автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Разработка энергоресурсосберегающей схемы процесса извлечения железа из руд и способа регенерации тепловых потерь через ограждения

На правах рукописи

НЕШПОРЕНКО ЕВГЕНИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СХЕМЫ ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ РУД И СПОСОБА РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЯ

Специальность 05.14.04. - "Промышленная теплоэнергетика"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I

Москва, 2006 г.

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" на кафедре ТиЭС (Теплотехнических и энергетических систем)

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Картавцев Сергей Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Крейнин Ефим Вульфович;

кандидат технических наук, профессор Морозов Игорь Петрович

Ведущее предприятие:

ОАО "Магнитогорский ГИПРОМЕЗ'

Защита состоится " / ^ " 2006 г. в /5~ на заседании диссер-

тационного совета Д 212.157.10 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная улица, д.17, аудитория Г-406.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная улица, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ Автореферат разослан "/¿^ "

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.157.10

Кандидат технических наук, доцент

С.К. Попов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Задачи рационального использования минеральных и энергетических ресурсов в настоящее время наиболее значимы при производстве конечной продукции. Особенно это актуально для теплотехнологическо-го комплекса черной металлургии, который является одним из крупнейших потребителей первичных природных ресурсов, большее количество которых расходуется в его части извлечения железа из руд.

В "классическом" металлургическом комплексе, основанном на базе агло-коксодоменной (АКД) технологии, по известным данным, энергетические затраты на получение чугуна достигают 1000-4200 кг у.т./т., что в 4-5 раз превышает достаточный уровень. Образуется значительное количество отходов в виде хвостов обогащения, а это в свою очередь указывает на низкую эффективность использования ресурсов.

В настоящее время в черной металлургии наиболее перспективным направлением считается жидкофазное восстановление железа из руд с получением металла-полупродукта (М-П). Отличительной чертой таких процессов является возможность вывода из технологической цепочки получения чугуна стадий обогащения руд и коксования углей, а также высокая удельная производительность реактора. Однако не обосновывается, какой должна быть энергетическая база данного процесса.

Значительная интенсивность процесса жидкофазного получения М-П приводит к необходимости применения принудительного охлаждения футеровки, при этом увеличиваются тепловые потери через ограждения, достигая 20-^-25 % в тепловом балансе агрегата. Это вызывает резкий рост расхода первичного энергоресурса (энергетического угля) на процесс.

Анализ работ, посвященных процессам извлечения железа из руд, совершенствованию тепловой работы реакторов, показал, что вопросам эффективного использования минеральных ресурсов посвящено большое количество работ, однако эффективному использованию первичных энергетических ресурсов (уголь, природный газ) и особенно снижению тепловых потерь через ограждения уделяется внимания значительно меньше.

Таким образом, разработка тепловой схемы процесса извлечения железа из руд, решающая вопросы рационального использования минеральных ресурсов и основанная на энергоэффективном обороте тепловой энергии, является актуальной. Актуальной является и задача снижения тепловых потерь через ограждение реактора, содержащего расплавную систему.

Цель и задачи исследования. В данной работе ставятся две главные цели: первая — разработать тепловую схему процесса извлечения железа из руд, отвечающую минимальному потреблению первичных минеральных ресурсов и реализованную на минимальном энергетическом уровне; вторая - исследование возможности снижения тепловых потерь реактора, содержащего расплав, и определение параметров надежной работы нижней дутьевой решетки реактора.

Для достижения поставленных целей в диссертационной работе последо-

вательно решены следующие задачи:

• Определен расчетом и зафиксирован уровень потребления первичных ресурсов как минеральных, так и энергетических, в действующем металлургическом комплексе извлечения железа из руд;

• проведен сравнительный анализ энергетических характеристик природного газа и углей в условиях восстановительной плавки железа при 1600 °С, выбрана энергетическая база для данного процесса;

• разработана энергоэффективная тепловая схема процесса жидкофазно-го извлечения железа (М-П, 2 % С) из руд в термодинамически идеальных условиях;

• произведено сравнение характеристик схем и определен резерв интенсивного энергосбережения;

• на вычислительном эксперименте исследована возможность снижения тепловых потерь через ограждения, работающие в догарниссажном режиме;

• исследована возможность снижения тепловых потерь через ограждение, работающего в гарниссажном режиме на физическом эксперименте;

• сделаны рекомендации по применению результатов работы как для действующего металлургического комплекса и входящих в него отдельных агрегатов, так и для разработки новых энергетически эффективных реакторов извлечения железа из руд.

