Разработка энергоресурсосберегающей схемы процесса извлечения железа из руд и метода обеспечения ее предельных энергетических характеристик

• Автор: Нешпоренко, Евгений Григорьевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Введение
Глава 1. Энергетика и ресурсопотребление высокотемпературных жидкофазных процессов извлечения железа из руд
1.1. Оценка энергетической эффективности процессов жидкофазного извлечения железа из руд.

1.2. Применение природных энергоносителей в жидкофазных

процессах извлечения железа из руд

1.3. Потери теплоты через ограждения в тепловых балансах

реакторов

1.4. Постановка цели и задач исследования.

1.5. Методы решения поставленных задач

Глава 2. Разработка тепловой схемы процесса извлечения железа из

руд с максимальным энергетическим эффектом.

2.1. Уровень потребления природных ресурсов в современном аглококсодоменном комплексе.
2.2. Физическая и математическая модели взаимодействия энергоносителя вида СНзА с расплавом оксида железа
2.3. Анализ энергетических характеристик трехкомпонентных источников энергии в процессе восстановления железа.
2.4. Разработка термодинамически идеальной тепловой схемы
процесса жидкофазною извлечения из руд
2.5. Определение потенциала резерва интенсивного
энергосбережения.
Выводы.
Глава 3. Повышение энергетической эффективности ограждения реактора, содержащего расплав.
3.1. Влияние тепловых потерь в окружающую среду через
ограждения на резерв энергосбережения тепловой схемы.
3.2. Возможность снижения абсолютного значения тепловых потерь
через ограждения реактора
3.3. Физическая модель регенерации потока теплоты, теряемого
через ограждения установок, работающих на расплавных системах
3.4. Исследование догарниссажного режима регенерации теплоты, теряющейся через ограждение математическая модель
3.5. Результаты вычислительного эксперимента
Глава 4. Экспериментальное исследование гарниссажного режима регенерации теплоты
4.1. Описание экспериментальной установки холодного моделирования
4.2. Планирование факторного эксперимента.
4.3. Методика проведения экспериментов на холодной модели и обработка результатов
4.4. Результаты лабораторного эксперимента на модели
4.5. Определение безразмерных комплексов процесса.
4.6. Прогноз работы ограждения в гарниссажном режиме при
высоких температурах
4.7. Результаты высокотемпературного эксперимента.
Глава 5. Применение энергетически эффективной схемы и перфорированного ограждения в действующих промышленных комплексах
5.1. Применение природного газа для переработки конвертерных шлаков.
5.2. Принципиальная конструкционная схема реактора жидкофазного восстановления железа с применением
перфорированного ограждения
5.3. Возможные направления применения перфорированного
ограждения в промышленных установках.
Выводы.
Заключение
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Восстановителями могут служить нагретые газы, обычно смеси оксида углерода и водорода, а также различные виды жидкого и твердого топлива. Использование газа при восстановлении позволяет получать более чистый продукт по сравнению с энергетическими углями, так как он не вносит золу и его при необходимости можно легко очистить. Перспективными в. Способы, использующие жидкофазное восстановление, в которых восстановителями могут служить как энергетические угли, так и восстановительные газы, получили в литературе название восстановительная плавка 6, , , . Построены и в настоящее время для получения железа в жидком состоянии строятся опытнопромышленные установки и промышленные цеха с применением различных технологических схем и конструкций . Ярким примером таких конструкций являются эксплуатация установок Согех и установок Ромелт 8. Также проведен анализ их тепловых схем с оценкой энергомкости получаемого продукта. Способы получения жидкого железа, основанные на использовании для этих целей углей, разрабатывались для получения чугуна сначала в электрических и вращающихся печах, а затем в специальных агрегатах и конверторах. Изначально эти способы предназначались для одноступенчатогополучения жидкой стали или чугуна полупродукта Использовали вдувание порошкообразных материалов железной руды и угля и кислорода. Однако не удавалось приемлемо для промышленных масштабов решить вопросы, в первую очередь, по энергомкости получаемого продукта, по уровню производительности агрегатов и стойкости их огнеупорной футеровки в условиях высоких температур. В схеме работы данной установки предусмотрена работа как на чистой руде, окатышах и агломерате, так и на их смеси. В качестве основного восстановителя применяется коксовый отсев коксовая мелочь, полукокс, газовый уголь. Работа установки Электрокемикс, построенная по типу вращающаяся печьэлектропечь, сопровождается высокими удельными затратами электроэнергии на плавление шихты. Для переработки окатышей, восстановленных предварительно на во вращающейся печи и поступающих в электропечь. С, требуется 0 кг углерода и электроэнергии 5 кВт ч на тонну продукта. Если учесть, что углерод получен из коксовой мелочи с содержанием углерода , то видимый расход восстановителя составит 6 кгт чугуна, что сравнимо с показателями доменной плавки, но расход электроэнергии сводит к минимуму все преимущества способа Электрокемикс. Итого потери тепла могут достигать , при этом не указываются пути понижения этих потерь, и достижения энергоресурсосберегающего эффекта. До го года промышленное применение получили только два способа получения жидкого чугуна с использованием электропечи, это Электрокемикс и ДЛМ. Процесс ДЛМ был принят в разработку в году в США и к году принято решение о строительстве первой промышленной установки, которая была введена в эксплуатацию в году. Сущность процесса ДЛМ заключается в непрерывном нагреве и частичном восстановлении рудофлюсотопливных окатышей в конвейерной печи с последующим довосстановлением и плавлением их в руднотермической электропечи , . Б тепловой схеме процесса наиболее эффективно используется энергоноситель на предварительной стадии подготовки шихты в конвейерной печи. На установке ДЛМ производительностью 0 т чугуна в сутки для извлечения 1 тонны железа расходуется 1,,9 т руды, 0,,9 т угля, 0,,6 т флюса и 0 кВт ч электроэнергии, что составляет примерно 0 кг у. Использование вращающейся печи для получения жидкого металла из руды привело к разработке промышленных процессов Бассе г. Штюрцельберг г. Азинкур . Принципиальные схемы этих процессов во многом схожи скатываясь вниз, железорудный материал нагревается, частично восстанавливается, в нижней части печи происходит плавление и довосстановление железа. Применение вращающихся печей позволило осуществить предварительный нагрев руды и обжиг известняка отходящими из восстановительного агрегата газами. Для получения одной тонны чугуна по способу Бассе расходуется около кг железорудного материала с содержанием , в качестве основного восстановителя 0 кг коксовой мелочи, 5 кг известняка и 0 кг мазута для обеспечения тепловой энергией.