Исследование возможности производства железорудных окатышей из железосодержащей фракции золы

Целью исследования является доказательство возможности получения окатышей из железосодержащей фракции золы, и первичный подбор и определение влияние различных связующих на прочность окатышей. Объектом исследования являются золошлаковые материалы после сжигания угля кузбасского бассейна на Северской теплоэлектроцентрали, сформировавшиеся в виде залежей. В результате проведенных исследований изложены научно обоснованные технические и технологические решения. Разработан подход переработки техногенных отходов.Исследован процесс агломерации золы Северской ТЭЦ методом окатывания, влияние связующих на прочность окатышей.

Введение …………………………………………………………………………………………………. 15
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………………………………. 17
1.1 Происхождение исходного сырья………………………………………………………. 17
1.2 Способ окусковывания железосодержащей фракции ………………………….. 21
1.3 Процесс гранулирования …………………………………………………………………… 25
1.4 Физико-химические основы процесса гранулирования ……………………….. 28
1.4.1 Коалесценция …………………………………………………………………………….. 28
1.4.2 Комкуемость ……………………………………………………………………………… 30
1.4.2 Сдвиговые характеристики …………………………………………………………. 31
1.5 Связующие добавки …………………………………………………………………………. 35
1.6 Свойства железорудных окатышей ……………………………………………………. 38
1.7 Схема получения окатышей ………………………………………………………………. 42
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ …………………………………………………………. 47
2.1 Гранулометрический состав ……………………………………………………………… 47
2.2 Химический состав золы …………………………………………………………………… 51
2.3 Рентгеновская дифрактограмма …………………………………………………………. 54
2.4 Извлечение железной фракции «мокрым» методом в лабораторных
условиях ……………………………………………………………………………………………….. 58
2.5 Исследование влияния связующего на процесс гранулирования железной
фракции ………………………………………………………………………………………………… 61
2.5.1 Гранулирование железосодержащей фракции с использованием
воды ………………………………………………………………………………………………….. 63
2.5.2 Гранулирование железосодержащей фракции с использованием
торфогеля ………………………………………………………………………………………….. 65
2.5.2 Гранулирование железосодержащей фракции с использованием
метилцеллюлозы ………………………………………………………………………………… 67
2.6 Влияние связующих на прочность …………………………………………………….. 69
3. КОНСТРУКТИВНО – МЕХАНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ………………………………… 75
3.1 Расчёт производительности ………………………………………………………………. 77
3.2 Расчёт тарели на прогиб ……………………………………………………………………. 78
3.3 Расчёт балок на прогиб …………………………………………………………………….. 82
3.4 Расчёт на сопряжение оболочек ………………………………………………………… 85
3.4.1 Уравнения совместной деформации …………………………………………….. 85
3.4.2 Суммарные напряжения на краю цилиндрической оболочки ……….. 86
3.4.3 Суммарные напряжения на краю пластины ………………………………….. 87
3.5 Подбор двигателя …………………………………………………………………………….. 89
3.6 Расчёт привода …………………………………………………………………………………. 91
3.7 Расчёт ременной передачи ………………………………………………………………… 93
3.8 Расчёт вала ………………………………………………………………………………………. 99
3.9 Расчёт подшипникового узла …………………………………………………………… 103
3.9.1 Расчёт на долговечность подшипников………………………………………. 103
3.9.2 Конструирование стакана …………………………………………………………. 105
3.10 Расчёт рамы………………………………………………………………………………….. 107
3.10.1 Расчёт шарнира ………………………………………………………………………. 107
3.11 Расчёт шпоночного соединения ……………………………………………………… 109
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………… 110
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……. 111
4.1.1. Анализ конкурентных технических решений …………………………….. 111
4.1.2 SWОT-анализ …………………………………………………………………………… 112
4.2 Планирование научно-исследовательских работ……………………………….. 118
4.2.1. Структура работ в рамках научного исследования …………………….. 118
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………… 119
4.2.3. График проведения работ …………………………………………………………. 120
4.3 Бюджет научно-технического исследования …………………………………….. 124
4.3.1. Расчет материальных затрат научно-технического исследования… 124
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования ……………………….. 125
4.3.3 Расчет основной заработной платы исполнителей темы………………. 126
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……………….. 129
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……. 129
4.3.6 Накладные расходы ………………………………………………………………….. 130
4.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта ……………………………………………………………………………………………. 131
4.4 Определение ресурсосберегающей, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности проекта ………………………………………………… 133
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………… 136
5.1 Правовые и организационные основы обеспечения безопасности ……… 137
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………. 139
5.2.1. Повышенный уровень шума …………………………………………………….. 140
5.2.2 Повышенный уровень вибрации ………………………………………………… 141
5.2.3 Отклонение показателей микроклимата в закрытом помещении ….. 142
5.2.4 Недостаточная освещенность рабочей зоны ……………………………….. 143
5.2.5 Электрический ток ……………………………………………………………………. 148
5.2.6 Зрительное напряжение …………………………………………………………….. 149
5.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………. 150
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 152
5.4.1. Пожарная безопасность ……………………………………………………………. 152
5.4.2 Безопасность при чрезвычайных антропогенных и природных
ситуациях ………………………………………………………………………………………… 153
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………. 155
Список публикаций …………………………………………………………………………………. 158
Список использованной литературы …………………………………………………………. 160
Приложение А ………………………………………………………………………………………… 172

