CC BY
21
Оба соединения обладают высокой флотацион- Список литературы
ной активностью и значительной теплотой смачива- i лавриненко А.А., Свечникова Н.Ю. Исследование квантово-
ния. Однако при флотации 2-этилгексанолом извлече- химических параметров углеводородов при выборе реагентов
ние горючей массы в концентрат составляет 96,4%, для флотации углей // Вестник Магнитогорского государствен-
что на 2,9% выше, чем при использовании бутилового ного Университета им. ГИ. Носова. 2008. №1 (21). С. 83-85.
- , с- ЛЛ 2. Гиревая Х.Я. Повышение эффективности флотации газовых
эфира 2-этилгексановой кислоты (см. табл. 4). „ ^ е е
углей на основе квантово-химического обоснования выбора
Таким образом, исследованием уст^да^ что реагентов: дис. ... канд. техн. наук. Магнитогорск, 2006. 167 с.
энергия водородной связи межмолекулярных ком- 3. Использование квантово-химических характеристик для обос-
плексов «реагент - ОМУ» может служить критерием нования флотационной активности реагента РНХ-3010 / Пету-
для выбора высокоэффективных реагентов для фло- хов ВЯ' Кубак ДА' Медяник Гиревая ХЯ // Кокс и хи-
тации углей.
мия. 2013. №6. С.29-35. Квантово-химические исследования взаимодействия угольной поверхности с водой / Петухов В.Н., Гиревая Х.Я., Кубак Д.А., Гиревой Т.А // Кокс и химия. 2013. №8. С. 26-33.
Сведения об авторах
Петухов Василий Николаевич - д-р техн. наук, проф., ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: [email protected]
Кубак Денис Анатольевич - канд. техн. наук, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: [email protected]
Лахтин Сергей Николаевич - начальник КХП ОАО «ММК», Магнитогорск, Россия. E-mail: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
DEFINING OF EFFECTIVE REAGENTS FOR COAL FLOTATION BY CALCULATION OF MAIN QUANTUM-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF COMPLEXES "ORGANIC COAL MASS-WATER" AND "ORGANIC COAL MASS REAGENT"
Petukhov Vasily Nikolaevitch - D.Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia.
Kubak Denis Anatolievitch - Assistant Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia.
Lakhtin Sergey Nikolaevitch - Head of coke production Magnitogorsk Iron & Steel Works, Magnitogorsk, Russia.
Abstract. Installed a high flotation activity of the complex reagent RNH-3010 in coal flotation. High efficiency and selectivity of the action reagent RNH-3010 due to the group chemical composition and structural features of the surface of the coal.
For the first time calculated the amount of energy of hydrogen bond in intermolecular complexes "reagent - organic mass of coal" and "reagent - water".
The calculated distribution of electronic density in molecules chemical compounds incoming in the reagent RNH-3010. It is established that in intermolecular complexes with model compounds of OMC (organic mass of coal) the hydrogen bond energy of 2-ethylhexanol is higher than the energy of the hydrogen bond butyl ether 2-ethylhexanoic acid. This provides greater adsorption of 2-ethylhexanol on the coal surface compared to the butyl ether 2-ethylhexanoic acid, the improvement hydrophobization of the coal grains and their floatability. It is established, that at equal consumption of reagents, the use of 2-ethylhexanol allows to increase the output of concentrate at 2.5% and to reduce losses of OMC waste compared to the use of butyl ether 2-ethylhexanoic acid.
Experimental data confirmed the possibility of use as one of criteria of efficiency of flotation values of the energy of hydrogen bond in intermolecular complexes "reagent - organic mass of coal."
Keywords: flotation activity of chemical compounds, organic mass of coal, molecular electrostatic potential, intermolecular
complexes, the bond length, electron density, the hydrogen bond energy.
♦ ♦ ♦
4
МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА
УДК 669
Спирин Н.А., Павлов А.В., Дружков В.Г., Макарова И.В.
КРИТЕРИИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ЗОНЫ ПЛАСТИЧНОСТИ
Аннотация. Рассмотрены критерии выбора рациональной формы и размеров зоны пластичности. Показаны условия, при которых зона размягчения и плавления материалов будет меньше сопротивляться проходу газового потока. Проведен расчет формирования зоны плавления доменной печи №1 ОАО «ММК» для шихты разного состава. Ключевые слова: печь доменная, зона размягчения и плавления материалов, шихта.