Методы исследований. Исследования проводились с использованием основных принципов методологии интенсивного энергосбережения в части термодинамического анализа тепловых схем, а также методов математического моделирования, вычислительного и лабораторного физического экспериментов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• проведено исследование теоретического минимума энергозатрат на производство металла-полупродукта из смеси сырых руд 10 месторождений железорудной базы одного из предприятий черной металлургии;

• численно исследовано влияние зольности углей в сравнительном анализе с природным газом на их энергетические характеристики в жид-кофазном восстановлении железа при 1600°С;

• проводится разработка безотходной схемы переработки железных руд явным алгоритмом;

• развернутое термодинамическое построение энергосберегающей тепловой схемы безотходной переработки железных руд;

• определение энерго- и ресурсосберегающего эффекта переработки смеси руд по разработанной безотходной энергосберегающей схеме;

• теоретически и экспериментально исследованы энергосберегающие возможности распределенного вдува теплоносителя через перфорированное ограждение плавильного реактора на видимый расход топлива в него;

• Теоретически исследованы условия надежной работы нижней дутьевой

решетки плавильного реактора.

Практическая значимость диссертационной работы:

• разработанная безотходная энергосберегающая схема переработки смеси сырых руд 10 железорудных месторождений в жидкий металл-полупродукт может быть реализована на металлургических предприятиях в полном объеме со значительным энерго- и ресурсосберегающим эффектом.

• частично разработанная схема может быть применена на действующих металлургических предприятиях для переработки жидких и отвальных сталеплавильных шлаков и одновременно - сырой руды.

• результаты теоретического и экспериментального исследования работы перфорированного ограждения и условий надежной работы нижней дутьевой решетки могут быть использованы для проектирования и дальнейших опытно-промышленных испытаний плавильных реакторов.

• методы разработки безотходных энергосберегающих теплотехнологи-ческих схем, математические и компьютерные модели тепловой работы энергоэффективного ограждения плавильных реакторов могут быть использованы в учебном процессе высших учебных заведений для повышения качества подготовки промышленных теплоэнергетиков и металлургов.

Основные положения, выносимые на защиту:

• энергетически эффективная тепловая схема процесса жидкофазного извлечения железа из руд, доказанная на каждом этапе ее построения, характеризующаяся минимальными расходами первичных минерально-сырьевых и энергетических ресурсов;

• принцип работы энергоэффективного ограждения (перфорированного) в условиях расплавных систем;

• математическая модель перфорированного ограждения для условий до-гарниссажного режима, позволяющая определять трехмерные температурные поля и относительное снижение тепловых потерь в исследуемом элементе ограждения;

• результаты вычислительного эксперимента для условий догарниссаж-ного режима регенерации тепловых потерь через ограждения;

• результаты лабораторного физического эксперимента для условий гар-ниссажного режима регенерации тепловых потерь через ограждения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Теплотехника и теплоэнергетика в металлургии", Магнитогорск, май 2000 г.; на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии", Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 37 декабря 2001 г.; на 1-й Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Энергосбережение - теория и практика", Москва, МЭИ, 15-18 апреля 2002 г.; на 7-м Конгрессе сталеплавильщиков, Магнитогорск, 15-17 октября 2002

г.; Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии", Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 17-21 декабря 2002 г.; на Международной науч.-практич. конф. молодых специалистов, Магнитогорск, ОАО "ММК", 21-25 апреля 2003 г.; на 2-й Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Энергосбережение — теория и практика", Москва, МЭИ, 19-21 октября 2004 г.; на 6-й Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Энергетики и металлурги настоящему и будущему России", Магнитогорск, 24-26 мая 2005 г.; на заседаниях кафедры "Теплотехнических и энергетических систем" Магнитогорского государственного технического университета в период с 2002 по 2006 г.; на заседании кафедры "Энергетики высоких температур" Московского энергетического института (Технического университета) в 2006 г.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 161 страницах основного текста, содержит 37 рисунков, 21 таблиц, список литературы из 118 наименований и 2 приложений. Общий объем работы составляет 178 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определяется объект исследования, для которого обозначены основные проблемы и указаны причины их возникновения. Обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, направление исследований и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены тенденции развития черной металлургии, способы жидкофазного извлечения железа из руд, заявленные цели и полученные результаты. Выявляются недостатки или неполнота тех или иных исследований. Ставятся главные цели работы и поэтапно решаемые задачи, а также методы и подходы для их достижения.

