Ержанов нұрлан әмірұлы көмір майдасын түйіршіктеу процесін жүргізуге арналған аппаратты әзірлеу
жүктеу/скачать 265.88 Kb.
|
|
ӘОЖ 66.661:66.099.2 Қолжазба құқығында ЕРЖАНОВ НҰРЛАН ӘМІРҰЛЫ Көмір майдасын түйіршіктеу процесін жүргізуге арналған аппаратты әзірлеу 05.17.08 – Химия технологиясының процестері мен аппараттары Техника ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін дайындалған диссертациясының
.
Шымкент, 2010 Жұмыс Қ.А.Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университетінің Шымкент институтында орындалды Ғылыми жетекшісі: техника ғылымдарының докторы, профессор Серманизов С.С. Ресми оппоненттер: техника ғылымдарының докторы Сембиев О.З. техника ғылымдарының кандидаты Теңізбаев Е.Ж. Жетекші ұйым: М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті Диссертация 2010 жылы «30» қарашада сағат 1500 М.О.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінің жанындағы Д 14.23.01 диссертациялық кеңесінің мәжілісінде қорғалады (160012, Шымкент қаласы, Тәуке хан даңғылы, 5, бас ғимарат, 342 аудитория). Диссертациямен М.О.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінің кітапханасында танысуға болады (160012, Шымкент қаласы, Тәуке хан даңғылы, 5, 215-аудитория). Автореферат 2010 жылдың «29» қазанда таратылды.
Диссертациялық кеңестің ғылыми хатшысы, т.ғ.д., профессор Б.Р.Арапов
Ленгір қаласының маңында 2 млн.т жуық шахта қалдығы - майда дисперсті материал жер бетінде террикондарда - үйінділер түрінде сақталынады. Бұл шахта қалдығы Ленгір қаласынан 0,3–1,2 км қашықтықта қаланың солтүстік жағында шашырай орналасқан. Бұл қалдықтар майда дисперсті және гидрофобты қасиетке ие болуына байланысты, желді күндері атмосфера ауасына оңай көтерілуі себебінен, қоршаған ортаға және адам ағзасына орасан зор зиянын тигізуде. Бұл қалдық құрамының жартысына жуығы бос тау жынысы минералдарынан құралғандықтан, ал оның жартысынан көбісі көмірдің майда түйіршіктерінен тұратындықтан, оларды отын ретінде пайдаланудың негізгі себепшісі болды. Ленгірдегі жабық көмір шахта қалдықтары құрамында топырақ минералдары 50%–ға дейін жететіндіктен, оларды брикеттеу арқылы өңдеу күрделенеді. Тақырыптың өзектілігі. Өткен ғасырда Оңтүстік Қазақстан облысындағы Ленгір көмір кен орны үшін маңызды мәселе көмір өндіру, оны тасымалдау мен өнеркәсіпте қолдану болса, қазіргі таңда осы кен орнындағы қалдықтарды сақтау (үйінділерде) мен олардың қоршаған орта атмосферасына зиянын төмендету мақсатында жою мәселесі төтесінен қойылып отыр. Көмір қалдықтарын пайдалану жолдарының ішіндегі маңызды бағыттарының біріне көмір қалдықтарын отын ретінде пайдалану бағыты жатады. Бірақ, қазіргі таңда, құрамы бос тау жыныстары және минералдарымен ласталған көмір қалдықтарын отын ретінде пайдалану өте нашар дамыған. Егер, әдебиеттерде көмір өндірісінің қалдықтарын пайдалану қарастырылғандай болса, ол көбінесе таза көмірден тұратын көмірдің майда түйіршіктерін және жанғыш сланецтерді брикеттеу арқылы отын ретінде пайдалану жөнінде мәліметтер жиі келтіріледі. Сондықтан, бұл бағытта жүргізілген зерттеу жұмыстарының барлығы дерлік, мұндай көмір өндірісі қалдықтарын брикеттеу арқылы отын ретінде пайдалануға негізделген. Ленгір көмір шахтасы қалдықтарын отын ретінде пайдалану технологиясын зерттеу барысында алғаш рет ҚР №19051 алдын ала патентінде қалдықтардан түйіршіктегіштерде түйіршіктелген отын жасау идеясы ұсынылды. Зерттеулер нәтижесінде шахта қалдықтарынан жасалынған, фракциялары 10–20 мм және 20–40 мм түйіршіктелген отын, физикалық–техникалық сипаттамалары бойынша пайдалануға жарамды екендігі анықталды. Осыларға сәйкес көмірдің майда қалдықтарын табақшалы түйіршіктегіште түйіршіктеу, түйіршіктелген берік түйіршіктерді отын ретінде пайдалану жоғары ғылыми және практикалық қызығушылық танытады және жұмыстың өзектілігін айқындайды. Диссертациялық жұмыс Қ.