания пластической массы компонентов. При этом определяют температуру максимальной скорости потери массы компонентов, затем определяют разность между температурой максимальной скорости потери массы и температурой затвердевания пластической массы шихт с различным содержанием компонентов и для коксования берут шихту, которая имеет разность указанных температур в пределах (-20)-(+5)°С.

Общим и существенным недостатком лабораторных методов определения оптимального состава угольной шихты являются их длительность, большая трудоемкость и недостаточная точность прогноза качества кокса.

В работе [8] предложена математическая модель оптимизации состава угольной шихты на базе ее химико-петрографических параметров и прогноза показателей прочности кокса с применением нелинейного программирования. При этом исходили из того, что коксуемость угольных шихт определяется соотношением спекающих (плавких) и отощающих компонентов. Существенный недостаток этого способа - расчет прогнозируемых показателей прочности кокса производится по громоздким формулам с 19 слагаемыми и 7 показателями качества шихты, включающими 5 химико-петрографических параметров, оперативное определение которых невозможно.

В работе [9] впервые предложен комплексный показатель Кк/с, названный авторами «коэффициент баланса состава коксующихся и спекающих компонентов», учитывающий преобладание или недостаток коксующихся компонентов шихты над спекающими. Его расчет производится по формуле

где Vt - содержание витриноидных типов в шихте с показателями отражения витринита 1,20-1,65% и 0,95-1,19%.

Недостаток этого показателя - отсутствие его теоретического обоснования, длительность петрографического анализа распределения витриноидных типов в угольной шихте.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ [4, 10] оценки оптимальности состава угольной шихты и требования к ее качеству с целью получения кокса максимально возможной прочности, включающий расчет величины отклонений групп углей по коксуемости по содержанию спекающей основы шихты (Ж + ГЖ + КЖ), отощающей (КС + КСН) и коксовой (ОС + К + КО) присадок от средних оптимальных значений. Критерии оптимальности распространяются как на марочный состав, так и на свойства угольных шихт. Оптимальный марочный состав шихт для коксования, например, кузнецких углей должен быть следующим, %: ГЖ 20-25, Ж 25-20, ОС + К + КО 35-40, КС + КСН 20-15, а показатели ее качества должны быть на уровне Vd - 25%, у - 15, R0 - 1,12, Vt>60%.

Существенным недостатком оценки уровня оптимальности угольных шихт по величинам трех отклонений является невозможность объективно оценить уровень оптимальности шихт разных заводов, ранжировать их по значимости и прогнозировать механическую прочность кокса.

Технической задачей изобретения является разработка интегрального, обобщающего показателя оптимальности состава коксуемой угольной шихты, обеспечивающего ее оперативную оценку, в том числе и в ретроспективе, и, главное, прогнозировать механическую прочность кокса.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем: для оценки оптимальности марочного состава угольной шихты предлагается определять новый обобщающий показатель - коэффициент оптимальности Копт, представляющий собой произведение коэффициентов оптимальности по трем параметрам:

где Кc - коэффициент оптимальности соотношения спекающих и отощающих компонентов, определяемый как

Кк - коэффициент оптимальности содержания в шихте коксовых углей, определяемый как

Кж - коэффициент оптимальности содержания в шихте жирных углей, определяемый как

ΣCK, ΣK, ΣЖ - фактическое содержание в шихте спекающих, коксовых компонентов и углей марки Ж;

43, 37, 23 - средние оптимальные содержания соответственно спекающих, коксовых компонентов и углей марки Ж.

Из формулы Копт (3) видно, что шихта оптимизирована на 100% лишь в идеальном случае, когда каждый из коэффициентов Кс, Кк и Кж равен 1, т.е. шихта оптимизирована по всем трем параметрам.

В формулах (4-6) подсчитывается абсолютная величина разности между фактическим и оптимальным содержанием компонента без учета знаков ±.

Предлагаемый показатель Копт позволяет осуществлять оценку оптимальности состава коксуемой угольной шихты как оперативную, так и в ретроспективе.

В таблице №1 представлены отклонения от оптимального состава угольной шихты по некоторым предприятиям России в первом полугодии 2004 г. по данным работы [10] и расчетные величины коэффициентов оптимальности по формуле изобретения. Из таблицы видно, что большие отрицательные отклонения в составе шихты коксовой присадки присутствуют у трех заводов, но невозможно оценить их по значимости и поставить в ряд по ранжированию. По рассчитанному Копт при среднем коэффициенте оптимальности состава шихты для предприятий России - 71,3%, самый низкий Копт наблюдался на НТМК - 55,7%, в то время как угольная шихта "Уральской стали" отличалась самым высоким коэффициентом оптимальности - 83,8%.

Таким образом, Копт позволяет объективно оценить одним обобщающим показателем состояние сырьевой базы коксования в целом по России и ранжировать шихты отдельных коксохимических предприятий.