Анализ существующего "классического" металлургического комплекса, основанного на аглококсодоменной (далее - АКД) технологии показывает, что основное потребление первичных природных ресурсов происходит в части извлечения железа из руд. Энергетической базой доменной печи является металлургический кокс, который в свою очередь получен из коксующихся углей.

Одновременно технология доменной плавки требует строго определенного содержания железа в шихте, которое составляет 65-5-67% по массе. Необходимый процент железа получают из руды после её обогащения, при этом имеют место большие потери первоначальных рудных ресурсов.

Таким образом, на первый план выступают задачи снижения потребления природных ресурсов, более полное и рациональное их использование. В качестве ответа на поставленные задачи в черной металлургии рассматриваются и предла-

гаются способы жидкофазного извлечения железа из руд.

Анализ тепловых схем различных процессов извлечения железа из руд по таким характеристикам как расход первичных энергетических и минерально-сырьевых ресурсов, удельной производительности реакторов, показал, что процессы жидкофазного восстановления железа из расплава отличаются на порядок более высокой производительностью, чем твердофазные. Преимуществом таких (например, установки Согех, Яотек и др.) процессов является возможность работы на любом энергетическом угле. Литературный обзор показал, что выбор в пользу углей сделан с позиции природных запасов данного вида энергоресурса и не обоснован с точки зрения энергетики.

Реализация процессов сопровождается только расчетами металлургического характера, а энергетический аспект, как правило, не включен в рассмотрение и как следствие их тепловые схемы построены на низком энергетическом уровне. Несовершенные тепловые схемы приводят к высоким затратам первичных энергоресурсов на процесс извлечения железа из руд, сводя к минимуму преимущества бескоксовых жидкофазных процессов перед АКД технологией. Например, для процесса ЯотеЬ расход углей составляет от 1,4 до 5,1 т/т М-П в зависимости от содержания железа и вида шихтовых материалов.

Развитие высокотемпературных процессов получения железа также сдерживается из-за отсутствия огнеупоров, которые способны надежно работать в тяжелых агрессивных условиях расплавов и в зонах высоких температур жидко-фазных процессов (выше 1550°С). Высокотемпературные процессы получения жидкого металла отличаются высокими тепловыми потоками от расплава к ограждениям, что для восстановительных условий является наиболее значимым, так как вызывает резкий рост расхода топлива.

Таким образом, суммируя вышесказанное, можно заключить, что при достаточно большом количестве способов извлечения железа из руд, отсутствует:

• предварительный анализ и выбора первичного энергоресурса;

• энергетически эффективная тепловая схема процесса извлечения железа из руд с более низким потреблением первичных ресурсов;

• эффективное решение по снижению тепловых потерь через ограждения реактора, работающего на расплавных системах.

Разработка тепловой схемы процесса жидкофазного извлечения железа из руд, отвечающей минимальным энергетическим затратам и минимальному комплексному потреблению ресурсов, на основе эффективной энергетической базы, и исследование возможности энергоэффективного использования потерь теплоты через ограждения реактора восстановительной плавки железа, представляет практический и научный интерес.

Во второй главе, используя исходные принципы методологии интенсивного энергосбережения, разрабатывается энергоэффективная тепловая схема процесса жидкофазного извлечения железа из руд в термодинамически идеальных условиях, для того, чтобы зафиксировать "принципиально возможный" уровень потребления первичных природных минеральных и энергетических ресурсов.

Для этого последовательно решаются следующие задачи: определяется уровень потребления первичных ресурсов в АКД комплексе по фактическим отчетным данным одного из предприятий черной металлургии, где наиболее полно реализуется процесс извлечения железа из руд, который широко распространен; выбор энергетической базы тепловой схемы на основе сравнительного анализа характеристик углей и природного газа в восстановительной плавке железа; разработка энергоэффективной тепловой схемы процесса извлечения железа из руд, доказанной на каждом шаге ее построения; сравнение ресурсных характеристик уравненных вариантов АКД схемы с разработанной; определение возможного резерва интенсивного энергосбережения.