А.Ясауи атындағы Халықаралық қазақ–түрік университеті Шымкент институтының Б–ЕФ–1–03/4 2005÷2010, 2010–2015ж.ж. «Халық шаруашылығында пайдалану мақсатында Оңтүстік Қазақстан аймағындағы түсті металлургия, тұтқыр материалдар, мұңай өңдеу, минералды тыңайтқыштар, отын және т.б. өндірістердің қалдықтарын қайта өңдеу» бюджеттік қаржыландырылатын ғылыми–зерттеу жұмысына сәйкес орындалды. Жұмыстың мақсаты. Көмір майдасынан беріктігі жоғары түйіршіктер алуды қамтамасыз ететін аппаратты әзірлеу, түйіршіктеу процесінің параметрлерін оптимизациялау, табақшалы түйіршіктегіштің ғылыми-негізделген есептеу әдістемесін түзу, аппаратты тәжірибелік–өндірістік сынау және оны өнеркәсіпке ендіру. Осы мақсатты орындау үшін келесі мәселелер қойылды:
Диссертациялық жұмыстың зерттеп, дайындаудың негізі көмір қалдықтарын қайта өңдеп тұрмыста пайдалану үшін қажетті аппараттарды дайындау, оларда жүргізілетін процестерді қарқындандыру болып табылады. Көмір қалдықтарын түйіршіктегіште байланыстырғыштармен бірге түйіршіктеу арқылы процесті қарқындандырып, беріктігі өте жоғары түйіршіктелген отын алынады. Жұмыстың ғылыми жаңалығы:
Тәжірибелік құндылығы. Тиімді байланыстырғыш қолдану арқылы көмірдің майдасынан қатты отын алудың тәсіліне (инновациялық патентке №2010/0809.1 ұсыныс) оң шешім алынды. Көмір майдасынан беріктігі жоғары түйіршіктер алуды қамтамасыз ететін табақшалы түйіршіктегіштің табақшасын есептеу және түйіршіктеу процесін тиімді жүргізудің ғылыми-негізделген есептеу әдістемесі түзілді. Іс-жүзінде қолданған жағдайда түйіршіктеу процесінің тиімді параметрлерін анықтау үшін регрессия теңдеуі мен номограмма әзірленді. Көмірдің майдасынан қатты отын алудың өнеркәсіптік сынақтары жүргізілді. Ғылыми қағидалардың, қорытындылар мен ұсыныстардың негізделуі мен нақтылығы. Эксперименттік зертханалық және өнеркәсіптік қондырғыларда алынған нәтижелер әдебиеттерде келтірілген мәліметтермен салыстырылып, ғылыми әдістемелермен негізделді. Ғылыми–зерттеу жұмыстарын жүргізу қажеттілігін негіздеу табақшалы түйіршіктегіште түйіршіктердің өте жоғары беріктігін қамтамасыз ететін процестерін зерттеп, дайындау болып табылады. Тақырыпты зерттеп дайындауға қажетті берілген мәліметтер көмір қалдықтарының майдасын түйіршіктеу әдістерін, түйіршіктеуге қолданылатын аппараттардың конструкциясын таңдау, жүргізілген зертханалық зерттеулер нәтижесі және табақшалы түйіршіктегіштің жұмыс істеу нәтижелері болып табылды. Жұмыстың сыналуы. Диссертациялық жұмыстың негізгі қағидалары XIII Международная научно-техническая конференция «Экология и жизнь». (Пенза, Ресей, 2007 ж.), “Инновациялық технологиялардың білім беру мен ғылымдағы қазіргі кездегі мәселелері” Халықаралық ғылыми–практикалық конференциясында (Шымкент, 2009 ж.); академик У.А.Жолдасбековтың 80 жылдығына арналған симпозиумда (Алматы, 2010 ж.); «Балама энергетиканың перспективалық бағыттары және энергия үнемдеуші технологиялар» Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференцияда (Шымкент, 2010 ж.), «Студент және ғылым: болашаққа көзқараспен» 10-ші Республикалық ғылыми студенттік конференциясында (Алматы, 2010 ж.) баяндалды және талқыланды. Тәжірибелік нәтижелердің сыналуы. Ленгір көмір кен орнындағы көмірдің майдасынан беріктігі жоғары түйіршіктелген қатты отын алу бойынша әзірленген технологиялық схема өнеркәсіптік жағдайда іс-жүзінде сынау «Силикат» ЖШС өндірістік базасындағы қондырғыда жүргізіліп, дәлелденді. Жұмыс нәтижелерін іске асыру 65869 мың тенге көлемінде экологиялық-экономикалық тиімділік алуға мүмкіндік берді. Қорғауға ұсынылған ғылыми қағидалар:
Негізгі бөлім Кіріспеде қарастырылатын ғылыми мәселенің қазіргі таңдағы жағдайы бағаланып, ғылыми-зерттеу жұмысын жүргізу қажеттілігі негізделді. Тақырыптың өзектілігі көрсетіліп, жұмыстың мақсаты мен зерттеу тапсырмалары тұжырымдалды. Тақырыпты әзірлеу үшін негіздемелер мен бастапқы мәліметтер, әзірлеудің жоспарланатын ғылыми-техникалық деңгейі, диссертациядағы патенттік зерттеулері мен метрологиялық қамтамасыз етілуі туралы мағлұматтар, қорғауға ұсынылған қағидалар, іс-тәжірибелік құндылығы мен іс-тәжірибелік нәтижелердің сыналуы көрсетілді. Бірінші бөлімде көмірдің майда қалдықтарын домалату әдісімен түйіршіктеудің қазіргі таңдағы жағдайы сипатталды. Майда көмір қалдықтарын түйіршіктеу әдістері арасында домалатып түйіршіктеу әдісін қолданудың қажеттілігі қарастырылды. Осы әдіс бойынша түйіршік алу барысында түйіршіктелетін бөлшектердің өзара әрекеттесу механизмі, түйіршік дәндерінің түзілуі мен ұлғаю кинетикасы сипатталды. Түйіршіктеу процесін сипаттау барысында түйіршіктердің ұлғаюының сызықтық жылдамдығы түйіршіктеу режимінің параметрлері мен өнімнің қасиетіне байланысты екендігі келтірілді. Табақшалы түйіршіктегіштер түйіршіктеу процесінің жоғарғы өнімділігі мен тиімділігін қамтамасыз ететіндігі көрсетілді. Көмірдің майда қалдықтарын домалату әдісімен түйіршіктеу процесінде байланыстырғыштарды қолдану негізделді. Екінші бөлім байланыстырғыштарды қолданып домалату әдісімен көмір майдасы мен алынған түйіршіктердің қасиеттерін, дайын түйіршіктердің беріктілігін және түйіршіктеудің негізгі режимдерін эксперименттік зерттеуге арналған. Домалату әдісі арқылы түйіршіктеу процесін есептеудің негізделген инженерлік әдісін және оны жүргізуге арналған аппаратуралық рәсімдеуді әзірлеу көмір майдасының физикалық-механикалық қасиетін зерттеуімен тығыз байланысты. Зерттелінетін көмір ұнтағы мен алынған түйіршіктің төгілу тығыздығын анықтау нәтижелері бойынша көмір ұнтағының төгілу тығыздығымен салыстырғанда, сақтауға немесе тасымалдауға арналған нақты көлемді ыдысқа домалату әдісімен алынған диаметрі 20-25 мм тең сфера пішініндегі түйіршіктелген көмір 1,5-2 есе көп сияды. Көмір майдасының ішкі үйкеліс коэффициенті мен сусымалдылығының ылғалдылықпен байланысы 1-суретте көрсетілді. Ұнтақтәрізді көмір майдасы үшін сусымалдылықтың ең жоғарғы мағыналарына 4-8% аралығындағы, ал көмір ұнтағы үшін ішкі үйкеліс коэффициенттерінің ең төмен мағыналарына 4-8% аралығындағы ылғалдылық сәйкес келеді. Демек, ылғалдылыққа байланысты осы материал сусымалдылығының өзгеру мінезі ішкі үйкеліс бұрыштарының өзгеру сипатымен анықталады. Зерттелінетін көмір майдасы мен алынған түйіршіктердің гигроскопиялығын зерттеу нәтижелері бойынша бастапқы көмір майдасымен салыстырғанда алынған түйіршік атмосфералық ауадан бу тәрізді ылғалды орташа шамамен 4 есе аз сорбциялайды, демек дайындалатын көмір түйіршіктерінің гигроскопиялығын төмендету үшін оларды түйіршіктеу керек. 
1 сурет - Көмір майдасының ішкі үйкеліс коэффициенті (1-ші қисық) мен сусымалдылығының (2-ші қисық) ылғалдылық пен арасындағы байланысы Ұнтақтардың нығыздалуға бейімділігі өнімнің сапасын төмендетеді және ары қарай қолдануды қиындатады. Нығыздалмаған сусымалы өнімдерді алу мақсатында кептіру температурасы мен ылғалдылықтары, гранулометриялық құрамына әсері зерттелінді. Ұнтақ тәрізді көмір майдасының нығыздалуын болдырмау мақсатында, түйіршік өлшемдері 0,2÷0,25 мм кем болмауы тиіс. Ұнтақ тәрізді көмір майдасының ылғалдылығы 1%-дан жоғары болмауы керек, ал түйіршіктелген өнім үшін ылғалдану аралығын 6-10%-ға дейін жоғарылатуға болады. Түйіршіктелген өнім сапасының негізгі сипаттамалары мен оның ылғалдылығы арасындағы байланыс 2-суретте келтірілген. 
Түйіршіктердің ылғалдылығын жоғарылатуына қарамастан, олардың кеуектілігі төмендейді, ол түйіршіктердің механикалық беріктілігінің артуына ықпал етеді. Ылғалдандырудың жоғары дәрежесі мен табақшаның еңкіштік бұрышын үйлестіргенде беріктілігі жоғары түйіршіктер алынады, мұндай жағдайда бастапқы материалдың бір бірлігіне шаққанда байланыстырғыш қоспаның шығыны мен түйіршіктеу уақыты жоғары болады.