Таблица 1
Предприятие Отклонение от средней оптимальной шихты, % Коэффициенты оптимальности
Ж + ГЖ + КЖ ОС + К + КО КС + КСН Кc Кк Кж Копт, %
Магнитогорский комбинат 5,5 -29,6 16,8 0,950 0,734 0,877 61,15
Нижнетагильский комбинат 14,3 -23,0 5,0 0,774 0,800 0,900 55,73
"Уральская сталь" 1,6 -4,5 0,3 0,050 0,960 0,919 83,81
"Губахинский кокс" -5,9 -27,3 13,0 0,902 0,732 0,874 57,71
Новолипецкий комбинат 5,9 -10,6 0,6 0,888 0,908 0,928 74,83
РФ, всего 4,5 -17,7 8,3 0,898 0,830 0,957 71,33

В таблице №2 приведены показатели качества шихты и кокса НТМК в 2003-2006 гг. Из таблицы видно, что в результате системной работы по оптимизации состава шихты НТМК Копт в коксовом цехе №2 возрос с 60,6 до 89,6% и с 59,3 до 90,2% в коксовом цехе №3. При этом существенно возросла и механическая прочность кокса обоих цехов, улучшились показатели реакционной способности (CRI, %) и послереакционной прочности (CSR, %), определение которых начали с августа 2004 г. [11]. Кроме того, с улучшением механической прочности кокса удалось обеспечить высокопроизводительную работу доменной печи №6 и снизить удельный расход кокса на 6 кг/т чугуна.

Установлена тесная корреляционная связь (r=0,96) (рис.1) Копт с показателем механической прочности кокса мокрого тушения (М40 и M10) и сухого тушения (M25 и М10), описываемая линейными уравнениями:

из которых следует, что при Копт=100% прогнозируемые максимальные значения показателей М40, М25 и М10 составляют соответственно 76,9 и 9,3; 89,9 и 7,3% соответственно.

В таблице 2 также приведены расчетные данные по коэффициенту прочности кокса Кп по методу НТМК-ВУХИН. Между коэффициентом прочности кокса Кп и коэффициентом оптимальности состава угольной шихты Копт установлена линейная зависимость (рис.2), описываемая уравнениями:

- для кокса мокрого тушения:

- для кокса сухого тушения:

Таким образом, предлагаемый показатель Копт позволяет не только объективно и оперативно оценивать уровень оптимальности состава шихты, сравнивать угольные шихты коксохимических предприятий, но и прогнозировать механическую прочность кокса с учетом специфики каждого их них.

Проверка соответствия заявленного изобретения требованиям новизны проводилась с учетом всех опубликованных изобретений, технической и информационной литературы и др. источников. Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию изобретения "новизна".

Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не были выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники и обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Литература

1. ГОСТ 25543-88 «Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам».

2. Панченко С.И., Новиков В.Н., Цыновников А.С. и др. Изменения свойств кокса в зависимости от степени готовности // Технология коксования углей востока СССР/ Труды ВУХИНа. Вып.5. - М.: Металлургия, 1948. С.56-65.

3. Степанов Ю.В., Попова Н.К., Махортова Л.А. Теория и практика шихтовки в современных условиях // Кокс и химия. 2005. №7. С.6-11.

4. Киселев Б.П., Леушин В.А. Сырьевая база коксования России. 1. Ретроспектива // Кокс и химия. 1999. №11. С.2-9.

5. А.с. СССР №1074889, кл. С10В 57/00, опубл. в БИ №7, 1984.

6. Патент РФ №2088634, кл. С10В 57/04, опубл. 27.08.1997.

7. А.с. СССР №941394, кл. С10В 57/04, опубл. в БИ №25, 1982.

8. Станкевич А.С. и др. Модель оптимизации показателей прочности кокса на основе химико-петрографических параметров углей и нелинейного программирования. Кокс и химия. 2000. №5, с.21-29.

9. Золотухин Ю.А. и др. Особенности формирования угольной сырьевой базы коксования ОАО НТМК и разработка дополнительных критериев оценки ее качества. 1.Ящичные коксования. Кокс и химия. 2005. №12, с.2-10.

10. Киселев Б.П. О перспективной базе коксования. Кокс и химия. 2005. №4, с.2-6.

11. Степанов Ю.В., Кошкаров Д.А., Попова Н.К. О методах определения и оценки качества кокса // Бюллетень «Черная металлургия» ОАО Черметинформации. 2005. №1. С.24-32.

Способ определения оптимального состава угольной шихты для коксования, состоящей из нескольких компонентов, включающий ее подготовку и коксование с различным содержанием спекающих, отощающих и коксовых компонентов, отличающийся тем, что оптимальный состав шихты определяют по коэффициенту оптимальности, вычисляемого по формуле где К - коэффициент оптимальности соотношения спекающих и отощающих компонентов, определяемый как К - коэффициент оптимальности содержания в шихте коксовых углей, определяемый как К - коэффициент оптимальности содержания в шихте жирных углей, определяемый как ΣCK, ΣК, ΣЖ - содержание в шихте суммы спекающих, коксовых компонентов и жирных углей;43, 37, 23 - средние оптимальные содержания спекающих, коксовых компонентов и жирных углей.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
29.03.2019
№219.016.f4cf

