Введение к работе
Актуальность тепы. Одним из перспективных способов перера
ботки медного сульфидного сырья в настоящее время является фа-
кельно-барботажная плавка (ФБП). Принцип технологии заключается в
комбинировании в одном агрегате бесфлюсовой плавки сухого кон
центрата .в кислородном факеле на штейны различного состава с бар-
ботажным доокислением расплава в расположенной непосредственно
под факелом ванне, в которую подаются флвсы. По сравнении с из
вестными автогенными плавками ФБП имеет ряд преимуществ: возмож
ность получения в одном агрегате металлического продукта практи
чески любого состава вплоть до черновой меди. более_ высокие ско
рости окисления сульфидов за счет равномерного отвода сернистого
ангидрида из реакционных зон, низкое содержание магнетита в шла
ке. -
Необходимость внедрения ФБП на предприятиях цветной металлургии требует доработки технологии плавки и конструкции плавильных агрегатов. Важную роль в решении данной задачи'играеї применение научно обоснованных методов математического . моделирования. Сложность исследуемого процесса Факельно-барботажной плавки'требует дальнейшего совершенствования этих методов.
Работа выполнялась в соответствии с государственной программой "Экоэнергокомплекс" и планами исследовательских и опытно-конструкторских работ Министерства металлургии СССР и института "Гинцветиет" (г. Москва).
В настоящей работе решается научная задача углубления теоретических основ тепловой работы комбинированных агрегатов автогенной плавки, совершенствования технологии факельно-барботажноґ! плавки с разработкой рациональных вариантов сочетания режимных параметров н ее конструктивного оформления
Целью исследования является:
-
Разработка расчетной модели теплообмена в печах факельно-барботахной плавки, учитывающей физико-химические особенности протекающих теплотехнологических процессов в различных зонах печи, тепло- н массообменяое взаимодействие меяду ними, гарнисаже-образование, влияние режимных и конструктивных параметров.
-
Проведение расчетных и экспериментальных исследований на полупромышленной печи с целый выявления особенностей тепловой ра-
боты агрегатов факельно-барботажной плавки.
3. Исследование и оптимизация тепловой работы и конструкции полупромышленной и проектируемых печей факельно-барботажной плавни.
Методы, исследования включают: анализ литературных источников и производственной практики, математическое моделирование промышленные эксперименты
Результаты исследования включают:
-
комплексную зональную модель теплообмена в печах ФБП;
-
закономерности тепловой работы печей факельно-барботажной плавки по результатам анализа расчетных и экспериментальных исследований;
-
выбор и обоснование технологических и конструктивных изменений с целью улучшения тепловой работы агрегатов ФБП;
-
прогнозирующую модель теплового состояния печей данного типа, построенную на основе статистической обработки результатов математических экспериментов.
Автор видит новизну полученных результатов в том, что изучены особенности протекания теллообменных процессов в агрегатах факельно- барботажного типа; заложены научные основы расчета и проектирования печей факельно-барботажной плавки.
Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных.значений показателей теплообмена с данными экспериментальных исследований на полупромышленной печи.
Теоретическая значимость выполненных исследований заключается в следующем:
Разработана комплексная математическая модель расчета тепла-обмена в агрегатах факельно-барботажной плавки, позволяющая учесть взаимодействие процессов тепло- и массообиена между технологическими аонами установки и физико-химические особенности плавки.
Выявлены особенности тепловой работы печей факельно-барбо-гажного типа. Установлены параметры, требующие обязательного учета при расчете теплообмена в печах ФБП.
Экспериментально измерены локальные и интегральные показатели тепловой , аботы полупромышленной печи ФБП. Проведено исследование выгорания бесфлюсоБого сульфидного факела.
- б -
Полученные результаты в совокупности углубляют теоретические основы пирометаллургической переработки медного сульфидного, сырья В комбинированных' факельно-барботажных печах.
Практическая ценность работы и реализаиы полученных результатов состоит в следующем:
Разработанная математическая модель сопряженного теплообмена позволяет проводить детальные исследования с учетом особенностей конструкции агрегатов ФБР., схемы развития и выгорания сульфидного факела, тепло- и массообмёна между технологическими зонами, наличия гарнисажной футеровки и системы еэ охлаждения. Результаты моделирования использованы институтом "Гинцветмет".(г. Москва) при разработке регламента на рабочее проектирование и строительство, полупромышленной установки ФБП опытного свинцового завода (ОСЗ) г. Усть-Каменогорска, промышленных печей ФБП Алмалыкского ГМК и Иртышского медеплавильного завода Усть-Каменогорского комбината. Выработанные предложения по инженерному методу расчета (прогнозирующая модель теплового состояния факельно-барботажного агрегата) использованы Специальным конструкторским Бюро цветной металлургии (СКБЦМ) для оценки работоспособности - конструктивных элементов проектируемых печей ФБП. Ожидаемый годовой экономический эффект за счет снижения капитальных и текущих затрат при строительстве и эксплуатации промышленных печей Алмалыкского и Иртышского медеплавильных заводов, оцененный представителями Государственного проектного института цветной металлургии Типроцветмет", составляет 4і9800 тып. руб. (в ценах 1991 р.).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Научных семинарах кафедры "Инженерная теплофизика" Красноярской государственной академии цветных металлов и'золота (1991... 1995 гг.). на заседаниях лаборатории печей и топлива института "Гинцветмет" г. Москва (1989... 1994 гг.), на научно-технических конференциях и симпозиумах г. Красноярск (1990 г.), г.Тагекент (1991 г.). г. Суздаль (1991 і.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 статьи.
Автор защищает.:
1. Комплексная математическая модель: теплообмена в печах фа-кельно-барботажной плавки медного."сульфидного.сырья.
-
Выявленные закономерности процессов теплообмена в агрега-їаи автогенной плавки факельно-барботажного типа.
-
Предложения по рациональным параметрам тепловой работы и конструкции печей ФБП.
Структура и объем- работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка условных обозначений, библиографии и приложений. Основное содержание работы ^зложено на 124 страницах машинописного текста и включает 6 таблиц и 33 рисунка.
Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. Парецкому В.М. за научные консультации и предоставленные материалы.