1 – 4%; 2 – 8%; 3 – 9%; 4 – 10%; 5 – 11% 3 сурет - Алынатын түйіршіктердің әртүрлі ылғалдылықтарында табақшаның еңкіштік бұрышының түйіршіктердің соққыға беріктілігіне әсері
Кен орнының көмір майдасын түйіршіктеу үшін түйіршіктегіш табанының (4-сурет, а,б) түрлері тиімді болып табылады. Түйіршіктегіш табанының (4-сурет, в) түрін қолданданғанда түйіршіктер түзілмейді. Жиектелмеген табаны тегіс (4-сурет, а) табақшаның кемшіліктері бар. Олардың цилиндр тәрізді жиегі мен тегіс табанының бір-біріне жалғасатын орнында жұмыс істемейтін кеңістік («өлі аймақ») пайда болады (5-суретте қарамен боялған). Б 
а) б) в) а – жиектелмеген табаны тегіс; б – жиектелген табаны тегіс; в – табаны жартылай сфера тәрізді 4 сурет- Табақшалы түйіршіктегіш табандарының құрылымының түрлері
5 сурет- Жиектелмеген табаны тегіс «өлі аймағы» бар табақшаның көрінісі Бұл дегеніміз табақша айналған кезде жинақталған «өлі аймақ» оның жиегіне пайдасыз салмақ түсіреді де, айналдыруға қажетті қуатты арттыруға әкеліп соғады. Сонымен қатар, табақшаның пышағын жұмысқа қосқан кезде «өлі аймақта» тапталған масса түйіршіктерге қосылып, олардың сапасын төмендетеді. Жоғарыдағы кемшіліктерді жою үшін табақшаның табанын біртегіс емес, жиектелген етіп жасау (4-сурет, б) ұсынылды. Ол үшін Қабылданған технологиялық схема бойынша байланыстырғышты қолдану арқылы көмір ұнтағын түйіршіктеудің негізгі мақсаттарының бірі технологиялық процесті жүргізу шарттарының соңғы өнім параметрлеріне әсерін анықтау болып саналады. Эксперимент барысында табақшалы түйіршіктегіштің айналу жылдамдығы мен еңкіштік бұрышының, сұйық байланыстырғыш пен әк суы мөлшерлерінің алынатын түйіршіктердің сапасына әсері зерттелді. Сапаның критерийі ретінде алынған түйіршіктерді белгілі биіктіктен түсіргендегі беріктігі қабылданды. Яғни, бастапқы факторлар ретінде келесілер қабылданды: түйіршіктегіш табақшасының айналу жылдамдығы (x1), сульфитті–спирттік барданың мөлшері (x2), әк суының мөлшері (x3) және түйіршік табақшасының еңкіштік бұрышы (x4). Домалатып түйіршіктендіру уақыты қатаң түрде сақталынды. Вариацияланатын факторлардың мәндері анықталып, алынған түйіршіктердің түсіруге беріктігі (Y) процесті оңтайландыру параметрі болып қабылданды. Регрессияның сызықтық теңдеуінің коэффициентерін анықтау үшін эксперимент жоспары ретінде Экспериментті математикалық жоспарлау талаптарына сәйкес Бокс–Бенкин жоспарын қолдандық, бұл жоспар факторлар арасындағы барлық өзара әсерлерді ескеретін, ақпараттық тұрғыдан ең ауқымды болып саналады. Құрылған жоспарға сай 27 тәжірибе жүргіздік. Тәжірибенің тиімділік шарттарын жоспар орталығында қатарынан жүргізілген тәжрибелер бойынша анықтадық. Есептеу нәтижелері бойынша кодтық күйдегі регрессия теңдеуі алынып, мәні төмен коэффициенттер алынған соң регрессия теңдеуі келесі түрге келді:  (1)
Өтпелі коэффициенттерін орнына қойған соң заттық күйдегі регрессия теңдеуі алынды:  (2)
Теңдеуді біртіндеп қадамдық шешу арқылы сульфитті–спирттік барда мен әк суының концентрациясына, түйіршіктегіш табақшасының еңкіштік бұрышына және айналым жылдамдығына байланысты алынған түйіршіктердің ең жоғарғы беріктігін анықтау үшін номограмма құрастырылды (6-сурет). Алынған теңдеудің адекваттылығын тексеруін, яғни функцияның мәнін жеткілікті дәрежедегі ықтималдылықты баяндауға мүмкіндігі жүргізілді. Ол үшін ең алдымен адекватты емес дисперсия бағаланып, біздің есептеу нәтижелерімізде 
6 сурет- Түйіршіктердің түсіруге беріктігі мен факторлардың тиімді мәндерін анықтайтын номограмма Эксперименттер бойынша, көмір майдасының құрамында сұйық байланыстырғыш қоспаның (5–7%) мен әк суының (1-2%) мөлшерлері, түйіршіктегіш табақшасының еңкіштік бұрышы (40–600) және айналу жылдамдығы (24 айн/мин) түйіршіктерге түсіруге тиімді беріктік беретіндігі анықталады. Осындай шарттарда алынатын түйіршіктелген материалдың ірілігі 30 мм тең болды. Бұл фактіні көрсетілген мөлшердегі байланыстырғыштың қоспасы адсорбциялық қабат түзу арқылы көмір майдасы түйіршігін қаптауға жеткілікті деп түсіндіруге болады. Ол кейін көмір майдасының түйіршіктері арасындағы байланыстарды елеулі берік ететін тұзды көпірлерді қалыптастыру арқылы кристаллданады. Түйіршіктегіш табақшасының еңкіштік бұрышын 600–қа дейін жоғарылатқанда сульфитті–спирттік барданың мөлшері оңтайлы мөлшерден, яғни 7%–дан