Современная технология доменной плавки свидетельствует о том, что определяющей зоной в газодинамическом отношении является нижняя часть доменной печи - зона шлакообразования. Именно эта зона, характерная наличием в ней размягченных и жидких шлаковых расплавов, оказывает высокое газодинамическое сопротивление газовому потоку, ограничивает расход дутья и производительность доменной печи.
Для снижения сопротивления зоны шлакообразования потоку газов необходимо выполнение ряда условий:
1. При возможности выбора железорудного сырья необходимо применять материалы, имеющие повышенное значение температуры начала размягчения и узкий температурный интервал плавления. Толщина зоны пластичности в этом случае будет иметь минимальное значение, что снизит газодинамическое сопротивление зоны шлакообразования и будет способствовать получению высокой производительности доменной печи.
2. При наличии в шихте двух и более железорудных компонентов, отличающихся по основности, необходимо производить смешивание компонентов рудной части шихты. В этом случае при развитии процессов твердофазного минералообразования по мере движения шихты вниз к зоне шлакообразования возможно образование минералов с более благоприятными вязкопластичными характеристиками. Лучшим с точки зрения шлакообразования вариантом плавки агломерата с низкоосновными окатышами является смешивание низкоосновных окатышей с флюсами, понижение основности агломерата и последующая раздельная загрузка печи агломератом и смесью низкоосновных окатышей с флюсами.
3. Лучшим вариантом использования агломерата и окатышей является работа печи на агломерате и окатышах одинаковой основности.
4. Способ загрузки в печь - формирование отдельных слоёв железорудного сырья по видам по радиусу или загрузка смешанной шихты не влияет на
© Спирин Н.А., Павлов А.В., Дружков В.Г., Макарова И.В., 2016 №1 (18). 2016--
форму зоны размягчения и плавления материалов (зоны когезии). Установлено влияние такой загрузки на протяжённость зоны плавления. Загрузка в доменную печь непропорционально смешанной шихты приведёт к опусканию ветви зоны вниз и уменьшению её протяжённости при большей долей агломерата и соответственно перемещению её вверх с увеличением протяжённости - при большей доли окатышей.
5. Для поддержания чистоты коксовой насадки и сохранения хорошей её газопроницаемости необходимо формирование шлаков оптимальной вязкости и основности, минимизация разрушения кокса и выноса из печи твердых частиц пиролизного углерода природного газа, исключение длительного контакта фильтрующегося шлакового расплава с коксом для предотвращения образования карбида кремния и исключения явления «прилипания» шлака к поверхности кусков кокса.
Расчеты формирования зоны плавления для базового (август 2013 г.) и прогнозного периода работы доменной печи № 1 ОАО «ММК» выполняются с помощью прогнозной модели зоны плавления УРФУ. В прогнозном периоде относительно базового изменяется распределение рудной нагрузки по радиусу и моделируется загрузка смешанной железорудной части шихты.
Химический состав компонентов шихты и расходы компонентов в сравниваемых периодах приводится в табл. 1.
При переходе работы печи с использованием шихты прогнозного периода ожидаемые вязкопла-стичные характеристики будут такими: температура начала размягчения ^пл = 11970С, температура расплавления tp = 14020С
В прогнозном периоде предлагается изменить распределение рудной нагрузки по сечению колошника с целью ликвидации излишне развитого периферийного газового потока с большим раскрытием центра печи в сравнении с базовым периодом.
Распределение рудной нагрузки по радиусу колошника печи № 1 ММК в базовом и предлагаемом прогнозном периодах показано в табл. 2.
Таблица 1
Расходы компонентов шихты и их состав в рассматриваемых периодах
Компонент шихты Расход, кг/т Содержание оксида или элемента, %
Fe FeO Mn S CaO Э02 АЮ3 MgO ТЮ2
Базовый пе риод
Агломерат ММК 1097,2 55,27 11,04 0,276 0,047 10,70 6,63 1,64 2,19 0,27
Соколовские окат. 470,2 63,20 3,73 0,016 0,043 1,57 4,73 1,73 0,25 0,30
Прогнозный период
Агломерат ММК 1132,1 56,43 11,04 0,280 0,048 8,80 6,77 1,68 2,23 0,38
Соколовские окат. 485,2 63,20 3,73 0,016 0,043 1,57 4,73 1,73 0,25 0,30
Таблица 2
Распределение рудной нагрузки по сечению колошника доменной печи № 1 ОАО «ММК» в базовом и прогнозном периодах
Расстояние от стенки колошника, м 0,00 0,41 0,93 1,48 2,28 3,30
Рудная нагрузка, т/т (базовый период) 3,94 4,36 4,95 5,15 3,60 2,91
Рудная нагрузка, т/т (прогнозный период) 4,7 5,0 5,3 5,4 3,4 1,3
Графическое отображение распределения рудной нагрузки по сечению колошника печи № 1 ММК для рассматриваемых периодов представлено на рис. 1.
