Разработка научных основ и агрегата для получения железосодержащего металлургического сырья из техногенных отходов

• Автор: Подковыркин, Евгений Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.16.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Введение.

1.Состояние вопроса и постановка задач

1.1 Анализ современного состояния переработки железосодержащих техногенных отходов на предприятиях черной металлургии.

1.2 Анализ работы агрегатов для обжига дисперсных

материалов

1.3 Основные закономерности циклонного процесса.

1.4 Выбор конструкции агрегат для тепловой обработки

дисперсных материалов.

Задачи исследования.

2. Экспериментальное исследование технологических процессов в циклонном агрегате

2.1 Экспериментальная установка и методика исследований

2.2 Определение показателей движения материала в установке.
2.3 Экспериментальное исследование процесса теплообмена в роторновихревом агрегате.
2.4 Тепломассообмен в движущемся слое материала.
Выводы
3. Исследование процесса тепловой обработки железосодержащих техногенных отходов.
3.1 Экспериментальное исследование процесса переработки прокатной окалины.
3.2 Экспериментальное исследование процесса переработки стружки серого чугуна.
3.3 Расчет тепловой схемы промышленной установки
Выводы
4. Промышленное внедрение агрегатов для тепловой обработки железосодержащих техногенных материалов.
4.1 Опытнопромышленное опробование роторновихревого
агрегата
4.2 Установка для переработки прокатной окалины.
4.3 Установка для переработки чугунной стружки
4.4 Использование подготовленных к переработке в металлургическое сырье железосодержащих материалов
4.4.1 Исследование использования прокатной окалины
4.4.2 Исследование использования стружки серого чугуна.
4.5 Экономическая и экологическая оценка эффективности технологии переработки железосодержащих техногенных
отходов.
4.5.1 Оценка затрат на производство и дохода от
реализации прокатной окалины
4.5.2 Оценка затрат на производство и дохода от
реализации стружки серого чугуна
Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение 1 Акт промышленного внедрения установки огневого
обезвреживания замасленной стружки
Приложение 2 Акт приемки законченною строительством объекта приемочной комиссий.
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
Обозначения
а коэффициент температуропроводности, мс
Ь удельный расход природного газа, м3кг с теплоемкость, кДжм3 К, кДжкгК с1 диаметр, мкм, мм, м показатель степени
Ь содержание твердой фазы в материале, кгкг к коэффициент поправочный
1 эффективная длина луча, м
т содержание масла в окалине, кгкг
п число оборотов, обсек
ц удельная теплота, кДжкг, кДжм
ш плотность теплового потока к шару, Втм
г радиус, м
X температура, С и скорость истечения газа, мс
у содержание влаги в материале, кгкг а коэффициент расхода воздуха
Ос коэффициент теплоотдачи суммарный, Втм2К ак коэффициент теплоотдачи конвекцией, Втм2К ал коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, Втм2К
3 угол наклона реактора, град у плотность насыпная материала, кгм3 е степень черноты
О коэффициент заполнения барабана т время, с, мин п число Пи
Ф коэффициент истечения
X. коэффициент теплопроводности, ВтмК
коэффициент сопротивления
V коэффициент кинематической вязкости, м2с
А изменение параметра
В расход природного газа, м с, м ч
Со коэффициент излучения черного тела, Втм2 К
диаметр реактора, м, мм
К коэффициент сохранения скорости
Г, длина, м
площадь поверхности, м
М масса, кг
производительность, кгсек
Р давление, Па
количество теплоты, кВт
радиус, мм, м
поверхность теплообмена, м2 Т температура, К
V расход газов, м 7с, м3ч
V0 теоретическое количество продуктов сгорания, м3м
скорость, мс
, i, АЦ, , 3 и т.д. концентрация этих оксидов, СО, С, Н, , 2,2 концентрация этих газов, .
Числа подобия
i число Био
число Фурье
число Нусссльта
число Рейнольдса.
Сокращения
СинТЗ Синарский трубный завод
Г7НТЗ Первоуральский новотрубный завод
ПДК предельно допустимая концентрация
У У МО установка утилизации маслосодержащих отходов. Индексы в влага вз воздух
вх на входе вр вращение г газ
гп готовый продукт
исх исходный
и интенсивный
ив испарение влаги
им испарение масла
к камера
каж кажущийся
кс камера сгорания
м материал
мс масло
н нагрев
п поверхность
пл плавление
пм пары масла
пр природный газ
ит потери тепла
по парообразование
пс подсосы
пу пылеунос
р реактор
с скорость
см срсднемассовая
ср средний
т теплоноситель
то тепловая обработка
ух уходящий
ш шар
ч частица.
Введение
Актуальность