асады. Осындай шартта сульфитті–спирттік барданың артық мөлшері түйіршіктің бетіне ығыстырылып, түйіршіктеу процесінің тиімділігі төмендейді. Демек, байланыстырғыш араласпаның мөлшерін көбейткенде түйіршік–сұйық қатынастығы сұйық–сұйық әлсіз қатынастығына біртіндеп ауысуына келтіреді. Көмір майдасын түйіршіктеу процесіне әк суының елеулі ықпалы анықталды. Әк суының мөлшерін оңтайлы мөлшерден асырғанда байланыстырғыш сұйықтың түйіршік бетіне ығыстырылуы байқалады, осыған байланысты олардың түсіруге беріктігі бірден төмендейді. Процестің жылдамдығын 24–тен 30 айналым/мин дейін жоғарылатқанда майда көмір құрамындағы түйіршіктер жұмсарып, байланыстырғыш қоспадағы су бөлінеді, нәтижесінде тауарлық фракция шығымы бірден төмендейді. Ал процестің жылдамдығын 30 айналым/мин асырғанда түйіршіктелген материал құрамындағы байланыстырғыш сұйықтың концентрациясы бірден жоғарылады, демек сапалы өнім алғанда осындай жағдайды болдырмау керек. Номограммада көрсетілгендей алынған түйіршікті түсірудің ең жоғарғы беріктілігіне, яғни, 36 рет түсіру беріктілігіне, түйіршіктегіш табақшаның 18 айналым/мин тең айналым жылдамдығында, сульфитті–спирттік барданың 6% мөлшерінде, әк суының 1,4% мөлшерінде және түйіршіктегіш табақшаның горизонтқа 460 еңкіштік бұрышында жетуге болады. Түйіршік беріктілігінің артуын келесідей түсіндіруге болады: түйіршікті қалыптастыру барысында сульфитті–спирттік барда түйіршік құрамындағы заттармен айқасып, кеуектерді толтырады және түйіршіктің тығыз домалануына ықпал етеді. Көрсетілген шарттарда түйіршіктеу процесін жүргізгенде түйіршіктердің беріктігі ең тиімді болатындығы дәлелденді. Эксперимент нәтижелері және алынған теңдеулер ССБ-ның 5÷7% аралығындағы мөлшері, табақшаның айналым жылдамдығы - 12÷24 айн/мин, әк суының 1,13÷1,65% аралығындағы мөлшері және түйіршіктегіш табақшаның горизонтальға 36÷550 еңкіштік бұрышы дайын өнімге, яғни түйіршіктелген көмірге ең жоғарғы беріктілік беретіндігі анықталды.
Көмір майдасын түйіршіктеу технологиясын талдау негізінде және осы жұмыста көрсетілген есептеу әдісін, өңделетін материалдың физикалық-механикалық қасиеттерін эксперименттік зерттеулер нәтижелерін қолдану арқылы түйіршіктің беріктігін жоғары дәрежеде қамтамасыз ететін байланыстырғышты пайдаланып көмір майдасын қатты отынға түйіршіктеудің технологиясы әзірленді. Көмір майдасын түйіршіктеу шарттарын өндірістік табақшалы түйіршіктегіште зерттедік. Түйіршіктегіш табақшасының диаметрі 3000 мм, табақшаның айналу жылдамдығы – 18 айн/мин. Cынау барысында өлшемі 20÷30 мм тең тұрақты түйіршіктер ССБ-ның 5÷7% аралығындағы (көмір майдасының массасына шаққанда) мөлшерде қосылған жағдайда түзілетіндігі анықталды. Түйіршіктердің түзілу уақыты 10÷12 мин. Зертханалық жағдайда жүргізілген эксперименттік зерттеулер Ленгір кен орнындағы көмір қалдықтарынан түйіршіктелген отын алу мүмкіндігін көрсетті. Ленгір көмір кен орнындағы шахта қалдықтарының кесектенуін тексеру үшін өнеркәсіптік табақшалы түйіршіктегіште түйіршіктелді. Өнеркәсіптік сынауды «Силикат» ЖШС өндірістік базасындағы қондырғыда жүргіздік. Ұсынылып отырған технология көмір майдасын табақшалы түйіршіктегіште домалату әдісімен түйіршіктеу тәсіліне жатады және химиялық және көмір өнеркәсіптерінде көмір майдасының қалдықтарын түйіршіктеу үшін қолданылуы мүмкін. Көмір майдасын домалату әдісімен табақшалы түйіршіктегіште түйіршіктеу процесін есептеудің ғылыми негізделген әдістемесінде табақшалы түйіршіктегіштің негізгі конструкциялық өлшемдерін өндірістік жағдайда қолдануға ұсынылды. Сонымен қатар құрастырылған номограмма бойынша (6-сурет) көмірдің майдасын түйіршіктеу процесіндегі оңтайлы параметрлерді қабылдауға болады. Табақшалы түйіршіктегіштің өнімділігі төмендегі формула бойынша анықталды:
1. Түйіршіктеу процесінің тиімділігі оның аппаратуралық рәсімделуімен анықталатындығы дәлелденді. Түйіршіктегіш аппараттарға сипаттама беріліп, табақшалы түйіршіктегіштердің арасында жиектелген табаны тегіс түйіршіктегіште түйіршіктеу процесінің жоғарғы өнімділігі мен тиімділігін қамтамасыз ететіндігі сипатталды. 2. Ленгір көмір кен орнының көмір майдасын түйіршіктеу арқылы қайта өңдеу процесі негізделді. 3. Түйіршіктегіш табақшасының жетілдірілген құрылымын түйіршіктеу процесінде қолдану қажеттілігі негізделді. 4. Түйіршіктеу процесінің параметрлерін оптимизациялаудың регрессия теңдеуі және оның негізінде номограмма әзірленді. 5. Іс-жүзінде Ленгір көмір кен орнының көмір майдасын түйіршіктегенде сульфитті–спирттік барда мен әк суының концентрациясын, түйіршіктегіш табақшасының еңкіштік бұрышы мен айналым жылдамдығының байланыстарынан құрастырылған номограмма бойынша анықтап, түйіршіктердің ең жоғарғы беріктігіне жетуге болатындығы көрсетілді. 6. Өнеркәсіптік сынау «Силикат» ЖШС өндірістік базасындағы қондырғыда жүргізіліп, Ленгір көмір кен орнының көмір майдасынан қатты отын алу бойынша әзірленген технологиялық схеманы өнеркәсіптік жағдайда іс-жүзінде қолданылуы дәлелденді. 7. Табақшалы түйіршіктегіште түйіршіктеу процесін іске асыру барысында қолданылатын есептеу әдістемесі жасалынды. 8. Ленгір көмір кен орнында көмір майдасынан ұшатын шаңнан қоршаған ортаға келтірілетін жыл сайынғы экологиялық зиян 9619 мың теңге құрады. 9. Жұмыс нәтижелерін іске асыру 65869 мың теңге экологиялық-экономикалық тиімділік алуға болатындығы дәлелденді. Қойылған тапсырмалардың толық орындалуын бағалау. Жұмыс қойылған мақсатқа жетіп, қойылған тапсырмалар толық орындалды, яғни: көмір майдасынан беріктігі жоғары түйіршіктер алуды қамтамасыз ететін түйіршіктегіштің жетілдірілген табақшасы ұсынылды; майда көмір қалдықтарын түйіршіктеу әдістерін талдау бойынша табақшалы түйіршіктегіште домалату әдісінің тиімділігі негізделді; алынған регрессия теңдеуі негізінде түйіршіктеу процесінің параметрлері оптимизацияланды; аппараттың тиімді жұмыс режимі мен өнімнің беріктілігіне ықпал ететін параметрлер зерттелді және табақшалы түйіршіктегіште түйіршіктеу процесін жүргізу үшін ғылыми-негізделген әдістеме ұсынылды; тиімді байланыстырғыш қолдану арқылы көмірдің майдасынан қатты түйіршіктелген отын алу тәсілі әзірленді; зерттеу жұмыстарының нәтижелері тәжірибелік-өнеркәсіптік сынаудан өткізу арқылы дәлелденді. Нәтижелерді нақты пайдалану бойынша ұсыныстар мен бастапқы мәліметтерді әзірлеу. Көмір майдасынан беріктігі жоғары түйіршіктелген қатты отын алу бойынша ұсынылған есептеу әдістемені, түйіршіктегіш табақшасының жетілдірілген құрылымын, түйіршіктеу процесінің тиімді параметрлерін қабылдау негізінде шығарылған теңдеу мен номограмманы және әзірленген технологияны химиялық, қалдықтарды өңдеу, және өнеркәсіпорындарындағы тағы басқа салаларының инженерлік-техникалық қызметкерлері, табақшалы түйіршіктегіштер жобалау мен технологиялық схеманы әзірлеу үшін ғылыми-зерттеу және жобалау мекемелер қолдануы мүмкін. Түйіршіктеу процесінің оптимизацияланған параметрлері, аппаратты есептеудің ғылыми-негізделген әдістемесі диссертациялық жұмыстың нәтижелерін пайдалануға арналған бастапқы мәліметтері болып саналады. Енгізудің экологиялық-экономикалық тиімділігін бағалау. Конструкциясы жетілдірілген түйіршіктегіші бар, беріктігі жоғары түйіршіктелген отын өндірісінің ұсынылған технологиясының экономикалық тиімділігі «Силикат» ЖШС өндірістік базасында сыналып, жылына күтілетін экологиялық-экологиялық тиімділік 65869 мың теңгені құрайды. Осы саладағы үздік жетістіктермен салыстырғанда орындалған жұмыстың ғылыми деңгейін бағалау. Түйіршіктегіштің басқа түрлері қолданылатын және байланыстырғыштарсыз жасалынатын түйіршіктерді алу технологияларымен салыстырғанда, әзірленген технологиялық схема мен конструкциясы жетілдірілген табақшалы түйіршіктегіш көмір қалдықтарынан алынатын түйіршіктің беріктігін 2-3 есе арттыруға және түйіршіктеу процесін тиімді жүргізуге мүмкіндік береді. Сонымен бірге ұсынылған технологиялық схема мен аппараттың конструкциясы қарапайымдылығымен, жоғарғы өнімділігімен және пайдалануда сенімділігімен ерекшеленеді. Шартты белгілеулер: ССБ - сульфитті-спирттік барда; ТФЭ - толық факторлы эксперимент;  - ылғалдылық, %;  - табақшаның жиектеу радиусы, м; мұндағы:  - түйіршіктеу коэффициенті,  ;  - табақшаның диаметрі, м;  - nабақшалы түйіршіктегіште түйіршіктердің түзілу уақытының орташа мәні, сағ;  - табақша жиегінің биіктігі, м;  - табақшаны толтыру коэффициенті, =0,35÷0,45;  - түйіршіктердің тығыздығы, кг/м3;  - материалдың тығыздалу дәрежесі,  ;  - түйіршіктелген өнімнің тығыздығы, кг/м3;  - түйіршіктердің төгілу тығыздығы, кг/м3;  - бастапқы ұнтақтың төгілу тығыздығы, кг/м3; мұндағы:  - табақшадағы түйіршіктелетін материалдың салмағы, кг.
Диссертация тақырыбы бойынша жарияланған жұмыстардың тізімі 1 Серманизов Н.С., Дарибаев Ж.Е., Серманизов С.С., Ержанов Н.Ә.. Көмiр қалдықтарынан отын алу процесі //Оңтүстiк Қазақстан ғылымы мен бiлiмi–Наука и образование Южного Казахстана. –Шымкент, 2006.–№ 2 (51) - Б. 131–133. 2 Серманизов Н.С., Шарафиев А.Ш., Серманизов С.С., Ержанов Н.А. Ресурсосбережение и рациональное использование углеотходов в Южном Казахстане //Труды V-Международной научно-технической конференции Материалы и технологии XXI века. - Пенза, Россия, 2007. -С.193-195. 3 Ержанов Н., Серманизов С., Шарафиев А., Шахабаев Е.Ш. Перспективы использования угольного сырья с целью решения энергетической проблемы Южного Казахстана //Труды международной научно–практической конференции «Современные проблемы инновационных технологий образовании и науке». Шымкент, МКТУ им.Х.А.Ясави, Академический инновационный университет, 2009, том 1. -С.202–205. 4 Дәрібаев Ж.Е., Сермаңызов Н.С., Ержанов Н.Ә., Сермаңызов С.С. Көмір шахтасы қалдығын отын жасауға пайдалану кезінде дайындалған түйіршектелген отын технологиясы және оның физика-техникалық сипаттамасы //«Балама энергетиканың перспективалық бағыттары және энергия үнемдеуші технологиялар» Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференцияның еңбектері, 2 том, Шымкент, М.Әуезов ат.ОҚМУ, 2010. -Б.232-235. 5 Дәрібаев Ж.Е., Сермаңызов Н.С., Сермаңызов С.С., Ержанов Н.Ә.. Шахта қалдықтарын термиялық күйдіру кезіндегі отынның жану кинетикасын зерттеу //Механика и технология процесстерін үлгілеу – Механика и моделирование процессов технологии, Тараз, 2010.-Б.106-111. 6 Дарибаев Ж.Е., Серманизов С.С., Серманизов Н.С., Ержанов Н.А. Разработка технологии переработки угольных отходов //Тезисы докладов Первого международного Джолдасбековского симпозиума по механике, посвященного памяти выдающегося ученого, организатора науки и образования, видного общественного, политического и государственного деятеля, основоположника школы механики роботов и теории механизмов и машин в Казахстане академика Умирбека Арислановича Джолдасбекова, Алматы, 2010. -С.65-66. 7 Ержанов Н.Ә., Серманизов С.С., Мамырқұлов М.Ы., Серманизов Н.С. Байланыстырғышты қолданып түйіршіктелген көмір отынын алу процессін математикалық сипаттау //ҚБСҚА Хабаршысы-Вестник КазГАСА, № 3(37), Алматы, 2010. -Б.53-57. 8 Ержанов Н.Ә., Серманизов С.С., Серманизов Н.С. Көмір майдасынан алынған түйіршіктелген отынды өндірістік жағдайда сынау //Вестник НИИ РПС, №1(30), Алматы, 2010. – Б.35-38. Резюме Ержанов Нурлан Амирович «Разработка аппарата для проведения процесса гранулирования угольной мелочи» 05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий Объект исследования или разработки. Объектом исследования является процесс получения высокопрочных гранул из угольной мелочи отходов Ленгерского угольного месторождения методом гранулирования на тарельчатом грануляторе. Цель работы. Целью работы является разработка аппарата обеспечивающего получение однородных по составу, высокопрочных гранул из угольной мелочи, оптимизация параметров процесса гранулирования, создание научно-обоснованной методики расчета тарельчатого гранулятора, опытно-производственное испытание аппарата и его внедрение в производство. Методология проведения работы. В научно-исследовательской работе были использованы классические и современные физико-химические методы исследования, средства измерений, метрологические стандарты, методы математической обработки результатов эксперимента (измерений), обеспечивающих единство и необходимую точность измерений. Результаты работы.