По исходным данным получены величины потребления первичных природных ресурсов при производстве единицы чугуна на каждом этапе технологической цепочки. Общий расход первичного природного ресурса Я определяется суммированием произведений всех поточных коэффициентов по всем технологическим линиям потребления последнего и может быть представлен следующей формулой:

где « — количество технологических линий потребления первичного ресурса; т - количество технологических стадий в /-й технологической линии; к( у - поточный коэффициент г-п технологической линии ву'-й технологической стадии.

Процесс извлечения железа из руд по АКД технологии характеризуется значительным потреблением первичных природных ресурсов. На производство 1 т чугуна расходуется свыше 3,450 т железных руд, при этом с хвостами обогащения теряется около 0,274 т железа в оксидах. Воздух в количестве более 3220 м3, что составляет примерно 4,130 т в нормальных условиях. Считается, что доменное производство является не электроёмким, и тем не менее расчеты показывают, что на производство тонны чугуна расходуется около 170 кВт-ч электрической энергии с учетом ее затрат на этапах подготовки шихтовых материалов к плавке.

Материальные отходы с хвостами обогащения достигают 1,900 т/т чугуна со средним содержанием железа в виде оксидов около 14,5%. Этим обосновывается ресурсосберегающий эффект при исключении стадии обогащения железных руд и переходе на плавление сырых руд в жидкофазных процессах.

Для новых способов жидко фазного извлечения железа из руд в качестве основной энергетической базы выбираются энергетические угли. Однако опора на ресурсные соображения может привести к неверным энергетическим характеристикам. Есть основания полагать, что наилучшими характеристиками для жид-кофазного процесса обладает природный газ в виде его термической конверсии, называемой сажеводородной смесью (далее - СВС).

В этих условиях актуальным является проведение сравнительного энергетического анализа углей и природного газа в восстановительной плавке сырых железных руд. Основным критерием эффективности использования углеводо-

п т

(1)

родного топлива выбран минимальный видимый расход энергоресурса на процесс жидкофазного извлечения железа.

Анализ составов углей и природных газов показывает, что в первых содержание углерода (С) на рабочую массу не превышает 75%, а в составе вторых соответственно содержание углерода не менее 75%. В остальном составе природных газов содержится водород (Н2) не более 25% (в случае если газ полностью состоит из метана), а в углях эту часть занимает зола (А), водород (менее 5%), влага. Таким образом получена смесь вида 75%С+25% (Н2+А), отвечающая обобщенным составам углей и природных газов.

Исследование характеристик восстановителя и топлива вида С+Н2+А при восстановлении Бе (металл-полупродукт (М-П) с 2% С) из расплава БеО при температуре 1600°С сопровождалось использованием теплофизических свойств веществ описанных в полных энтальпиях, констант атомизации, диссоциации, химического равновесия и применением возможностей визуализации математического пакета МаШСАБ. Так же исследовалась возможность подогрева исходного топлива до температуры процесса 1600°С в плане предельной минимизации видимых расходов сравниваемых ресурсов.

На рисунке 1 приведена поверхность, закрывающая все возможные решения расхода смеси вида С+Н2+А. От центральной точки С (100% углерода) расходятся две ветви, восходящая — по увеличению золы топлива (А) до 50%; нисходящая — по увеличению водорода в составе топлива (Н2) до 30%.

Суммарный расход смеси 75% С+25% Н2, отвечающей обобщенным составам природного газа, составляет 0,189 кг/кг М-П, а для смеси 75% С+25% А, отвечающей составам углей, равен 0,526 кг/кг М-П, что в 3 раза выше.

Таким образом, природный газ (в виде горячей сажеводородной смеси СВС) открывает возможность в 2-3 раза сократить удельный расход топлива и восстановителя в процессе жидкофазного восстановления железа по сравнению с углями. Это подтверждает предварительный вывод и дает основания для разработки энергоэффективной тепловой схемы обеспечивающей минимальный расход энергии на процесс извлечения железа из руд, энергетической базой которой может быть выбран природный газ.

Принцип приложения термодинамически идеальных установок позволяет создавать тепловые схемы объектов обладающих экстремальными энергетическими характери-

н2, а, %

Рис. 1. Удельный суммарный расход энергоносителя вида С+Нг+А при восстановлении Ре в термодинамически идеальных условиях в зависимости от его состава, кг/кг М-П

стиками, которые в пределе могут быть получены в реальной схеме, обладающей как материальными, так и энергетическими потерями.

