Значения управляемых факторов и число экспериментов были выбраны так, чтобы факторы встречались в различных сочетаниях

Значения управляемых факторов и число экспериментов были выбраны так, чтобы факторы встречались в различных сочетаниях.

Коэффициент усреднения вычислялся по формуле

где

здесь σ_д – среднее квадратическое отклонение до смешивания; п – число проб; α_i (i = 1, …, n) – содержание интересующего нас материала в смеси, %.

В каждом эксперименте из смеси отбиралось 4 пробы, т.е. во всех экспериментах п = 4.

Было проведено 57 опытов и получены значения коэффициента усреднения К. Довольно большое среднее значение этого коэффициента связано не только с хорошими усреднительными свойствами модели, но и с тем, что перед экспериментом смешиваемые вещества были разделены. В каждом эксперименте 30 ≤ σ_д ≤ 50. Однако именно для смешивания изначально разделенных веществ и предназначена установка, модель которой изучается, поэтому данное среднее значение К объективно. По t-критерию Стьюдента были отброшены как ошибки эксперимента 4 из найденных 57 значений коэффициента усреднения. Эти отброшенные значения существенно больше оставленных для расчетов и свидетельствуют об очень хороших результатах смешивания в этих четырех экспериментах. Их статистически обоснованное отбрасывание занижает показатели модели установки, но наличие таких значений указывает на возможность получения высоких результатов по смешиванию, хотя и не гарантирует их.

Для выяснения влияния конуса-рассекателя на качество смешивания величины К_i (i – номер эксперимента) были разделены на три группы:

I – высота падения смешиваемого материала 100 мм,

II – высота падения смешиваемого материала 200 мм,

III – конус-рассекатель отсутствует.

В каждой группе были найдены выборочные средние , и выборочные средние квадратические отклонения S_I, S_II, S_III по формулам

, , (29)

где n_j – число оставленных значений коэффициента усреднения в группе j, j = I, II, III.

В результате расчетов были получены следующие значения: = 9,62, = 13,18, = 4,79, S_I = 3,33, S_II = 6,56, S_III = 2,27.

Величины , заметно отличаются друг от друга. Чтобы определить масштабность этих отличий, были рассчитаны доверительные интервалы по оценке неизвестных математических ожиданий К_I, K_II, K_III, или истинных коэффициентов смешивания, для каждого из случаев I, II и III по формуле

где п – объем выборки; t_γ,n – величина, определяемая по таблице критерия Стьюдента; γ – доверительная вероятность, равная 0,95, как это принято в инженерных расчетах. Были получены следующие доверии-тельные интервалы:

8,02 ≤ К_I ≤ 11,22; 9,05 ≤ К_II ≤ 17,31; 3,70 ≤ К_III ≤ 5,88. (31)

Интервалы величин К_I и К_II перекрываются, интервал же величины К_III лежит отдельно. Это свидетельствует о том, что К_I и К_II значимо отличаются от К_III, отличие между К_I и К_II не столь существенно, хотя и заметно.

Для изучения влияния углов открытия шиберных затворов на качество перемешивания величины K_i, входящие в группы I, II, были заново разбиты на три группы:

1 – оба затвора открыты на 22,5^о;

2 – первый затвор открыт на 45^о, второй – на 22,5^о;

3 – первый затвор открыт на 22,5^о, второй – на 45^о.

Значения K_i из группы III в расчетах не участвовали, т.к. нас интересует влияние данных факторов на качество работы полноценной установки. В результате вычислений по формуле, аналогичной (27), были найдены выборочные средние в группах: = 12,01, = 10,47 и = 10,59. Эти факторы слабо влияют на качество перемешивания, хотя некоторое превышение над и заметно.

При изучении влияния размеров гранул смешиваемых веществ на качество смешивания величины K_i из групп I и II были разделены на 5 групп. Обработка этих данных позволила сделать вывод о том, что для изучаемой модели наилучшее перемешивание достигается при размерах гранул 3–6 мм.

Обработка результатов экспериментов методами математической статистики дала возможность сделать следующие выводы.

