Применение отходов производства вторичного алюминия при получении глиноземистых шлаков доменной плавкой бокситов

• Автор: Махоткина, Елена Станиславовна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Содержание

Глава 1. Общее состояние вопроса

1.1. Исходное сырье для глиноземистых шлаков

1.2. Минералогический и химический состав боксита

1.3. Основные свойства глиноземистого цемента и способы его получения

1.4. Свойства, качества и химико-минералогический состав доменных глиноземистых шлака цемента

1.5. Шлаковые цементы

1.6. Получение глиноземистых шлаков способом доменной

плавки бокситов

1.7. Боксит как промышленное сырье и способы замены боксита

1.8. Отходы при производстве вторичных алюминиевых сплавов

и использование их в промышленности
1.9. Краткий обзор существующих математических моделей
1.10. Применение пылеугольных материалов
1.11. Выводы и задачи работы
Глава 2. Изучение поведения отходов производства вторичного алюминия (ОПВА) в пирометаллургических процессах
2.1. Термогравиметрические исследования
2.2. Изучение влияния атмосферы печи на процесс удаления
хлоридов из ОПВА
Глава 3. Математическая модель получения высокоглиноземистых шлаков способом доменной плавки бокситов с использованием ОПВА
3.1. Основные допущения и формулы
3.2. Расчет количества продуктов, образующихся из лома
3.3. Расчет количества продуктов, образующихся из ОПВА
3.4. Предварительный расчет массы чугуна
3.5. Расчет массы боксита
3.6. Расчет массы известняка
3.7. Расчет массы медного шлака
3.8. Расчет массы углерода, необходимой для восстановления из шлака кремния и титана
3.9. Расчет массы углерода на науглероживание чугуна
3.10. Предварительный расчет массы шлака
3.11. Расчет теплового баланса
3.12. Расчет удельного расхода кокса
3.13. Расчет расхода воздуха
3.14. Расчет распределения серы по продуктам плавки
3.15. Расчет массы шлака
3.16. Расчет массы чугуна
3.17. Расчет массы и состава колошниковых газов
3.18. Материальный баланс плавки
Глава 4. Численное моделирование получения глиноземистых
шлаков способом доменной плавки
Глава 5. Условия и результаты промышленного эксперимента
5.1. Расчет технико-экономической эффективности применения ОПВА
5.2. Поведение компонентов ОПВА в условиях промышленного эксперимента
5.3. Расчет технико-экономической эффективности применения ОПВА
при получении глиноземистых шлаков доменным способом
5.4. Расчет экономии кокса
5.5. Расчет экономического эффекта от использования ОПВА
Общие выводы
Библиографический список

ГЛАВА 1. ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Исходное сырье для глиноземистых шлаков
Доменные глиноземистые шлаки с высоким содержанием АЬОз (около 50%) соответствуют требованиям, предъявляемым к гидравлическим вяжущим, поэтому они используются в качестве глиноземистого цемента или (с соответствующими добавками) сырья для его производства. В ряде стран глиноземистый цемент называют алюминатным или бокситным [1].
Важнейшим глиноземсодержащим сырьевым компонентом в производстве глиноземистого шлака (цемента)'являются бокситы — алюминиевые руды, состоящие из коллоидных минеральных частиц. Бокситы встречаются на Земле в большом количестве, однако, распределены, географически неравномерно. Общие запасы бокситов оцениваются в 70 млрд.т. Около 80% запасов приходится на приэкваториальные страны: Австралию (4,6 млрд. т.), Гвинею (3,5 млрд. т.), Камерун, Ямайку и Бразилию (по 2 млрд. т.) при содержании А1203 35-52%. Годовая добыча бокситов в мире и в России в конце XX в. составляла 106 и 4 млн. т соответственно. Несмотря на некоторое падение производства в 90-х годах, Россия остается заметным производителем бокситов в мире [2-7]. 95% валового объема бокситов перерабатывается в глинозем с последующим получением металлического алюминия, и только 5% их объема используют для производства электрокорунда, высокоглиноземистых огнеупоров,. глиноземистого цемента, синтетических шлаков и продуктов химической промышленности.
Месторождения бокситов делят на две большие группы: латеритовые и карстовые. Латеритовые бокситы образуются на месте основных пород как результат процесса выветривания алюмосиликатных пород. Около 80% мировых запасов бокситов - латеритовые. Карстовые бокситы заполняют углубления в карстовых породах. Они образовались в результате многократного перепласто-вания исходного латеритного материала и протекания процессов на карстовой основе. Цвет боксита от коричнево-красного (от наличия в нем оксидов железа) до желтого, желто-зеленого, реже фиолетового и серого цветов (серый цвет

- за последние 20 лет технология освоена в доменных цехах более чем в 25 развитых странах мира; с его использованием в 2000 г. получено около половины годовой выплавки чугуна (примерно 300 млн. т);
- расход ПУТ на 1т чугуна достиг 170-290 кг, доля замены им кокса - 35-50%, при этом в некоторых странах ведутся работы по увеличению доли замены кокса ПУТ до 60-70%;
- практически все новые или реконструированные доменные печи за последние 20 лет за рубежом строились в комплексе с современными установками: Испания^ Бразилия, Ю. Корея, Турция и др.;
- применение ПУТ обеспечивает снижение себестоимости чугуна на 3-8%, возможность оперативного управления температурным состоянием горна;
- улучшение экологической обстановки за счет сокращения коксохимического производства[149-152].
Практика применения пылеугольного топлива показала, что дальнейшее совершенствование технологии его использования требует не только снижения степени измельчения, но и регулирования температуры фурменных очагов путем распределения вдуваемого топлива по фурмам [153-156].
Длительный период освоения технологии доменной плавки с применением ПУТ объясняется существовавшей в России тенденцией ориентироваться на дешевый природный газ и необходимостью разработки сложного и дорогостоящего оборудования для обработки и вдувания ПУТ. Существенное увеличение стоимости кокса и природного газа, сокращение запасов коксующихся углей и все возрастающие требования по охране окружающей среды ставят вопрос о необходимости внедрения технологии вдувания ПУТ в доменные печи на предприятиях России. На Урале системы вдувания ПУТ в горн доменной печи предлагает Компания ЗАО «Калугин» (KALUGIN JSC) - крупнейшее в России и одно из ведущих в мире специализированное предприятие по воздухонагревателям для доменных печей (г. Екатеринбург, ул. Мира,33).
Реализация предложенного способа использования ОПВА в качестве частичной замены боксита зависит от технико-экономического состояния пред-