Исследование гидродинамики шлакоугольных суспензий и особенностей восстановления в них железа с целью совершенствования технологии процесса Ромелт

• Автор: Колесников, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Роль шлакоугольной суспензии в современных процессах жидкофазного восстановления

1.2. Анализ современных подходов к физическому моделированию

струйной продувки металлургических расплавов.

1.3. Анализ современных подходов к моделированию частиц в суспензиях.

1.4. Анализ современных исследований восстановления железа в

шлакоугольных суспензиях.

1.5. Задачи настоящего исследования
ГЛАВА 2. ВЫВОД СОВОКУПНОСТИ КРИТЕРИЕВ ПОДОБИЯ ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ШЛАКОУГОЛЬНОЙ СУСПЕН ЗИИ В ПРОЦЕССЕ РОМЕЛТ.
2.1. Разработка методики физического моделирования боковой струйной продувки в процессе Ромелт.
2.2. Разработка методики выбора модельных частиц при физическом моделировании шлакоугольной суспензии процесса Ромелт
2.2.1. Моделирование частиц взвеси
2.2.2. Моделирование крупных частиц в турбулентных суспен
ГЛАВА 3. ПАРАМЕТРЫ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВАННЫ ПЕЧИ РОМЕЛТ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
3.1. Параметры физической модели
3.2. Разработка конструкции экспериментальной установки и методики проведения экспериментов
3.2.1. Экспериментальная установка
3.2.2. Приготовление модельных частиц.
3.2.3. Отбор проб.
3.2.4. Анализ погрешности эксперимента
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ШЛАКОУГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕ ЛИ
4.1. Влияние на структуру суспензии расхода дутья, высоты ванны, крупности и общего содержания частиц в ванне
4.2. Влияние параметров гидродинамического режима ванны на эффективность вовлечения твердых частиц в барботажные столбы
4.3. Влияние диаметра фурм на структуру суспензии.
4.4. Моделирование влияния вязкости шлака на структуру суспензии
4.5. Структура суспензии при наличии на поверхности ванны сплошного слоя из твердых частиц.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА И КИНЕТИКИ ЖИДКОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ДИСПЕРСНЫМ ТВЕР
ДЫМ УГЛЕРОДОМ
5.1. Экспериментальная оценка эффективности жидкофазного восстановления железа твердым углеродом по одностадийной и двухстадийной схемам.
5.2. Кинетика жидкофазного восстановления железа дисперсным твердым углеродом
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


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 столбов. В зависимости от количества накопленного в ванне угля, его фракционного состава, а также от параметров продувки, геометрии ванны и физических свойств шлака, характер распределения частиц угля в ванне может сильно изменяться. Кроме того, эффективное замешивание угля может обеспечить безопасную работу печи при высоких насыщениях шлакоугольной суспензии без наступления технологически неприемлемого режима блокировки углем поверхности ванны, сопровождающегося резким ухудшением теплопередачи в ванну из 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 восстановления железа из пневматически перемешиваемого шлака дисперсным углеродом. Целью настоящего исследования являлось совершенствование технологии процесса жидкофазного восстановления железа Ромелт на основе физического моделирования гидродинамики и изучения особенностей восстановления железа в шлакоугольных суспензиях. Ромелт. Ромелт. Практическая значимость. Разработанные на основе результатов проведенных исследований практические рекомендации по повышению производительности процесса Ромелт, по рациональным фракционному составу угля, содержанию угля в шлаковой ванне и вязкости шлака, используются при проектировании печей Ромелт и составлении технологических инструкций по ведению процесса на установках Ромелт. Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечена, тем, что основные данные получены с использованием современных методик постановки и проведения экспериментов, обработки результатов, физикохимических методов анализа, методов математического моделирования, согласованностью результатов физического моделирования с экспериментальными данными, полученными в прямых экспериментах на печи Ромелт. Погрешность измерений не превышала . Уровень надежности полученных экспериментальных данных 0,. 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 кинетики 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. Пенза на Международной научнопрактической конференции Прогрессивные технологии развития, г. Тамбов на Второй Всероссийской конференции молодых специалистов Металлургия XXI века, г. Москва на III Международной научнопрактической конференции Металлургическая теплотехника история, современное состояние, будущее. К столетию со дня рождения М. Москва, на 2й Международной Научнопрактической конференции Составляющие научнотехнического прогресса, г. Тамбов. Публикации. По результатам работы опубликовано 2 статьи и 5 докладов в сборниках трудов научных конференций. Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики, списка условных обозначений, введения, шести глав, заключения и изложена на 7 страницах. Диссертация содержит рисунка и 1 таблицу. Список литературных источников включает 3 наименования. Г средний радиус струи в идеализированной схеме донной продувки по Д. О п оверхностное натяжение, Нм в краевой угол, град. Мш. Р объемное содержание частиц в суспензии, доли ед. С массовое содержание частиц в суспензии, доли ед. Фруда для ковша ванны впервые введено Д. ХЧС критерий Рейнольдса струи по Д. Рж пуз.