Во-первых, наличие в установке конуса-рассекателя значимо повы-шает коэффициент смешивания (по данным проведенных экспериментов – в 2–3 раза).

Во-вторых, качество перемешивания заметно улучшается с ростом высоты падения – расстояния от шиберных затворов до конуса-рассекателя, об этом свидетельствует превышение над . Более детально это следует изучать на опытно-промышленной установке по смешиванию углей.

В-третьих, малые углы открытия шиберных затворов, т.е. медлен- ное поступление веществ в бункер перемешивания, способствуют более качественному перемешиванию.

В-четвертых, существует оптимальный размер гранул, т.е. такой, при котором качество перемешивания достигает максимума. Для изуча- емой модели это 3–6 мм.

На основе сделанных выводов о влиянии изучаемых факторов на качество перемешивания модели установки можно дать несколько общих рекомендаций по изготовлению и эксплуатации опытно-промышленной установки гравитационного типа для усреднения углей:

– использовать конус-рассекатель;

– располагать его достаточно далеко от шиберных затворов, оптимальное расстояние найти экспериментально;

– при регулировании шиберными затворами нужной концентрации смешиваемых веществ предпочтение отдавать малым углам открытия затворов;

– предусмотреть систему защиты от шума и пыли.

Наличие оптимального гранулометрического состава смешиваемых углей, который следует определить опытным путем, свидетельствует о возможности более качественного перемешивания сортового угля по сравнению с рядовым.

Таким образом, обосновывается пятое положение:

Основные научные и практические результаты работы состоят в следующем:

1. Обосновано, что экономичное формирование требуемого качества углепродукции следует закладывать на разрезе, путем переработки угля в блочно-модульных установках, располагаемых непосредственно на добычном оборудовании или на мобильном шасси, максимально приближенном к забою, причем в качестве добычного оборудования целесообразно использовать экскаваторы фрезерного типа, имеющие лучшее соотношение производительности к массе машины и позволяющие отрабатывать пласты любой мощности.

2. Разработана новая конструкция стрелового фрезерного экскаватора с эффективным соотношением производительности и массы машины, что позволяет объединять в единый горный комплекс экскаватор и углеперерабатывающее оборудование.

3. Выявлены факторы, влияющие на потери угля при его перевозке и, соответственно, на загрязнение окружающей среды. Созданные основы расчета угольных потерь при перевозках железнодорожным, водным и автомобильным транспортом позволяют не только оценить потери на этапах транспортирования, сходимость которых подтверждается нормами естественной убыли, но и определить экологический ущерб от таких потерь.

4. В результате изучения физической природы явлений примерзания и самовозгорания угля определено, что для борьбы с этими явлениями необходимо уменьшить содержание влаги и обеспечить условие стационарности потока тепла путем снижения объемов. Применение закрывающихся контейнеров даст возможность предотвратить возникновение этих явлений.

5. Обоснованы и разработаны конструкции специализированных контейнеров, удовлетворяющие требованиям различных групп потребителей и позволяющие реализовать контейнерный способ перевозки, обеспечить поддержание качества и сохранность полученной на разрезе углепродукции.

6. Решена задача перевода транспортирования угля на контейнерный способ доставки на основе разработанной математической модели формирования транспортных потоков различным группам потребителей.

7. Доказано, что экономичное поддержание требуемого качества угля должно продолжаться при хранении посредством размещения различных марок углей в одном многоярусном контейнерном штабеле, что обеспечит эффективное использование площади склада, полную механизацию и снижение трудоемкости работ, соблюдение экологической безопасности.

8. Разработана конструкция кузова автосамосвала, позволяющая снизить потери, оптимизировать коэффициент использования грузоподъемности путем изменения объема кузова с автоматическим открыванием заднего борта, образующим увеличенное проходное сечение, а также автомобиля контейнеровоза-самопогрузчика для перевозки специализированных контейнеров с углем, обеспечивающего минимальные затраты и время на осуществление погрузоразгрузочных операций.