0,00
0,50
1,00 1,50 2,00 2,50 Расстояние от стенки колошника, м
3,00
3,50
Рис. 1. Изменение рудных нагрузок в базовом и прогнозном периодах для доменной печи № 1 ММК
Расчеты показывают, что из-за повышения температур начала размягчения с 10880С (базовый период) до 11970С в прогнозном периоде и снижения температурного интервала плавления с 4000С в базовом варианте до 2050С (прогнозный период) толщина зоны когезии уменьшится с 2,99 до 1,54 м в прогнозном периоде.
При принятой в прогнозном периоде плавки распределении рудной нагрузки по сечению колошника, предполагаемых вязкопластичных характеристиках шихты зона когезии примет вид, изображенный на рис. 2 (правая сторона рисунка).
При построении зоны когезии в прогнозном периоде учтена неравномерность скорости движения шихты по радиусу за счет плавления железорудного материала и смешивание железорудной шихты.
Рис. 2. Размеры и форма зоны когезии в базовом и прогнозном вариантах для печи № 1 ММК: А - базовый период; В - прогнозный период
МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА
Несмотря на прогнозирование «раскрытия центра» и подгрузку периферии, осевая часть зоны коге-зии не поднялась, образовав А-образное её очертание. Сравнение форм зоны когезии на рис. 2 в базовом и прогнозном периоде указывает на большую значимость неравномерности скорости опускания материалов по радиусу, характерную для печей объёмом 1370 м3.
Список литературы
1. Прохоров И.Е. Рациональный режим выпуска продуктов плавки из доменных печей: автореферат дис. ... канд. техн. наук. Магнитогорск: МГТУ, 2001.
2. Суворов М.А. Совершенствование доменного процесса путем непрерывного регулируемого выпуска чугуна: автореферат дис. . канд. техн. наук. Магнитогорск: МГТУ, 2002.
3. Бабарыкин Н.Н. Появление и развитие доменного производства. Курс лекций. Магнитогорск: МГМИ, 1995. 68 с.
Сведения об авторах
Спирин Николай Александрович - д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой теплофизики и информатики в металлургии, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия. E-mail: [email protected]
Павлов Александр Владимирович - зам. гл. металлурга по аглококсодоменному производству ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», Магнитогорск, Россия. E-mail: [email protected]
Дружков Виталий Гаврилович - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообра-ботки, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. Тел. (3519) 29-84-30.
Макарова Ирина Владимировна - канд. техн. наук, доц. кафедры МЧМ, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: [email protected]
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
SELECTION CRITERIONS OF RATIONAL FORM AND SIZE OF PLASTIC BELT
Spirin Nikolai Aleksandrovich - D. Sc. (Eng.), Professor, Ural Federal Universiti named after. the first President of Russia B.N.Yeltsin, Ekaterinburg, Russia.
Pavlov Aleksander Vladimirovich - assistant of the main metalworker for coke, sinter and blast furnace prodactions for Magnitogorsk Iron & Steel Works OJSC, Magnitogorsk, Russia.
Druzhkov Vitaly Gavrilovich - Ph. D. (Eng.), Associate Professor of the department of Metallurgy of ferrous metals. Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia.
Makarova Irina Vladimirovna - Ph. D. (Eng.), Assistant Professor of the ferrous metallurgy department, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia.
Abstract. Selection criterions of rational form and size ofplastic belt are seen. Criterions of less resistance for gas passage are shown. Calculation of plastic belt formation for the first blast furnace of Magnitogorsk Iron & Steel Works OJSC for the different charge are made.
Keywords: blastfurnace, plastic belt, charge.
♦ ♦ ♦
№1 (18). 2016
13
