>>

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы определяется нарастающей потребностью промышленности в технологии бескоксового производства чугуна из руд и железосодержащих отходов. В последние десятилетия в ведущих индустриальных странах мира ак- 1нвно разрабатываются такие процессы нового поколения, главной особенностью которых япляется проведение интенсивной плавки в высокотемпературных реакторах с шлакоутольной суспензией.

которую продувают кислородсодержащим дутьем.

Единственным одностадийным процессом получения железа, успешно испытанным в промышленном масштабе, является процесс Ромелт (Россия). Эта техно- .Ю1 ия была разработана в Московском институте стали и сплавов (МИСиС) научным коллективом под руководством проф. В. А. Ромениа. Процесс был запатентован в 13 странах, проданы лицензии ряду фирм в США, Японии. Индии. В настоящее время ГП ВО '"Тяжпромэкспорт" в сотрудничестве с МИСиС осуществляет комплекс работ но сооружению первого в мире завода но производству ч\1\на процессом Ромелт (первая очередь 200 тыс. тонн чугуна в год) в Союзе Мьянма. Вед\1ся переговоры о строительстве !аких заводов в России и Индии. Основной реакционной зоной процесса Ромелт являйся шлаковая ванна, продуваемая через систему боковых горизонтальных фурм кислородсодержащим ду i ь- ем. В шлаковую ванну непрерывно подают окисленное железосодержащее сырье и уголь. В областях прохода з шлаке струй реагирующего дутья (барботажных столбах! реализуются преимущественно окислительные условия, а в остальном объеме шлакоушльной суспензии - восстановительные. Частицы угля захватываются в контуры циркуляции шлака, генерируемые действием барботажных столбов и замешиваются в объем ванны. За время своего существования в шлаке частицы угля участвуют как в процессах восстановления железа из шлака, так и в процессах горения и газификации в зонах барботажных сголбов. В зависимости от количества накопленной) в ванне утля, его фракционною состава, а также от параметров продувки, геометрии ванны и физических свойств шлака, характер распределения частиц утля в ванне может сильно изменяться. Эффективность замешивания частиц угля в объем ванны, в свою очередь, влияет на характер вовлечения частиц утля в барботажные сголбы и восстановительную работу угля. Кроме того, эффективное замешивание угля может обеспечить безопасную работу печи при высоких насыщениях шлакоугольной суспензии без наступления технологически неприемлемого режима блокировки \глем поверхности ванны, сопровождающегося резким ухудшением теплопередачи в ванну и i зоны дожигания. Решение данной проблемы позволит вести восстановительную плавку при больших концентрациях угля, что обеспечит повышение производительности печи.

Дальнейшее совершенствование процесса Ромелт и расширение области его применения невозможно без выявления влияния на структуру шлакоугольной суспензии гидродинамического режима ванны, исследования механизма и кинетики восаановления железа из пневматически перемешиваемого шлака дисперсным углеродом.

Целью настоящего исследования являлось совершенствование технолотнн процесса жидкофазного восстановления железа Ромелт на основе физического моделирования гидродинамики и изучения особенностей восстановления железа в шлакоугольных суспензиях.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены сле-дующие задачи:

разработать методик)' и создать экспериментальную установку д.тя холодного физического моделирования гидродинамики шлакоугольной суспензии процесса Ромелт:

изучить на физической модели закономерности замешивания угольных частиц в обьем ванны при варьировании параметров продувки, выссны ванны, физических свойств жидкости, фракционного состава модельных частиц и их общего содержания в ванне;

изучить на физической модели закономерности наступления режима блокировки поверхности ванны сплошным слоем из угольных частиц;

экспериментально щучить эффективность основных схем жидкофазного вос-становления железа;

разработать методику формально-кинетического анализа постановления железа в шлакоугольнои суспензии;

исследовать зависимость кажущейся константы скорое iи восстановления железа в шлакоутольной суспензии от размеров частиц восстановителя, температуры и интенсивности перемешивания расплава;

разработать рекомендации по совершенствованию а-хнологии процесса Ромел г.

