УДК 662.8.053.001.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ УГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ С ЗАДАННЫМИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Аринова Сания Каскатаевна1, Саркенов Берик Бейсенович2, Ашкеев Жасулан Аманжолович3
1Карагандинский Государственный технический университет, магистрант специальности «Материаловедение и технология новых материалов»
2Карагандинский Государственный технический университет, кандидат технических наук, заведующий кафедры «Металлургии, материаловедения и нанотехнологии»
3Карагандинский Государственный технический университет, кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлургии, материаловедения и нанотехнологии»

Аннотация
Данная статья об исследовании получение топливных брикетов с использованием комплексных связующих, методом планирования эксперимента. Статистическая обработка результатов проводилась с помощью стандартного отклонения среднего коэффициента Стьюдента уровнем значимости 2,78 . Проведенное исследование позволять утверждать, что основные качественные показатели брикетов зависит как от технологических процессов так и от правильно поставленных и запланированных опытов.

Ключевые слова: глина, гранулирование, жидкое стекло, критерия Стьюдента, прессование, прочность, точка оптимума, уголь


STUDY ON THE TECHNOLOGY OF COAL BRIQUETTES PRODUCING WITH GIVEN PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS UNDER LABORATORY CONDITIONS

Arinova Saniya Kaskataevna1, Sarkenov Berwick Beysenovich2, Awkeev Zhasulan Amanzholovich3
1Karaganda State Technical University, Kazakhstan, Bachelors, masters specialization "Materials science and technology of new materials"
2Karaganda State Technical University, Kazakhstan, Ph.D., Head of Department "Metallurgy, Material Science and Nanotechnology"
3Karaganda State Technical University, Kazakhstan, Ph.D., Associate Professor, Department "Metallurgy, Material Science and Nanotechnology"

Abstract
This article is about the study to obtain fuel briquettes using complex binders, by experimental design. Statistical analysis was performed using the standard deviation of the average coefficient of Student significance level of 2.78 and the number of degrees of freedom and the confidence interval of the relative error.

Keywords: clay, coal, compression, granulation, liquid glass, strength, student criterion


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Аринова С.К., Саркенов Б.Б., Ашкеев Ж.А. Исследование технологии получения угольных брикетов с заданными физико-механическими характеристиками в лабораторных условиях // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/05/53379 (дата обращения: 03.06.2017).

На сегодняшний день брикетирование угольной мелочи является актуальной так как, основным видом топлива как для действующих тепловых электростанций так и для народного потребления являются бурые угли, доля которых в топливопотреблении составляет около 67 %. При выемке, обогащении и транспортировке ископаемых углей в районы потребления, образуется значительное количество тонких классов. Большая часть мелкодисперных углей выдувается, просыпается и теряется из вагонов при транспортировке. [1].
Сушка угольной мелочи производилось в сушильном шкафу соответственно с ГОСТ. Также нужные для нас приборы как тара, весы и образцы угольной мелочи. В технологической линии получение брикетов сушка является одним из основных критериев для получение по механическим свойствам прочные брикеты. 

Рисунок 1- Сушильный шкаф для сушки образцов

После сушки образцы подвергли измельчению. Измельчение проводилось из всех возможных на вибрационно шаровой мельнице марки ММ-3017. Продолжительность измельчение составил от 5 до 20 минут. Размер полученных образцов 5-8 мкм. 

Рисунок 2- Вибрационная шаровая мельница ММ 3017

Крупность и гранулометрический состав компонентов угольных брикетов. При уменьшение крупности угольной мелочи увеличивается поверхность частиц, то есть тем же самым возрастает сила сцепления. Также измельчение образцов способствует более плотной укладке частиц.
После измельчение вибрацинно шаровой мельнице, на метариале угольных проб провели седиментационный анализ для определение масс частиц образцов по размером. Седиментационный анализ применяется для определения размеров частиц.

Рисунок 3-Общий вид фотоседиментометра ФСХ-6К

Исследование проводилось на фотоседиментометре ФСХ-6К. Фотоседиментометр ФСХ-6К – использует классический наиболее прямой из известных автоматизированных методов измерения гранулометрического состава. 

Рисунок 4 -Результат измерения

Использование при исследовании седиментационного анализа дает нам полную информацию о гранулометрическом составе исходных проб угольной мелочи, то есть о распределение масс частиц по размерам. 
После сушки и измельчение угольной мелочи следующий этап по технологически линие прессование. Прессование (брикетирование) образцов в лабораторных условиях проводилась на гидропрессе 50.


а)                                                                                                          б)
Рисунок 5- а) Общий вид гидропресса 50; б ) Нарезной вид гидропресса 50

Образцы прессовались в течение 40 мин, 6 мин пресс машина нагревалось до определенной температуры в нашем случае до 190˚С. Давление прессование 270 бар диаметр полученных образцов 30 мм. 