9. Разработаны бункерные установки по смешиванию (усреднению) углей из разных месторождений, окончательно формирующие требуемое качество топлива, а именно получение у смеси свойств, наиболее подходящих для данного котельно-топочного оборудования, что способствует повышению КПД котлов и развитию рыночных отношений между поставщиком (производителем угля) и потребителем (производителем тепловой и электрической энергии). Определены основные факторы, влияющие на процесс усреднения углей на установке гравитационного типа.

10. Практическая значимость научных разработок и технических решений, приведенных в диссертации, подтверждена их внедрением в ООО «Красноярскуглеавтоматика», ООО «Черногорская угольная компания», НПО «Красбрик». Разработанные конструктивные схемы размещения перерабатывающего оборудования, предлагаемые методы расчета определения количества контейнеров, стенды по усреднению углей с гравитационным и принудительным способом перемешивания используются в учебном процессе ГОУ ВПО «СФУ» и «АФ № 1 СФУ». Опубликованная по результатам выполненных исследований монография отмечена золотой медалью и дипломом I степени на Кузбасском международном угольном форуме «ЭКСПО-УГОЛЬ» – 2006 г.

1. Демченко, И. И. Ресурсосберегающие и экологичные технологии обеспечения качества углепродукции: монография / И. И. Демченко, В. Д. Буткин, А. И. Косолапов. М.: МАКС Пресс, 2006. 344 с.

2. Демченко, И. И. Способы и средства борьбы с налипанием и намерзанием породы на карьерных автосамосвалах: монография / И. И. Демченко, С. Б. Васильев, А. И. Косолапов. М.: ИПК Сиб. федер. ун-та, 2008. 164 с.

Издания, рекомендуемые ВАК:

3. Буткин, В. Д. Проблемы переработки и комплексного использования канско-ачинских углей / В. Д. Буткин, И. И. Демченко // Горн. пром-ть. 2001. № 1. С. 3–8.

4. Буткин, В. Д. Ресурсосберегающие технологии в угольной промышленности / В. Д. Буткин, И. И. Демченко // Уголь. 1996. № 11. С. 26–29.

5. Демченко, И. И. Новые подходы к ресурсосбережению в угольной промышленности / И. И. Демченко // Горн. информ.-аналит. бюл. МГГУ. Вып. 5. М., 1997. с. 120–122.

6. Демченко, И. И. Развитие технологии и техническое перевооружение малых разрезов / И. И. Демченко, В. Д. Буткин, В. И. Зудин // Уголь. 2000. № 3. С. 49–53.

7. Зудин, В. И. Об использовании сортового топлива на железных дорогах России / В. И. Зудин, И. И. Демченко // Железнодорожный транспорт. 1995. № 3. С. 47.

8. Демченко, И. И. Автопоезд самопогрузчик для перевозки контейнеров с сортовым углем / И. И. Демченко, В. А. Ковалев, М. Г. Омышев // Наука производству. 2000. № 3. С. 56–58.

9. Демченко, И. И. Проблемы перевозки угля навалом и возможное решение задачи / И. И. Демченко, С. Б. Васильев // Горное оборудование и электромеханика. 2005. № 3. С. 50–54.

10. Демченко, И. И. Для улучшения обогрева грузов в автомобиле-самосвале БелАЗ-7522 / И. И. Демченко // Автомобильный транспорт. 1990. № 1. С. 12, 13.

11. Демченко, И. И. О классификации способов и средств борьбы с налипанием и намерзанием горной массы на карьерном автотранспорте / И. И. Демченко // Уголь. 1991. № 1. С. 46–48.

12. Демченко, И. И. Процессы налипания и намерзания горной массы к внутренней поверхности кузова карьерного автосамосвала / И. И. Демченко // Изв. вузов. Горн. журн. 1991. № 5. С. 89–91.

13. Демченко, И. И. Рациональные конструкции и размещение сортировочного оборудования на угольных разрезах / И. И. Демченко // Горное оборудование и электромеханика. 2006. № 9. С. 7–10.

14. Демченко, И. И. Усреднение углей в установке гравитационного типа / И. И. Демченко // Изв. вузов. Горн. журн. 2007. № 1. С. 114–118.

Изобретения:

15. Пат. 2078928 РФ, МПК Е21С 41/26. Способ открытой разработки угольных месторождений / Демченко И. И., Зудин В. И. № 94039244/03; заявл. 18.10.94; опубл. 10.05.97, Бюл. № 13.