Ставится задача формирования теплотехнологической схемы извлечения М-П и ресурсосбережения. Целесообразным является разделение теплотехноло-гических стадий подготовки железорудного расплава и восстановления, для возможности более полного использования химического потенциала топлива, использованного лишь наполовину при восстановлении железа.

Используя принцип безотходности производства, следует рассматривать образованные, в результате восстановления железа, огненно-жидкие шлаки в качестве основы для производства вторичного продукта. Выбор вторичного продукта осуществляется по принципу энергетических и ресурсных затрат при производстве последнего по автономной технологии. Решая задачу наибольшего энергоресурсосбережения при построении теплотехнологической схемы (по материальному потоку после извлечения железа, то есть по линии шлака) целесообразно направить по пути переработки шлака на цементный клинкер с использованием его температурного и теплового потенциала в пределах тепловой схемы процесса, на который расходуется около 244 кг у.т./т по автономной технологии.

Далее строится теплотехнологическая схема процесса извлечения железа из руд и переработки огненно-жидких шлаков. Для каждой теплотехнологической стадии рассчитываются материальные потоки ресурсов, приведенные к единице М-П. Теплотехнологическая схема может быть обеспечена энергией множеством разных способов, однако в работе поставлена задача разработки тепловой схемы с экстремальными характеристиками по минимальному расходу первичного энергоресурса.

Известные материальные потоки позволяют рассчитать теплопотребление основных технологических материалов. Получено, что для обработки природных ресурсов и получения 1 т М-П необходимо подвести в схему 1041 кг у.т. с первичным источником энергии, с учетом переработки шлаков. Снизить данное количество у.т. можно путем использования физической и химической теплоты вторичных источников энергии (далее - ВЭР), которыми являются горячие технологические газы и расплав цементного клинкера.

Данная задача является методическим этапом при разработке экстремальной тепловой схемы извлечения железа из руд. После распределения ВЭР при необходимости привлекается внешний источник энергии.

Известные материальные и тепловые потоки шихтовых материалов и ВЭР позволяют построить температурно-тепловые графики (далее - ТТ-график) нагрева первых и охлаждения вторых (рис. 2). ТТ-график — это комплексный термодинамический подход к разработке энергетически эффективной тепловой схемы, который позволяет одновременной отслеживать 1-й и 2-й закон термодинамики в каждой точке процесса, то есть возможность реализации процесса в термодинамически идеальных условиях. Аналогичные ТТ-графики строятся для всех стадий теплотехнологической схемы.

Т, к

4000

3500 3000 2500 2000

1500

1000

500

-1000 -7 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 (2,

кДж/кгРе

Рис. 2. Температурно-тепловой график обработки шихтовых материалов, перегрева шлака и охлаждения энергоносителей

Обозначения: 1 — нагрев шихтовых материалов; 2 — химическая энергия топлива для процесса восстановления; 3 — химическая энергия отходящих газов реактора восстановления после их дожигания; 4 - нагрев шлака до температуры расплава цементного клинкера; 5 - химическая энергия природного газа для процесса 4

В результате регенерации ВЭР получена тепловая схема, обладающая экстремальными характеристиками, представленными на рисунках 3, 4. Для получения 1 т М-П необходимо потребление 2,75 т руды, 4,03 т известняка, 404 м3 природного газа, 2,49 тыс. нм3 воздуха. При этом формируется 3,26 т цементного клинкера. Энергоемкость по привлеченным ресурсам составляет 533 кг у.т. на совокупный продукт, что значительно ниже известной величины видимого расхода 1390,5 кгу.т.*

Масса т/т Ре 12000

10000

8000

6000

4000

2000

0

Рис. 3. Сравнительные характеристики процесса извлечения железа из руд

* Ключников А.Д., Круглое Ю.Д., Смирнов В.М. Прогноз потенциальных возможностей энергосбережения при восстановительной плавке железной руды // Энергосбережение в высокотемпературной технологии: Сб. науч. тр. №139. - М.: МЭИ, 1987. - С. 5-8.

(11931)

ОБОЗНАЧЕНИЯ: | I - суммарные характеристики действующих < комплексов производства металла и клинкера; I I — характеристики разработанной тепловой

5,25

3,454

(2495)

2,754

4,03

I?