Автором выносятся на защшу:

мегадика холодного физического моделирования гидродинамики шлакоутольной суспензии процесса Ромелт;

результаты физического моделирования шлакоугольнои суспензии процесса Ромелт;

результаты экспериментального сопоставления эффективности восстановления железа при прямом контакте шлака с фафитом и через газовую фазу;

методика формально-кинетического анализа жидкофазного восстановления железа в шлакоутольных суспензиях и результаты экспериментального исследования

рекомендации по совершенствованию технологии процесса Ромелт.

Научная новизна работы заключается в следующем:

на основе совершенствования гидродинамического режима шлакоугольнои суспензии разработаны рекомендации но повышению производительности процесса Ромелт;

разработана методика обеспечения динамического подобия при холодном физическом моделировании струнной боковой продувки шлаковой ванны печи Ромелт;

определены условия подобия для частиц угольной взвеси в турбулентном шлаковом расплаве:

определены условия подобия для крупных чаешц утля при большой неоднородности их распределения по высоте турбулентной жидкой ванны;

разработаны физическая модель и методика экспериментального исследования структу ры барботируемоП суспензии;

установлена зависимость эффективности замешивания частиц в объем ванны и в барботажные столбы от изменения расхода дутья, диаметра фурм, высоты ванны над фурмами, общего количества частиц в ванне, их фракционного состава, вязкости жидкости:

усыновлены закономерности наступления режима блокировки поверхности ванны сплошным слоем из угольных частиц;

экспериментально подтверждена определяющая роль в восстановлении железа в шлакоугольных суспензиях схемы прямого восстановления в одну стадию;

разработана методика формально-кинетической оценки скорости жидкофазного восаановления железа в шлакоугольных суспензиях;

установлена зависимость конскшты скорости восстановления железа в шлакоугольных суспензиях от изменения фракционной) состава восстановителя, температуры и интенсивности перемешивания расплава.

Практическая значимость. Разработанные на основе результатов проведенных исследований практические рекомендации по повышению производительности процесса Ромелт. но рациональным фракционному состав) угля, содержанию угля в шлаковой ванне и вязкости шлака, используются при проектировании печей Ромелт и составлении технолот ичсских инструкции по ведению процесса на установках Ромелт.

Достоверность и обоснованное!ь резульгаюв работы обеспечена, тем. что основные данные получены с использованием современных методик постановки и проведения экспериментов, обработки результатов, физико-химических методов анализа, методов матемашческого моделирования, согласованное 1ыо результатов физического моделирования с экспериментальными данными, полученными в прямых экспериментах на печи Ромелт. Погрешность измерений не превышала 15 %. Уровень надежности полученных экспериментальных данных 0.95.

Личный вклад соискателя. Диссертантом разработана конструкция и изготовлена физическая модель печи Ромелт, разработана методика и проведены исследования структуры шлакоугольной суспензии в печи Ромелт на физической модели. Разработана методика и выполнены исследования механизма и киношки восстановления железа дисперсным углеродом из шлакового расплава.

Основные положения и научные результаты диссертационной работы, а также положения, выносимые на защиту, разработаны и получены лично диссертантом, или с его непосредственным участием.

Разработаны практические рекомендации по совершенствованию технологии процесса Ромелт на основе результатов выполненных исследований.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на VI Между народной научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах»,

г. Пенза; на Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии развития», 2005 г. Тамбов: на Второй Всероссийской конференции молодых специалистов «Металлургия XXI века», 2006 г. Москва; на III Международной научно-практической конференции «Металлургическая теплотехника: история, современное сос гояние, будущее. К столешю со дня рождения М. А. Глинкова»

г.. Москва, на 2-й Международной Научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса», 2006 г., Тамбов.

Публикации. По результатам работы опубликовано 2 статьи и 5 докладов в сборниках трудов научных конференций.

Структу ра и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики, списка условных обозначений, введения, шести глав, заключения и изложена на 167 сфаницах. Диссертация содержит 44 рисунка и 1 таблицу. Список литературных источников включает 103 наименования.

| >>
Источник: КОЛЕСНИКОВ ЮРИЙ СЕРГЕЕВИЧ. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ШЛАКОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ В НИХ ЖЕЛЕЗА С ЦЕЛЬЮ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ. 2006

Еще по теме ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ:

  1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  4. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  6. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  7.        ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  8. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  9. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  10. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