16. Пат. 2083839 РФ, МПК Е21С 47/00. Ресурсосберегающий горный комплекс / Демченко И. И., Буткин В. Д., Кравцов В. В. № 95106175; заявл. 19.04.95; опубл. 10.17.97, Бюл. № 19.

17. Пат. 2315866 РФ, МПК Е21С 27/24. Горный стреловой фрезерный комбайн / Буткин В. Д., Косолапов А. И., Демченко И. И., Тодинов А. М., Тихонов И. П. № 2006118425; заявл. 26.05.06; опубл. 27.01.08, Бюл. № 3.

18. Пат. 2119015 РФ, МПК Е02F 7/02. Карьерный мобильный сортировочный агрегат / Зудин В. И., Демченко И. И., Концевой А. А. № 97103477; заявл. 07.03.97; опубл. 20.09.98, Бюл. № 26.

19. Пат. 2125960 РФ, МПК В65Д 88/54. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Зудин В. И., Демидов Ю. В., Демченко А. И. № 96110835; заявл. 29.05.96; опубл. 10.02.99, Бюл. № 4.

20. Пат. 2153452 РФ, МПК В65D 88/54. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Зудин В. И., Буткин В. Д., Ивкин С. В., Демченко А. И. № 99104638; заявл. 09.03.99; опубл. 27.07.00, Бюл. № 21.

21. Пат. 2178379 РФ, МПК В65D 88/54, 88/00. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Буткин В. Д., Ивкин С. В., Васильев С. Б., Демчен- ко А. И. № 200015074; заявл. 09.06.00; опубл. 20.01.02, Бюл. № 2.

22. Пат. 2243140 РФ, МПК В65D 88/54. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Буткин В. Д., Ивкин С. В., Васильев С. Б., Демченко А. И. № 2003101500; заявл. 20.01.03; опубл. 27.12.04, Бюл. № 36.

23. Пат. 2271974 РФ, МПК В65D 88/54. Контейнер для перевозки, хранения и выгрузки опрокидыванием сыпучих грузов / Демченко И. И., Плютов Ю. А., Ковалев В. А., Тарских А. А., Демченко А. И., Мурашева О. М. № 2004125311; заявл. 18.08.04; опубл. 20.03.06, Бюл. № 8.

24. Пат. 2254278 РФ, МПК В65D 88/54. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Васильев С. Б., Тарских А. А., Нехорошев Д. Б., Демченко А. И., Мурашева О. М. № 2003112766; заявл. 29.04.03; опубл. 20.06.05, Бюл. № 17.

25. Пат. 2248930 РФ, МПК В66С 1/28. Траверса для перемещения и кантования специализированных контейнеров / Демченко И. И., Ковалев В. А., Васильев С. Б., Нехорошева Л. В., Тарских А. А., Демченко А. И. № 2003109099; заявл. 31.03.03; опубл. 27.03.05, Бюл. № 9.

26. Пат. 2271975 РФ, МПК В65G 3/04. Бункер усреднения и загрузки углей / Демченко И. И., Буткин В. Д., Чесноков В. Т., Васильев С. Б., Тарских А. А., Демченко А. И., Мурашева О. М. № 2004119993; заявл. 30.06.04; опубл. 20.03.06, Бюл. № 8.

27. Пат. 2268219 РФ, МПК В65G 3/04. Бункер загрузки и усреднения углей / Демченко И. И., Тарских А. А., Васильев С. Б., Нехорошев Д. Б., Демченко А. И., Мурашева О. М. № 2004114945; заявл. 17.05.04; опубл. 20.01.06, Бюл. № 2.

28. А.с. 1637159 СССР, МПК В60Р1/28. Самосвальный кузов транспортного средства / И. И. Демченко, Ю. А. Смирнов, С. Г. Осколков. № 4455603; заявл. 05.07.88; опубл. 22.11.90. ДСП.

29. А.с. 1719254 СССР, МПК В60Р1/267. Транспортное средство / И. И. Демченко, Д. В. Овчинников, Н. В. Браман. № 4733567; заявл. 01.09.89; опубл. 15.11.91, Бюл. № 10.