0,697,

(«22^(404)

Воздух (м ) Руда Известняк Хвосты Уголь Пр.газ, (м )

Рис. 4. Термодинамически идеальная тепловая схема энерготехнологического процесса извлечения железа из руд.

ОБОЗНАЧЕНИЯ: ПГ - природный газ; Ог — кислород; В - воздух; ОГ — отходящий газ; ЦК — цементный клинкер; ОГПЭ — отходящий газ в качестве промежуточного энергоносителя; СВС - сажеводородная смесь; 1 — предварительная тепловая обработка шихты связанная с ее подогревом и декарбонизацией; 2 - реактор плавления шихты и частичного восстановления до FeO; 3 - реактор восстановления; 4 - нагрев шлака и получение расплава ЦК; 5 - охлаждение расплава ЦК с получением вторичного продукта; 6 - теплообменник для нагрева кислорода; 7 - теплообменник для термического разложения ПГ с получением СВС; 8, 9 — теплообменник для нагрева воздуха, подаваемого в 4 и 2 соответственно; 10 - предварительная тепловая обработка известняка связанная с подогревом и декарбонизацией; 11 — нагрев извести до температурного уровня расплава ЦК

Для более полной оценки сравнительных характеристик ресурсопотребления разработанной тепловой схемы необходимо сравнивать с суммарными характеристиками производства чугуна и цементного клинкера по автономным технологиям. Получено, что по всем ресурсам разработанная тепловая схема выигрывает, полностью исключаются угли и потери железа с хвостами обогащения. Потенциал резерва интенсивного энергосбережения равен разнице между суммарными затратами на совокупный продукт в действующих комплексах 1746 кг у.т. и энергетическими затратами в разработанной тепловой схеме 533 кг у.т. и составляет 1213 кг у.т.

Данный резерв энергосбережения получен для термодинамически идеальных условий, а при переходе к реальным объектам приобретают значение высокие тепловые потери в окружающую среду через ограждения реакторов, содержащих расплавленный материал. Это говорит об актуальности разработки методов и теплотехнических решений по снижению тепловых потерь через ограждения. Кроме того, важным вопросом является подвод энергии в реактор, то есть обеспечение надежной работы нижней дутьевой решетки.

В третьей главе предложено решение, позволяющее снижать тепловые потери через ограждения реакторов, содержащих расплавную систему, и описана

теплофизика процесса. Высокие температуры расплавленных материалов обусловливают значительные потери теплоты через ограждения реакторов, которые находятся в непосредственном контакте с расплавами. К ограждениям предъявляются требования механической, химической, термической стойкости на температурных уровнях 1500-1600°С.

Известным техническим решением по защите конструкционной стенки от химического и температурного воздействия является организация гарниссажа из обрабатываемого материала методом интенсивного охлаждения наружной поверхности стенки. Однако при этом на порядок увеличивается тепловой поток через футеровку, что приводит к резкому возрастанию видимого расхода первичного энергоресурса на процесс и к сокращению резерва энергосбережения.

В этих условиях представляет интерес исследования принципиальных энергетических возможностей монолитной огнеупорной стенки с конечным количеством регулярных каналов регулярной формы и с конечными диаметрами, через которые навстречу тепловому потоку подается охлаждающий газ. Газообразный энергоноситель нагревается от стенок отверстия и тем самым рециркули-рует обратно в реактор часть энергии, ранее терявшейся в окружающую среду.

Анализ возможного функционирования перфорированного ограждения в условиях обработки расплавной системы приводит к двум предельным случаям работы: догарниссажный (рис. 5) и гарниссажный.

Рис. 5. Качественная иллюстрация догарниссажного режима регенерации теплоты

Если холодный газообразный энергоноситель, проходя по отверстию, успевает нагреться до температуры, превышающей температуру плавления расплава, то внутренняя поверхность ограждения остается чистой, то есть имеет место догарниссажный режим регенерации теплоты.

Догарниссажный режим регенерации теплоты исследовался с помощью вычислительного эксперимента. Для элемента ограждения (рис. 6) разработана математическая модель, которая включает дифференциальное уравнение теплопроводности и условия на границах.

