Аннотация
В работе представлены результаты математического моделирования, позволяющие синхронно прогнозировать попутные продукты коксохимического производства (КХП) по четырем предикторам: смоле, бензолу, сульфату аммония, коксовому газу, при одновременном анализе соотношения десяти марок углей: Г, ГЖО, ГЖ, Ж, КЖ, К, КО, КСН, КС, ОС и девяти показателей качества углей: содержания влаги, золы, серы, индекса основности золы и угля, выхода летучих на сухую и горячую массу, ширины пластического слоя, среднего показателя отражения витринита. Впервые установлены коэффициенты корреляции Пирсона между соотношением исследованных марок и показателями качества углей и предикторами. Впервые установлена относительная ошибка прогноза между фактическими и расчётными значениями исследованных предикторов, а также зависимость между функцией ковариация (f) и среднеквадратическим отклонением по нормализованному массиву исследованных предикторов. Впервые установлены зависимости между f и фактическими суточными значениями предикторов. Установлено изменение характера зависимости между f и смолой при изменении сортировки массива с f на предиктор и появлении точки экстремума, что может свидетельствовать о более сильном влиянии физико-химических, технологических и прочих факторов. Полученные технологические зависимости и математические закономерности свидетельствуют о сложности физико-химических процессов КХП, что определяет обязательное требование к системному развитию математического аппарата и детализации математического моделирования по каждой марке угля. При статистической обработке данных и математическом моделировании использовались методики и алгоритмы математического анализа, математического аппарата, разработанные авторами настоящего исследования, адаптированные к условиям нестабильной работы предприятия с полным металлургическим циклом, функционирующего в прифронтовой полосе ведения боевых действий.
Ключевые слова:
попутные продукты коксохимического производства, соотношения марок углей, показатели качества углей, смола, бензол, сульфат аммония, коксовый газ
1. Степанова М.Н., Швалева А.В. Математическое моделирование процессов коксохимического производства с целью оптимизации фракционного состава металлургического кокса // Математика и математическое моделирование : материалы Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ (проектов) обучающихся, Самара, 17–19 апреля 2023 года. Самара: Самарский государственный технический университет, 2023. С. 145-150.
2. Оптимизация потребления угольного сырья в ПАО «ММК» на основе математического моделирования / А.В. Липатников, А.Е. Шмелева, Е.Н. Степанов, Д.А. Шнайдер // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2018. Т. 16, № 4. С. 30-38.
3. Кравченко С.А., Абдуллин С.Ю., Тесленко В.С. Совершенствование конструкции пылеосадительных бункеров установок сухого тушения кокса // Экология и промышленность. 2018. № 1(54). С. 38-43.
4. Исаев М.В., Султангузин И.А. Трехмерное моделирование процессов горения в печной камере коксовой батареи // Кокс и химия. 2010. № 8. С. 34-38.
5. Математическое моделирование кинетики флотационного обогащения углей с повышенным содержанием тонких классов / В.Н. Петухов, Н.Ю. Свечникова, С.В. Юдина [и др.] // Кокс и химия. 2022. № 1. С. 20-26.
6. Кластерный анализ результатов экспериментальной оценки выхода химических продуктов коксования / Е.В. Васильева, Т.Г. Черкасова, А.В. Неведров [и др.] // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2019. № 2(132). С. 87-96.
7. Сидоров О.Ю., Аристова Н.А. Математическое моделирование горения отопительного газа в отопительном канале коксовой печи // Кокс и химия. 2017. № 8. С. 23-29.
8. Леонтьев А.С., Рыбенко И.А. Опыт использования и повышения юзабилити системы математического моделирования производства на металлургическом предприятии // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2023. Т. 66, № 1. С. 119-126.
9. Нейросетевое математическое моделирование при прогнозировании выхода химических продуктов коксования из углей Кузнецкого бассейна / Е.В. Васильева, Т.Г. Черкасова, А.В. Неведров [и др.] // Нефтехимия - 2019 : материалы II Международного научно-технического и инвестиционного форума по химическим технологиям и нефтегазопереработке, Минск, 16–18 октября 2019 года. Минск: Белорусский государственный технологический университет, 2019. С. 189-192.
10. Математическое моделирование процессов теплопереноса и термической деструкции угольной шихты в коксовых печах / A.M. Гюльмалиев, С.Г. Гагарин, В.Н. Трифонов [и др.] // Кокс и химия. 2004. № 9. С. 15-26.
11. Кравченко С.А., Стельмаченко С.Ю. Углубленный анализ факторов, влияющих на процесс тушения кокса в камере установки сухого тушения кокса, с помощью численного математического моделирования // Кокс и химия. 2019. № 7. С. 41-45.
12. Определение равномерности горячей прочности и реакционной способности кокса на основе эксперимента и математического моделирования процесса коксования / Ю.В. Коновалова, А.И. Габов, С.Н. Беляничев [и др.] // Кокс и химия. 2006. № 2. С. 31-36.
13. Бахвалов Ю.А. Математическое моделирование : учебное пособие для студентов, магистров и аспирантов технических специальностей. Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2010. 141 с.
14. Панкратов Л.В. Математическое моделирование систем и процессов. Сложные системы : учебное пособие. М.: РГОТУПС, 2007. 107 с.
15. Смирнов А.Н., Алексеев Д.И. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Часть 1. Новотроицк : Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 2022. 108 с.
16. Куркина Е.С. Автоколебания, структуры и волны в химических системах. Методы математического моделирования : монография. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2012. 219 с.
17. Математическое моделирование предикторов коксохимического производства в зависимости от лага и нулевой инерции / Мокрицкий М.И., Великоцкий Р.Е., Никулин С.Ю. [и др.] // Кокс и химия. 2025. № 10. С. 2-14.
18. Математическое и физическое моделирование определения коррозионной константы для реального и нулевого содержания углерода в трубной стали феррито-бейнито-перлитного класса / Мокрицкий М.И., Великоцкий Р.Е., Сумец А.В., Шабрацкий С.В. // Теория и технология металлургического производства. 2025. №1(52). С. 29-38.
19. Комплексный математический анализ влияния содержания железа в агломерате на колебания кремния в чугуне / А.М. Новохатский, П.П. Семенюк, В.Н. Шубравый, Р.Е. Великоцкий [и др.] // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 6(1422). С. 27-36.
20. Математическое моделирование влияния температуры горячего дутья доменной печи на колебания содержания кремния в чугуне / П.П. Семенюк, Р.Е. Великоцкий, Н.А. Румянцева // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 9(1425). С. 25-32.
21. Металловедческий анализ причин отсортировки на зачистку поверхности квадратной заготовки стали 3пс с элементами математического моделирования / Р.Е. Великоцкий, А.В. Сумец, С.В. Шабрацкий, В.С. Малахида // Теория и технология металлургического производства. 2024. № 2(49). С. 49-58.
22. Разработка математической модели для определения глубины обезуглероживания поверхности слябов из трубных марок стали / М.И. Мокрицкий, С.А. Сбитнев, Р.Е. Великоцкий, С.В. Куберский // Пути совершенствования технологических процессов и оборудования промышленного производства: сборник тезисов докладов VIII международной научно-технической конференции, Алчевск, 23–24 октября 2024 года. Алчевск: Донбасский государственный технический университет, 2024. С. 11-15.