30. Пат. 2273568 РФ, МПК В60Р1/48. Погрузо-разгрузочное устройство / Ковалев В. А., Тарских А. А., Демченко И. И. № 2004125019; заявл. 16.08.04; опубл. 10.04.06, Бюл. № 10.

Другие публикации:

31. Демченко, И. И. Концепция технологического и технического перевооружения малых разрезов / И. И. Демченко // Перспективные технологии и техника для горно-металлургического комплекса: сб. науч. ст.: в 2 ч. / ГАЦМиЗ. Красноярск, 1999. Ч. II. С. 439–448.

32. Демченко, И. И. Ресурсосберегающая технология и горные комплексы – угольным разрезам / И. И. Демченко // Реализация научно-технических разработок – ключ к успеху: сб. / сост. к.т.н. И. Е. Никонова, Г. А. Худякова; ГАЦМиЗ. Красноярск, 1998. С. 13, 14.

33. Углям КАТЭКа – расширение рынка сбыта и повышение конкурентоспособности / И. И. Демченко, В. Д. Буткин, В. И. Зудин, С. В. Ивкин // Тр. Рубцов. индустр. ин-та. Рубцовск, 2000. Вып. 6. С. 184–192.

34. Ивкин, С. В. Ресурсосберегающее сортовое и брикетное топливо для котельных и коммунально-бытовых нужд / С. В. Ивкин, И. П. Иванов, И. И. Демченко // Проблемы экологии и развития городов: матер. науч.-практ. конф. / КГТУ. Красноярск, 2000. С. 13–17.

35. Демченко, И. И. Вопросы развития переработки угля на основе мобильных перерабатывающих средств и контейнеризации / И. И. Демченко, В. А. Мурысин, Ю. В. Усольцев // Минеральные ресурсы рудного и нерудного сырья Сибири в XXI веке: проблемы освоения и конкурентоспособности: тез. науч.-практ. конф. Новосибирск: Сибпринт, 1999. С. 119–121.

36. Демченко, И. И. Новую ресурсосберегающую технологию и технику формируемым горно-промышленным предприятиям Нижнего Приангарья / И. И. Демченко // Сырьевые ресурсы Нижнего Приангарья: тр. I науч.-практ. конф. по реализации Федеральной целевой программы освоения Нижнего Приангарья в Красноярском крае. Красноярск, 1997. С. 113–116.

37. Демченко, И. И. Новые ресурсосберегающие технологии для угольной промышленности / И. И. Демченко // Актуальные проблемы ресурсосбережения при добыче и переработке полезных ископаемых: сб. науч. тр. / ГАЦМиЗ. Красноярск, 1996. ч. 1. с. 71–74.

38. Буткин, В. Д. Проблемы переработки и комплексного использования канско-ачинских углей / В. Д. Буткин, И. И. Демченко // Инвестиционный потенциал минерально-сырьевого комплекса Красноярского края: матер. междунар. науч.-практ. конф. Красноярск: КНИИГиМС, 2000. С. 121–126.

39. Kravtsov, V. V. Resource-saving and ecologically clear technology for production of competitive products from coal / V. V. Kravtsov, V. D. Butkin, I. I. Demtchenko // Proceedings of the 6 TH international energy conference, 3–7 June 1996, Beijing. China, 1996. S. 244–246.

40. Butkin, V. D. Resource-saving and ecologically clean technology and complexes for production of competitive products from coal / V. D. Butkin, V. V. Kravtsov, I. I. Demtchenko // Proceedings Fourth International Symposium on Mine Mechanization and Automation. Volume 2 Brisbane, Queensland 6–9 July, 1997. S. A8-45 – A8-48.

41. Демченко, И. И. Расчет количества специализированных контейнеров при доставке сортового угля потребителю / И. И. Демченко, С. Б. Васильев А. А. Тарских // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 39: Транспорт. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. С. 426–433.

42. Тарских, А. А. Исследование влияния грузоподъемности и геометрических параметров кузовов автомобилей-самосвалов на их потребительские свойства (на примере перевозки угля) / А. А. Тарских, И. И. Демченко // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 35: Технология и организация перевозок, управление и безопасность на транспорте. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. С. 121–131.

