Структура энергетических потоков в реакционном пространстве руднотермической печи

• Автор: Козлов, Константин Борисович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 213 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ведение

Аналитический обзор

1.1.Моделирование реакционного пространства руднотермической

печи (РТП)

1.1.1. Особенности строения реакционного пространства РТП

1.1.2. Процессы, протекающие в углеродистой реакционной зоне РТП

1.1.3. Исследование физико-химических свойств подэлектродного пространства на действующих печах

1.1.4. Физическое моделирование реакционного пространства РТП

1.1.5. Проблемы математического моделирования реакционного пространства РТП

1 2.Физико-химические свойства гетерогенных шлаковых расплавов

1.2.1. Свойства гомогенных шлаковых расплавов
1.2.2. Свойства углеродистых материалов
1.2.3. Вязкость и удельная проводимость гетерогенных
шлаковых расплавов
1.3 Физико-химические свойства гетерогенных систем Т - Ж
1.3.1 Вязкость гетерогенных систем
1.3.2. Электропроводность гетерогенных систем
1.3.2.1. Матричные системы с изолированными включениями
1.3.2.2. Плотноупакованные матричные системы
1.3.2.3. Поляризационные явления в гетерогенных системах и их влияние на кинетику химических реакций
1.4. Выводы
1.5. Цели и задачи работы
Исследование электропроводности гетерогенных систем
2.1.Постановка задачи
2.2.Теоретический анализ гетерогенной системы Т - Ж в приближении активного сопротивления

2.3. Методика экспериментального исследования
2.3.1. Исследование твердых углеродистых материалов
2.3.1.1. Исследование электропроводности засылок углеродистых материалов
2.3.1.2. Исследование формы частиц углеродистых материалов
2.3.2. Исследование систем проводящий твердый материал -непроводящая жидкость
2.3.3. Исследование систем проводящий твердый материал -
проводящая жидкость
2.4.0бсуждение результатов исследования в приближении активного
сопротивления
Исследование реактивного сопротивления гетерогенных систем
3.1.Методика экспериментального исследования
3.1.1. Исследования на электролитических моделях
3.1.2. Исследование емкости гетерогенных расплавов
3.2.Результаты и обсуждение
Исследование особенностей протекания химических реакций в гетерогенных системах под действием переменного
электрического тока
4.1. Методика экспериментального исследования
4.2. Результаты и обсуждение
Влияние емкостной составляющей полного сопротивления на структуру энергетических потоков в
реакционном пространстве РТП
Выводы
Список использованных источников

Введение
Электротермические технологии с начала XX века успешно применяются для массового производства таких важных продуктов химической промышленности как элементарный фосфор, карбид кальция, искусственные абразивные материалы, ферросплавы, цветные металлы и др. Технология их получения в руднотермических печах (РТП) за последние несколько десяшов лет не претерпела существенных изменений. За этот период проведено значительное число работ, посвященных вопросам теории электротермического процесса, строения реакционного пространства РТП, исследованию физикохимических свойств компонентов реакционной среды, термодинамики и кинетики химических реакций, протекающих в реакционном объеме, разработке оптимальной конструкции элекгротехнологических агрегатов и сопутствующего оборудования. В настоящее время физико-химические основы производства основных продуктов химической электротермии считаются достаточно хорошо изученными и основное внимание исследователей различного уровня направлено на повышение эффективности работы уже действующих установок, повышение качества продукции в условиях экономии сырья и электроэнергии, решение экологических проблем. В связи с этим в последние годы на первый план выходят задачи автоматизирован! юге управления и оптимизации режимов работы РТП. Эш задачи ранее решали преимущественно на базе многочисленных статистических зависимостей, выявленных в процессе эксплуатации действующих печей. Возможности современных средств вычислительной техники позволяют реализовывать более сложные математические модели, построенные на основе глубокого анализа всего многообразия связей между параметрами сложного высокотемпературного химического процесса, сопровожд ающегося фазовыми переходами, тепло- и массопереносом, преоб-

ния. К системам такого рода можно отнести расплавы, содержащие включения достаточно крупных частиц углеродистого материала. Изучению вязкости таких систем посвящен ряд работ [89 - 92].
В работах [89 - 91] исследованию подвергались расплавы состава СаО -Si02 - MgO - А120з - FeO - MnO - К20 с различным количеством добавок коксовой мелочи, пыли тощих углей и сажи. Измерения проводились при помощи ротационного вискозиметра в процессе охлаждения от 1500 до 1250 °С. Отмечается, что добавка 0,5% пылеугольного топлива фракции - 0,1 мм повышает вязкость всех исследованных шлаков на 25 - 100%. При этом наблюдается смещение интервала кристаллизации расплава в область более высоких температур и его существенное сужение. Повышение концентрации твердой фазы вызывает рост вязкости при прочих равных условиях. Исследования, показывают ощутимое различие в степени влияния на вязкость добавок мелочи коксов, полученных с различных коксохимических заводов и существенно различающихся по зольности [91], что может быть связано с изменением вязкости матричной фазы при растворении в ней зольных примесей. В процессе исследования также обнаружено, что значительное влияние на уровень вязкости гетерогенного шлака оказывает грансостав угля. Данные, представленные в [89] позволяют утверждать, что вязкость существенно растет при снижении среднего размера твердых частиц. Так, вязкость расплава с добавкой 2% (масс.) угля фракции 4 - 7 мм при Т=1500 °С составляла 0,4 - 0,5 Па-с, а шлак с добавкой топлива фракции - 0,063 мм имеет вязкость 0,9 - 1 Па с при прочих равных