Основные научные результаты, выводы и рекомендации, полученные при
выполнении исследований, заключаются в следующем:
1. В результате проведенных исследований изложены научно
обоснованные технические и технологические решения. Обоснованы
мероприятия по снижению техногенного влияния на природную среду.
Разработан подход переработки техногенных отходов.
2. Исследован процесс агломерации золы Северской ТЭЦ методом
окатывания, влияние связующих на прочность окатышей.
Обследованное золохранилище представляет собой техногенное
образование, с суммарными запасами по оксиду железа 0,65 млн тонн.
Суммарное содержание железа в пересчёте на Fe 2O3 не превышает 16 % при
среднем содержании 10 %. При низком содержании вредных примесей считаем
целесообразным использовать извлекаемую железосодержащую фракцию золы
как сырьё в производстве железорудных окатышей.
Железосодержащая фракция была выделена из золошлаковых материалов
методом магнитной сепарации. Гранулометрические исследования показали, что
практически вся железосодержащая фракция золы имеет крупность менее 100
мкм (85 % – менее 63 мкм). Микроскопические исследования выявили, что
частички имеют идеальную шарообразную форму с гладкой стеклообразной
(затвердевший расплав) поверхностью интенсивно чёрного цвета.
Результаты исследований по определению рабочей влажности
окатывания показали, что наибольшая рабочая влажность характерна для воды –
25 … 26 %, для раствора метилцеллюлозы (концентрации 1 %) – 19…23 % и
торфогеля (содержание сухого вещества от 10 до 20 %) – 16 … 18 %.
Специальной обработкой торфогеля удалось понизить рабочую влажность
окатывания до 14 … 15%.
По результатам исследований влияние связующих на прочность
окатышей можно сделать следующие выводы:
1. Вода как связующее малопригодна. Окатыши на её основе теряют
прочность при высушивании. Наличие водорастворимого или гелеобразного
вещества в связующем снижает рабочую влажность окатывания по отношению
к воде;
2. Торфогель как связующее показал весьма неплохие качества.
Окатыши на его основе достаточно прочны, а главное усиливают прочность при
высушивании.
3. Метилцеллюлоза как связующее показала тоже неплохие
результаты. Прочность на её основе почти не уступает аналогичным окатышам
на основе торфогеля.
В целом, по требуемым нормативам прочности, для окатывания могут
хорошо подойти как торфогель, так и метилцеллюлоза. Однако с экономической
точки зрения использование торфогеля выгоднее вследствие его относительно
низкой стоимости.
В результате написания «Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и ресурсосбережение» раздела в дипломной работе
можно сделать следующие выводы:
1. В ходе планирования для научного руководителя и инженера был
разработан график реализации этапа работ, который позволяет оценивать и
планировать рабочее время исполнителей;
2. Для оценки затрат на реализацию проекта разработан проектный
бюджет, который составляет 449631,3 руб.;
3. Исходя из расчетов, представленных в данном разделе, следует
заметить, что наилучшем исполнением считается текущий проект. В данном
варианте решения поставленной задачи в работе сравнительная эффективность
более чем в последних двух исполнениях это свидетельствует тому, что в данном
варианте наблюдается оптимальное обеспечение материалами и специальным
оборудованием, необходимым для решения и оформления данной работы.
Следовательно, достигается наилучшая эффективность проделанного проекта.
Данный проект конкурентоспособный в области ресурсоэффективности и
ресурсосбережения.
В социальной ответственности были рассмотрены все возможные
опасные и вредные факторы, которые возникают при проектировании,
изготовлении и эксплуатации тарельчатого гранулятора. Были рассмотрены
мероприятия по обеспечению минимального воздействия производственных
факторов на рабочего, а также на окружающую среду. Приведены меры
безопасности при типичной ЧС, которые должны выполняться сотрудниками
данного высшего учебного заведения.
Результаты данной работы можно использовать как техническую
информацию и рекомендацию при переработке техногенного сырья.
Список публикаций

№ Наименование Руко- Издательство, Но Кол- Фамилии
научного труда писн. журнал мер во соавторов
или (номер, год) стр. cтр.
печ.
1 Полупроводниковые Печ. Материалы XXI 43- Белякова
материалы для Международной 44 Е. О.
прямого научно-
преобразования практической
энергии конференции
студентов и
молодых ученых
имени
выдающихся
химиков Л. П.
Кулёва и Н. М.
Кижнера,
посвященной 110-
летию со дня
рождения
профессора А. Г.
Стромберга. —
Томск : Изд-во
ТПУ, 2020.
2 Металлургические Печ. Труды XXIV 380-
окатыши из Международного 381
железосодержащей симпозиума имени
фракции золы академика М. А.
Усова студентов и
молодых учёных,
посвященного 75-
летию Победы в
Великой
Отечественной
войне. — Томск :
Изд-во ТПУ, 2020.