Введение к работе
Актуальность работы. В современных условиях получения жидкого металла классической схемой интегрированного завода как никогда актуальными становятся вопросы экологии, дефицита сырья и энергетических ресурсов. Одним из эффективных решений данной проблемы является применение одностадийного процесса прямого получения металла способом жидкофазного восстановления (Ромелт). На современном этапе развития металлургической промышленности эта технология бескоксовой металлургии будет удачным дополнением к существующей схеме получения металла для комплексной переработки грудноупшшуемых отходов (шламов. шлаков) и снижения вредных выбросов.
Цель работы. Совершенствование технологии плавки в печи жидкофазного восстановления различных видов железорудного сырья и шлаков, содержащих цветные металлы, с использованием широкой гаммы недефицігпіьіх энергетических углей и освоение нестационарных режимов для плавного перехода с одного вида сырья и топлива на другой; угочненне методики расчета показателей плавки; совершенствование конструкции элементов охлаждения и системы охлаждения.
Осцрпные задачи исследований, носіавленньїе в рабоїе дня
достижения указанной цели:
- анализ технолопш плавки различных видов сырья, содержащего
цветные металлы;
- определение основных закономерностей распределения ряда
элементов цветных металлов и вредных примесей между фазами;
оценка роли летучих угля и влаги шихтовых материалов в процессе жидкофазного восстановления:
обоснование нового подхода к методике расчета материального и теплового балансов плавки;
разработка надежных элементов системы охлаждения.
Научная новизна. Предложена и отработана технология плавки процессом жидкофазного восстановления (Ромелт) отходов металлургического производства с высоким содержанием цветных металлов. доказана возможность эффективного их извлечения и селективною концентрирования по фазам п объеме агрегата.
Изучен механизм и показана возможность связывания серы в конденсированные фазы в системе газоочистки.
Исследована роль углерода летучих угля и поведение влаги шихтовых материалов в процессе жидкофазного восстановления и определена степень использования углерода летучих угля и степень разложения влаги углеродом в тепловом балансе плавки.
Предложены уточнения к методике расчета материального и теплового балансов плавки в ГІЖВ и внесены существенные изменения в конструкцию кессонов системы охлаждения и систему охлаждения.
Нрактическая ценность и реализация работы. На основании результатов проведенных опытно-промышленных кампаний на установке ПЖВ НЛМК рекомендованы для переработки шлаки свинцово-цннкового производсгва, находящиеся в настоящее время в отвалах (30-40%).
Установлено, что при утилизации шлаков цветной металлургии имеет место селективная концентрация отдельных элементов по различным фазам в объеме агрегата.
Исследовано поведение серы в печи жидкофазного восстановления ПЖВ при переработке цпнкосодержащнх отходов и предложена эффективная технология очистки газов от серы.
Для организации непрерывной работы установки ПЖВ в промышленном масштабе исследованы и отработаны нестационарные режимы плавки при использовании широкого спектра отходов производства и углей с различным содержанием летучих.
Усовершенствован и доведен до практической методики расчет материального и теплового балансов плавки в ПЖВ.
Предложены и опробованы новые конструкции кессонов системы охлаждения.
Практическая значимость работы подтверждена результатами плавок на опытно-промышленной установке ПЖВ НЛМК на протяжении 38 кампаний.
Результаты выполненной работы использованы проектными организациями при разработке технического задания и при выполнении рабочего проекта промышленных установок по утилизации шламов АО"НЛМК" и других предприятии.
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной- научно-технической конференции "Непрерывные металлургические процессы: руда, лом, металлопрокат" (Свердловск, 1980г); Всесоюзном научно-техническом совещании "Интенсификация тепловых, массообменных и физико-химических процессов в металлургических агрегатах" (Свердловск, 1989г.); Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 40-летию ЛГГУ (Липецк, 1996г.); Международной конференции "Металлургня-96" (Нью-Дели, Индия, 1996г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ в виде тезисов докладов и статей, получено 9 авторских евндетельегв на изобретение.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, включает 110 страниц машинописного текста, 37 рисунков, 48 таблиц и сносок литературы из 125 наименований.