Рисунок 6- Полученнные образцы угольные брикеты

Также следует отметить что образцы так и в целом исследование проводилось методом планирование эксперимента. Следовательно по нашему планированию образцы расположены по чередности 4 образца где состав шихты образцов (жидкое стекло, глина и уголь ) варьировалось от 5 до 10%. 
Полученные брикеты соотвествуют условиям технологии получение угольных брикетов. Диаметр 30 мм, высота 20мм, вес 18 гр.
Заключающий этапом является испытание образцов, то есть проверка наших образцов на прочность при сжатие. Механическая прочность на сжатие по ГОСТ 8905-82 проводилось также в лабораторных условиях на гидравлическим прессе марки 2 ПГ-10. Обработка результатов испытания следующие: 
С Перва расчитыаем общию площадь брикета S=/4
Затем для каждого испытание по отдельности рассчитываем max/S*1.2, где 
S- общая площадь брикета, Рmax-средняя арифметическая максимаьно разрушившегося брикета кг/см2;
Полученные механические прочности брикетов:
1) 
2) 
3) 
4) 

Рисунок 7-Прочности полученных образцов

Таблица 1- Количественные показатели прочности по последовательности опытов

Число опытов 1 2 3 4
Предел прочности, МПа

Одним из основных критериев к топливным угольным брикетам явлется максимальное обеспечение прочности при транспортировке готовой продукций до склада либо до потребителя. Полученные механические показатели брикетов удовлетворяют требования ГОСТ 7299-84 не менее 5 МПА. 
Теперь переходим к статистической обработке результатов, так как у нас есть все необходимые данные для обработки и статистического анализа результатов эксперимента. 
Таблица 2- Карта проведения эксперимента

Номер опыта
Матрица планирования
Х1Х2
Выход Gсж, МПА
Х1
Х2
yu1
yu2
1
-1
-1
+1
11,7
12,1
11,9
2
+1
-1
-1
8,2
8,4
8,3
3
-1
+1
-1
4,9
5,2
5,1
4
+1
+1
+1
12,5
11,9
12,2

1. Рассчитываем построчные средние :=
- число повторных опытов
y1=
y2=
y3=
y4=.

2. Определяем построчные дисперсии : 
 
 
 
 

3. проверяем воспроизводимость опытов по критерию Кохрена

,
где  максимальная из построчных дисперсий.

4. Проверяем значимость коэффициентов регрессии: 
Определяем дисперсию и среднюю квадратическую ошибку коэффициентов регрессии . Находим значение доверительного интервала для коэффициентов регрессии. В нашем случае  значение критерия Стьюдента t=2,78. Значение доверительного интервала Таким образом оканчательное уравнение регрессии:

Y=9,4+0,875X1-0,725X2+2,675X1X2

5. Проверяем адекватность полученные модели, то есть насколько хорошо полученное уравнение описывает результаты эксперимента в исследуемой области. Для этого часто применяют критерий Фишера F ,
Вычисляем значение критерия Фишера: 
F=
;
.
F. то есть имеются основания сделать вывод об адекватности полученной модели [2].

Таблица 3-Результаты крутого восхождения

Наименование
Факторы
Результаты ПФЭ 23
Х1
Х2
опыт
ПО
Нулевой уровень,Xj0
1,35
1,35
1
-
Интервал варьирования, ∆Xj
0,45
0,45
Расчет
2
-
Bкоэффициент
0,875
-0,725
Произведение (bj*∆Xj)
0,394
-0,326
3
-
Шаг ha при изменении базового фактора X2 на 5
0,4
-0,339
4
-
Округление шага
варьирования
0,4
-0,35
Опыты
Крутое восхождение
Параметр оптимизации
i
уi
5
1,39
1
9,508
-
6
1,79
0,65
7,317
-
7
2,19
0,3
1,074
-

Рисунок 8- Расположение точки оптимума по поверхности отклика

Крутое восхождение оказалось эффективным. Успех крутого восхождения зависит от характера поверхности отклика, а также во многом определяется соотношением численных значений коэффициентов регрессии [3].
В заключение были определены основные качественные показатели (прочность на сжатие) и оптимальные условия получение качественных брикетов. Отметим что опыты были проведены методом планирования, что не мало важно при проведение эксперимента. Также проводилось обработка результатов данных методом крутого восхождения, что доказывает об адекватности полученной модели. На основе полученной модели были проведены мысленные опыты, с помощью чего нашли точку оптимума.
Дальнейшие исследования будут направлены на испытание зольности и теплотворности полученных образцов. Также планируется провести структурный анализ.


Библиографический список
  1. Елишевич А.Т. Брикетирование угля со связующими. М., Недра,1972, 3c.
  2. Цымбал В.П., Математическое моделирование металлургических процессов . М., 1986,88-93.
  3. Талмазан В.А. Планирование эксперимента .Алма Ата., 1993.16с.


Все статьи автора «Аринова Сания Каскатаевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: