автор: Запарнюк М.Н.

Введение

В доменной печи реализуется принцип восстановление-плавление в противотоке оседающего технологического материала и восходящего газа в пределах одного шахтного агрегата. Положительной отличительной особенностью доменной печи является то, что в ней происходит теплообмен с высокой степенью завершенности, так как от нижней фурменной зоны газ от температуры 18002400С по мере своего продвижения вверх к колошнику охлаждается до уровня температуры 90300С . Энергетической базой доменной печи является металлургический кокс, который в свою очередь получен из коксующихся углей. То есть для функционирования доменной печи необходимо коксохимическое производство. Одновременно технология доменной плавки требует строго определенного содержания железа в шихте, которое составляет 6165% по массе. Превышение этой величины приводит к снижению прочностных свойств агломерата и окатышей с соответствующими последствиями для доменной плавки. Ввиду того, что происходит естественное и монотонное обеднение ископаемых руд, доменное производство сталкивается с еще одной проблемой – это увеличение энергетических затрат на обогащение руд. В настоящее время среднее содержание железа в руде составляет около 35% (в 1960 г. было более 45%). Необходимый процент железа получают из руды после её дробления, измельчения и последующего обогащения. Кроме того, здесь же происходят большие потери первоначальных рудных ресурсов, достигающие 30÷35% . Так как доменная печь не может работать на концентрате в виде мелкодисперсного порошка, то дальнейший процесс подготовки железосодержащих шихтовых материалов ведут по двум основным направлениям: производство агломерата и окатышей, то есть производят окускование концентрата. Это требование остается обязательным и для процессов получения губчатого и кричного железа во вращающихся и шахтных печах, в то же время внедоменные способы получения жидкого металла предполагают исключение из их технологического процесса стадии окускования (агломерат, окатыши, агломератыши) железных руд .

Многовариантность способов решения задачи извлечения железа из руд, как правило, основывается на принципах организации взаимодействия потоков масс и энергии, то есть это может быть противоток материалов и энергоносителя, кипящий слой и др., а также на применении различных первичных энергоресурсов, например угля, мазута, природного газа и других. Однако не обоснуется, по каким характеристикам сделан выбор в пользу того или иного первичного энергоресурса и теплотехнического принципа. В таких условиях возникает необходимость выбора оптимального первичного энергоресурса, например природного газа или угля, по минимуму видимого расхода топлива на процесс извлечения железа из руд. В классическом комплексе черной металлургии в качестве замещающих кокс топлив чаще всего используются менее дефицитные виды топлив – природный газ и угольная пыль (ПУТ). В настоящее время расход природного газа составляет 100÷120 м3 на тонну чугуна и варьируется в зависимости от экономических обстоятельств. Применение пылеугольного топлива нашло широкое распространение за рубежом, в основе которого лежит возможность использования энергетических видов углей. Практика работы доменных печей с вдуванием ПУТ в количестве 180÷190 кг на тонну чугуна показывает возможность снижения расхода кокса с 450 кг/т до 310÷350 кг на тонну чугуна. Таким образом, тенденции доменного производства, направленные на замену или вытеснение кокса из производственного процесса, в конечном итоге приведут к изменению технологической схемы. Доменная печь это одностадийный агрегат, который не может существовать без предварительных стадий подготовки сырья к плавке, которые усложняют технологический процесс. Требуется новое построение схемы реализации процесса извлечения железа из руд, для того чтобы свести к минимуму затраты первичных энергетических и минеральных природных ресурсов.

Бескоксовая металлургия

Так, наряду с совершенствованием коксодоменного способа получения железа, не прекращаются попытки создать эффективный способ производства непосредственно из руд жидкого металла без применения кокса. Возможность значительного ускорения реакций восстановления, протекающих при высоких температурах (1350 ºС и более), а также интенсификации тепло-масссобменна, и как следствие достижение высокой производительности восстановительных агрегатов, является при этом наиболее привлекательной и без значительных потерь железа. Наиболее перспективными в бескоксовой металлургии считаются процессы получения железа в жидком состоянии, то есть процессы с высокой удельной производительностью.Бескоксовая металлургия – направление, связанное с разработкой новых способов получения железа из руд, исключающих использование кокса. Суть их состоит в том, что обогащенная руда или концентрат восстанавливается в печи с помощью твердого топлива либо конвертированного газа – природного метана, преобразованного в смесь водорода и угарного газа (СО). Всего в мире методами бескоксовой металлургии было произведено в прошлом году, примерно, 65 млн. т стали.

Существуют три основных направления внедоменного получения металла:

твердофазное

жидкофазное

различные варианты их комбинирования

Жидкофазное восстановление железа - совокупность физико-химических процессов приводящих к формированию железоуглеродистых расплавов (чугуна) в результате восстановления оксидов железа, растворенных в шлаке.

Некоторые процессы жидкофазного извлечения железа:
Corex
Romelt
Hismelt, Dios
Электрокемикс

Продукция	Описание
сепарированная железная руда	обогащённая методом сепарации рассыпчатая руда
аглоруда	окускованная путем термической обработки
окатыши	сырая железосодержащая масса с добавлением флюсов, обычно, известняка; формуется в шарики диаметром около 1—2 см

• Список публикаций
  • 1.Запарнюк М.Н., Нешпоренко Е.Г., Картавцев С.В. ИНТЕНСИВНОЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМЕ РУДОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ // Энерго- и ресурсосбережение. Энергосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Екатеринбург: УрФУ, 2012. С.76-78.
    
    
  • 2.Запарнюк М.Н., Нешпоренко Е.Г. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СХЕМ ДВИЖЕНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ В ПРОЦЕССЕ ОБЖИГА СИДЕРИТА // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: материалы 14-й Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и специалистов/ под общ. ред. Е.Б. Агапитова. Магнитогорск: МГТУ, 2013. С.149-150.
    
    
  • 3.Запарнюк М.Н.,Ташкангузова А.А., Картавцев С.В. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Екатеринбург: УрФУ, 2013. С.208-209.
    
    
  4.Запарнюк М.Н., Мурзадеров А., Л.Х. Исянгильдина, Картавцев С.В.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ В КОМПЛЕКСЕ РУДОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: сборник статей по результатам: Всерос. науч.-техн. конф. студентов аспирантов и молодых ученых.Магнитогорск: МГТУ, 20-23 мая, 2014 г. Стр. 81-84
  
  5. Запарнюк М.Н., Нешпоренко Е.Г.РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ СИДЕРИТОВЫХ РУД НА ОСНОВЕ ГАЗОТУРБИННОГО ЦИКЛА.Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: сборник статей по результатам: Всерос. науч.-техн. конф. студентов аспирантов и молодых ученых.Магнитогорск: МГТУ, 20-23 мая, 2014 г. Стр. 121-124
  
  6. Запарнюк М.Н., Нешпоренко Е.Г. КОМБИНИРОВАННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ. Научно-технический производственный журнал «Наука и производство Урала» Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС» выпуск №10, 2014 г.
  
  7. Запарнюк М.Н., Нешпоренко Е.Г. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ РУДОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ. Электротехнические системы и комплексы: междунар. сб. науч. трудов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014 г.
  
  8. Запарнюк М.Н., Мурзадеров А.А.,Картавцев С.В. ПЕРЕРАБОТКА СИДЕРИТОВЫХ РУД С ИСПОЛЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ГТУ. Материалы докладов Двадцать первой международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика».Москва: Издательский дом МЭИ, 2014 г.
  
  9. Запарнюк М.Н., Нешпоренко Е.Г.ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ РУДОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА НА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРЕДПРИЯТИИ Материалы докладов Двадцать первой международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика».Москва: Издательский дом МЭИ, 2014 г.
  
  10.Запарнюк М.Н., Нешпоренко Е.Г.ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СИДЕРИТОВЫХ РУД Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Сборник материалов Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции с международным участием и выставки работ студентов, аспирантов и молодых ученых. Екатеринбург: УрФУ, 20114. С.94-98.
  
  

Сайт

Обратная связь