43. Демченко, И. И. Совершенствование доставки угля населению на примере г. Красноярска / И. И. Демченко, В. А. Ковалев // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та / КГТУ. Вып. 7, Сер. Машиностроение, Транспорт. Красноярск, 1997. с. 128–134.

44. Демченко, И. И. Современную технологию доставки угля индивидуальным потребителям г. Красноярска / И. И. Демченко, В. А. Ковалев, М. Г. Омышев // Транспортные средства Сибири: межвуз. сб. науч. тр. с междунар. участием / КГТУ. Красноярск, 1998. С. 116–126.

45. Ковалев, В. А. Экологические проблемы доставки угля в городе Красноярске / В. А. Ковалев, М. Г. Омышев, И. И. Демченко // Проблемы экологии и развития городов: матер. науч.-практ. конф. / КГТУ. Красноярск, 2000. С. 17–18.

46. Васильев, С. Б. Сохранность угля при перевозке его автомобилями и экологичность процесса транспортирования / С. Б. Васильев, И. И. Демченко, А. А. Тарских // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 39: Транспорт. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. С. 371–378.

47. Демченко, И. И. Экологические проблемы в решении вопросов доставки твердого топлива автомобильным транспортом / И. И. Демченко, В. А. Ковалев, М. Г. Омышев // Достижения науки и техники – развитию города Красноярска: тез. докл. на науч.-практ. конф. (22–24 окт. 1997 г.) / КГТУ. Красноярск, 1997. С. 111, 112.

48. Кравцов, В. В. Ресурсосберегающая технология и горные комплексы – угольным разрезам / В. В. Кравцов, В. Д. Буткин, И. И. Демченко // Красноярскому краю 65 лет: каталог выставки «Инновационный и научный потенциал Красноярского края» (10–14 нояб. 1999 г.) / Всерос. выставочный центр. М., 1999. С. 28.

49. Демченко, И. И. Экономические аспекты перевозки угля в контейнерах на примере г. Красноярска / И. И. Демченко, В. А. Ковалев, М. Г. Омышев // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 11: Машиностроение, транспорт / КГТУ. Красноярск, 1998. С. 48–62.

50. Тарских, А. А. Экономическая оценка вариантов перевозки угля автомобильным транспортом навалом и в контейнерах на примере г. Красноярска / А. А. Тарских, И. И. Демченко, С. Б. Васильев // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. науч. тр. / под общ. ред. В. Е. Кислякова; ГУЦМиЗ. Красноярск, 2005. С. 351–365.

51. Демченко, И. И. Совершенствование доставки угля населению / И. И. Демченко, В. А. Ковалев // Информ. листок Краснояр. ЦНТИ № 224-97. Сер. Р.55.43.35. Красноярск, 1997.

52. Ковалев, В. А. Современные проблемы развития специализированного автомобильного парка Сибири / В. А. Ковалев, М. Г. Омышев, И. И. Демченко // Транспортные средства Сибири: межвуз. сб. науч. тр. с междунар. участием / КГТУ. Красноярск, 199. Вып. 5. С. 19–27.

53. Демченко, И. И. Проблемы перевозки угля навалом / И. И. Демченко // Инновационные процессы в современном образовании России как важнейшая предпосылка социально-экономического развития общества: материалы межвузовской науч.-практ. конф. / под общ. ред. А.В. Гилева, ГОУ ВПО «Гос. ун-т цвет. металлов и золота». Красноярск, 2006. С. 171–178.

54. Демченко, И. И. Теоретическое обоснование создания горных комплексов для получения качественных углепродуктов / И. И. Демченко // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: тр. Междунар. науч.-практ. конф. Кемерово: ННЦ ГП – ИГД им. А.А. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь», 2006. С. 29–31.

Подписано в печать 07.05.09. Формат 60х84/16.

Усл. печ. л. 2,8. Тираж 110 экз.
Отпечатано в типографии ИПК СФУ

660025, г. Красноярск, ул. Вавилова, 66а