Однако даже максимально достигнутое время пребывания материала в крупнотоннажных агрегатах 0,0, сек во многих случаях не позволяет осуществить технологический процесс, особенно связанный с протеканием эндотермических реакций . Для получения качественного сырья для шихты, используемой в доменном и сталеплавильном переделах необходима разработка технологии и афегата для тепловой обработки железосодержащих техногенных материалов, сочетающего высокую экономичность и экологичность процесса с широкими возможностями переработки железосодержащих отходов. Экологоэкономический анализ тепловой обработки дисперсных материалов показывает, что перспективным является процесс, реализуемый по аналогии с циклонной печью с организацией противоточного движения материала и теплоносителя . Цель работы научное обоснование способа получения качественною железосодержащего металлургического сырья, создание, внедрение энерго и ресурсосберегающей технологии и агрегата для тепловой обработки техногенных отходов. Методы физического моделирования тепло и массообменных процессов на экспериментальной установке для установления характеристик теплообмена в зависимости от технологических требований. Методы математического моделирования тепло и массообменных процессов для получения расчетных зависимостей для. Описан механизм роторновихревого движения материала, раскрывающий особенности тепло и массообменных процессов при тепловой обработке техногенных отходов. Установлена зависимость коэффициента теплоотдачи конвекцией от скорости ввода потока теплоносителя, диаметра реактора и теплофизических характеристик теплоносителя. Установлены закономерности, позволяющие определить время перемещения дисперсного материала от входа до выхода из реактора при роторновихревом движении в зависимости от угла наклона реактора, числа оборотов ротора и фракционного состава материала. Получены данные по пиролизу нефтепродуктов дымовыми газами, которые легли в основу создания тепловой и агрегатной схем промышленных установок. Создана тепловая схема и реализованы тепловые режимы работы роторновихревой установки с использованием тепла от сжигания масел для получения качественного железосодержащего металлургического сырья. ОАО Синарский трубный завод г. КаменскУральский производительностью 0,6 тч. Установка принята в эксплуатацию в июне г. ООО СпецсплавМ в г. Лысьва. Производительность установки по исходному материалу 2 тч. Установка эксплуатируется с апреля г. Экономическая эффективность в ценах г. Окупаемость капитальных вложений около года. Экономическая эффективность в ценах г. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на международной научнопрактической конференции Топливнометаллургический комплекс АИН им. А.М. Прохорова, г. Екатеринбург, г. Проблемы экологии и рационального природопользования стран АТЭС и пути их решения НИТУ МИСиС, г. Москва, г. По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 5 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК, и 3 патента РФ на изобретения. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, заключения, библиографического списка из 0 наименований. Материал изложен на 4 страницах машинописного текста, включает рисунков и таблиц. Работа выполнена в лаборатории Обжиг рудных и нерудных материалов и технологическое использование твердого топлива ОАО Научноисследовательский институт металлургической теплотехники и на кафедре Теплофизика и информатика в металлургии в ФГАОУ ВПО УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина в рамках федеральной целевой программы Научные и научнопедагогические кадры инновационной России по теме Проведение научных исследований коллективами научнообразовательных центров в области металлургических технологий, государственный контракт . Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам лаборатории Обжиг рудных и нерудных материалов и технологическое использование твердого топлива под руководством заведующего лабораторией, к. Жукова Ю. С., сотрудникам лаборатории Сжигания жидкого топлива под руководством заведующего лабораторией, к.