Способ подготовки шлака для нанесения гарнисажа на футеровку конвертера

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при нанесении защитного покрытия (гарнисажа) на огнеупорную футеровку конвертеров. Способ включает раздувку конечного конвертерного шлака предыдущей плавки, содержащий 7-14% MgO, в течение 0,5-2,0 мин кислородом с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002426798
Дата охранного документа: 20.08.2011
29.03.2019
№219.016.f64d

Способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении цельнокатаных железнодорожных колес. Заготовку колеса подвергают осадке и черновой штамповке. Данные операции осуществляют одновременно с получением на поковке посредством калибровки наружной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002404009
Дата охранного документа: 20.11.2010
19.06.2019
№219.017.891d

Способ выплавки стали в конвертере

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при выплавке стали в конвертере, в том числе в конвертере с комбинированной продувкой расплава. Способ включает заливку в конвертер углеродистого полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, продувку кислородом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002426797
Дата охранного документа: 20.08.2011
19.06.2019
№219.017.8af2

Способ охлаждения фурмы воздушного дутья и подачи природного газа в доменную печь и устройство для его осуществления

Изобретение относится к металлургии, в частности к системе охлаждения фурмы при подаче природного газа в доменную печь. Способ включает подачу охлаждающей воды в зауженную кольцевую полость, образованную внутренним стаканом фурмы и дополнительным стаканом вокруг него. Далее воду направляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002449022
Дата охранного документа: 27.04.2012
29.06.2019
№219.017.9e00

Способ штамповки заготовок для цельнокатаных колес

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. Нагретую до температуры деформирования заготовку центрируют в формовочном штампе и осаживают между верхней и нижней плоскопараллельными частями штампа. Осадку ведут в области, ограниченной внутренней конусной поверхностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002335373
Дата охранного документа: 10.10.2008
Показаны записи 1-10 из 22.
10.06.2013
№216.012.4888

Способ и установка термической обработки рельсов

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке железнодорожных рельсов. Для повышения физико-механических свойств, получения твердости поверхности катания головки рельса до НВ415 и необходимой прямолинейности рельса проводят предварительный нагрев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484148
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.07.2013
№216.012.5446

Способ и установка термической обработки рельсов

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам и устройствам термической обработки железнодорожных рельсов. Для повышения уровня физико-механических свойств и увеличения эксплуатационной стойкости рельс подвергают термической обработке, включающей предварительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487177
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.05.2014
№216.012.c31e

Шихта для производства ванадиевого чугуна

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к шихте для производства ванадиевого чугуна. Шихта содержит высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, доменный ванадийсодержащий железофлюс, железо - и ванадийсодержащие добавки, металлургический и пековый кокс, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515709
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.01.2015
№216.013.1e41

Способ получения высококачественного кокса

Изобретение относится к способу получения высококачественного кокса путем нанесения бората на раскаленный кокс после выдачи из коксовых печей с температурой 1050±50°C, причем его тушение производят водным раствором боратов с содержанием боратов 3-10 г/дм в виде раствора и пульпы в тушильном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539186
Дата охранного документа: 20.01.2015
10.04.2015
№216.013.3e0f

Способ термической обработки железнодорожных бандажей

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке железнодорожных бандажей. Для обеспечения высоких потребительских свойств осуществляют термическую обработку железнодорожного бандажа из стали, содержащей, мас.%: С 0,65-0,75, Mn 0,6- 0, 9, Si 0,22-0,45, Cr...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547375
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2016
№216.015.30d4

Сталь для производства железнодорожных бандажей

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу конструкционной стали повышенной прочности и трещиностойкости, используемой для изготовления высоконагруженных бандажей колес тягового подвижного состава железных дорог. Сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580764
Дата охранного документа: 10.04.2016
13.01.2017
№217.015.6b47

Способ получения модифицированного металлургического кокса для высокоинтенсивной выплавки ванадиевого чугуна

Изобретение относится к области коксохимии. В процессе замедленного коксования дистиллятных и остаточных продуктов переработки нефти получают добавку коксующую. Полученную добавку вводят в угольную шихту в количестве 1-18 мас.%. Проводят коксование полученной шихты. Изобретение позволяет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592598
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.02.2018
№218.016.202d

Способ извлечения ванадия из природнолегированного ванадиевого чугуна

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к извлечению ванадия из природнолегированного ванадиевого чугуна. Сущность изобретения заключается в том, что на первой стадии дуплекс-процесса, включающей заливку ванадиевого жидкого чугуна в конвертер, продувку его кислородом и ввод в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641436
Дата охранного документа: 17.01.2018
09.06.2018
№218.016.5d32

Способ получения твердого чугуна

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам производства чугуна чушкового и/или гранулированного на разливочных машинах доменного цеха и/или на установках для грануляции чугуна. Способ включает выплавку в доменной печи ванадиевого чугуна, разливку чугуна. Перед разливкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656125
Дата охранного документа: 01.06.2018
05.10.2018
№218.016.8f7a

Способ термической обработки железнодорожных колес

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке железнодорожных колес. Для повышения износостойкости рабочего слоя обода и механических свойств, а также приободной части диска колеса осуществляют термическую обработку железнодорожного колеса из стали, содержащей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668872
Дата охранного документа: 04.10.2018
+ добавить свой РИД