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики. Ожидаемые результаты процесса гранулирования угольной мелочи достигаются при использовании следующих оптимальных параметров: содержание сульфитно-спиртовой барды и известковой воды соответственно 5-7% и 1,13-1,65% к массе гранулируемой угольной мелочи, скорость вращения и угол наклона тарелки тарельчатого гранулятора соответственно 12-24 об/мин и 36-550. Применение усовершенствованной конструкции тарелки не позволяет образованию «мертвой зоны», препятствующих образованию высокопрочных однородных по составу гранул. Степень внедрения. Основные результаты полученные в работе, подтверждены опытно-промышленными испытаниями по гранулированию угольной мелочи отходов Ленгерского угольного месторождения на производственной базе ТОО «Силикат» на установке, смонтированной на площадке базы. Рекомендации по внедрению научно-исследовательской работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований положены в основу рекомендации для проектирования, расчета и практических рекомендации по рациональному выбору конструктивных и режимных параметров процесса и аппарата гранулирования. Область применения. В отраслях химической и угольной промышленности перерабатывающие угольные отходы. Экономическая эффективность и значимость работы. Ожидаемый эколого-экономический эффект от внедрения результатов данной работы и аппаратурного оформления процесса гранулирования угольной мелочи отходов Ленгерского угольного месторождения составит 65869 тыс.тенге. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования. Результаты теоретических и экспериментальных исследований положены в основу рекомендации для проектирования, расчета и практического применения по рациональному выбору конструктивных и режимных параметров. Полученные данные могут быть использованы инженерно-техническими работниками в химической и других отраслях промышленности, в научно-исследовательских учреждениях при разработке и проектировании оборудования по переработке отходов угледобывающей промышленности. Summary Erzhanov Nurlan Amirovich "Development of the device for undertaking the process of granulated coal split trifles" 05.17.08 - Processes and technology of chemical devices The Object of the study or development. The Object of the research is a process of getting highly solid granules from coal split trifles of departure of Lenger coal field by granulating on plate granulator. The Purpose of the work. The Purpose of the work is a development of the device providing reception of uniform by composition, highly solid granules from coal split trifles, optimization of parameters of granulating process, making scientifically-motivated methodes of the calculation plate granulators, experienced-productional test of the device and its inculcation in production. The Methodology of the work. The classical and modern physico-chemical methods of the research, means of the measurements, metrological standards, methods of the mathematical processing of the results of experiment providing unity and necessary accuracy of the measurements were used in scientific-research work. The Results of the work. - the necessity of granulating coal split trifles was defined by the results of the research of the kinetics of the granules growing, mechanism and process of forming the granules and physical factors; - the necessity in doing the granulating process by the method of roll briquetting on plate granulator was based on the basis of analysis of the granulating methods; - the design of plate granulators providing reception of uniform highly solid granules by compound was modernized; - nomogram of optimization of granulating process parameters was got on the basis of regression equation; - scientifically based method of calculating technological and constructive parameters of granulating process on plate granulator was done. The Main constructive, technological and technical exploitation. The expected results of the granulating process of coal split trifles are reached at using following optimum parameters: contents of sulfite-alcohol bards and lime water accordingly 5-7% and 1,13-1,65% to mass of granulated coal split trifles, speed of the rotation and angle of inclination of the plate granulator accordingly 12-24 about/mines and 36-55°. Using advanced designs of the plate does not allow to form "dead space", preventing formation highly solid granules by composition. The Degree of the inculcation. The main results received in work were confirmed by experienced-industrial tests on granulating coal split trifles of departure of Lenger coal field on production base "Silicate" Ltd. on the device in territory of the base. The Recommendations on inculcating the research work. The Results of theoretical and experimental tests were prescribed in base of the recommendations for designing, calculation and practical recommendations on rational choice of constructive and parameter process and granulating device. The sphere of application. In fields of chemical and coal industry processing coal waste. The economical efficiency and value of the work. The expected ecology-economic effect from inculcation the results of given work and instrumenta design of the granulating process granules of coal split trifles of departure of Lenger coal field will be 65869 thousand tenge. Prognostic suggestions about development of the object of the research. The results of theoretical and experimental tests were prescribed in base of the recommendations for designing, calculation and practical recommendations on rational choice of constructive and conditional parameters. The received data may be used by engineering-technical workers in chemical and the other branches of industry, in scientific-research places on processing departures of coal extracting industry. Баспаға 27.10.2010ж. қол қойылды. Қағаз пішімі 60×84 1/16 Тапсырыс № 1925. Көлемі 1,25 б.т. Таралымы 100 дана. М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінің баспа орталығы. Мекен жайы: 160012. Шымкент қаласы, Тәуке хан даңғылы, 5 жүктеу/скачать 265.88 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
ұл жерде табақша айналған кезде түйіршіктеу процесі жүрмейді, себебі түйіршіктелетін материалдардың құрамындағы түйірлер ортадан тепкіш күштердің әсерінен жиек пен табанның қиылысқан жерінде жинақталады да жұмыс істемейтін «өлі аймақ» түзеді.
мәнін 0-ден 
аралығында өзгерту керек. 
қабылдаған кезде екі жағдайға әкеледі. Табақшаның 
табақша сфера (өміршеңдігі жоқ) тәрізді болады. Мұндай табақшаларда түйіршіктеу процесі жүрмейді. Сол себептен табақшаның диаметрі 
=800÷2000 мм аралығында 
=0,012÷0,03, ал 
типті ТФЭ жоспары қабылданды. Эксперименттік нүктелердің жалпы саны 
кем болмауы тиіс, немесе ақпараттық энтропия туындайды. Қойылған тапсырманың шарттарына байланысты факторлар ретінде жоғарыда аталған төрт факторлар қабылданды. Жоспарлау матрицасында факторлар кодталған түрінде ұсынылды
болғандықтан регрессия теңдеуі адекватты болып саналады. Регрессия теңдеуі түйіршіктеу процесіндегі параметрлер мен алынған өнім сапасы арасындағы өзара байланысты адекваттық түрде баяндайды.
(3)
(4)
(5)