Снизу через отверстие подается газ, нижняя сторона АВСБЕ обращена к окружающей среде, верхняя часть ГвНЬО к расплаву. При разработке математической модели был принят ряд допущений и ограничений: рассматриваемые про-

Hi

Ь

a

цессы теплообмена стационарные; сетка расположения отверстий равномерная, квадратная; перенос теплоты в газе в радиальном направлении осущест- ) вляется мгновенно; течение газа гидродинамически стабилизировано.

Дифференциальное уравнение теплопровод- ^ ности дополняется граничными условиями составляющих систему уравнений, решение которой по- ^ зволит найти трехмерное поле температур в исследуемой области.

1. Заданные параметры: Рис 6 ^^ математаческога

геометрические: \Ly, Lv, dfiTR} ; моделирования. Обозначения: L*. Ly, Li -

. / \\ длина по оси X, Y, Z соответственно; R -

физические: \Сгаз, Pg^, -Я a3, Угаз\ —fi\t2a3\Z))> радиус отверстия по которому поступает газ

СМ> Рм» ар.' V' t§M' а0.с.» *о.с.> L^4-, const-

D

2. Описание температурного поля в материале:

3. Граничные условия: граньАОНВ: х = 0,

d2t d2t d2t -+-+-

дх ду dz

= 0.

(2)

dt

по условию симметрии имеем: —

dx

= 0-

(3)

AGIIB

Аналогично граничные условия составлены для граней ЕРОБ, ВНЬС, БОЬС.

Грань АВСБЕ (расплав-стенка): л: е 0...Ьх> у г = 0>

. Л

~лм'

dz

= а

распл

' (?распл ^с )'

ABCDE

грань GHLOF (стенка-окр. среда): х е 0...Lx, у е 0...LY, z — Lz,

dt

-Я

'М

dz

= ао.сЛс-*о.с)\

(4)

(5)

GHLOF

rpaHbAGFE (газ-стенка): х = ^г2 -у2 , ye0...r, zeO...Zz,

dt

-Л

м

dn

агаз ' (^c ^газ )»

AGFE

dt.

2-n-r

j гиз \ j v с \ / газ \ // / \ *

dz cea3(z)-Gea3

aza3(z) = f(Re(z\Pr(z)), tsa3(zl=Lz >ttf.

4. Начальное условие: z = Щч , tsa3{z)—t\

(6)

(7)

*нач 'газ

0,04

0,03

0,02

0,01 ГГ

5. Пределы варьирования заданных параметров: Lx —LY = 0,015 + 0,065 м,

dome =0,002 4-0,006 м, Gsa3 = (0,024-0,l)• 10-5 кг/с.

6. Функция отклика: t = f(x,y,z).

По математической модели процесса теплообмена газа, проходящего через перфорированное ограждение, и направленного навстречу ему теплового потока, разработана программа с использованием Microsoft Excel 2002 и встроенного языка программирования Microsoft Visual Basic 6.3.

Двумерное поле температур t(x,y) с внешней стороны ограждения (рис. 7), обращенной к окружающей среде, определяет количество теплоты Qoc., теряющейся через перфорированное ограждение в каждой точке поверхности. Снижение тепловых потерь Pi через перфорированное ограждение Qoc. относительно тепловых потерь через неперфорированное ограждение Q0o.c. (в одинаковых термодинамических условиях) определится их отношением.

Некоторые результаты расчетов представлены на рисунке 8. Повышение расхода газа от 2-10"5 до 10-10"5 кг/с при фиксированном шаге перфорации 0,035 м и диаметре отверстия 0,006 м приводит к снижению относительных тепловых потерь с 0,84 до 0,47 или в 1,78 раза (рис. 8). Одновременно увеличение диаметра отверстий от 0,002 до 0,006 м при фиксированном расходе газа 6-10"5 кг/с и шаге перфорации 0,07 м приводит к повышению тепловых потерь с 0,25 до 0,68 или в 2,72 раза.

Таким образом, на относительное изменение тепловых потерь в условиях организации работы перфорированного ограждения в догарниссажном режиме наибольшее влияние из исследованных факторов оказывает диаметр отверстия, по которому в расплав подается газ.

Следует отметить подобие температурного поля для равномерно рассредоточенных стоков теплоты (отверстий с холодным газом) при любых расходах газа, расстояниях между отверстиями, диаметрах отверстий и других параметров, характеризующих данную систему. Таким образом, в первом рассмотрении можно предположить, что и гарниссажный режим регенерации теп-

0,01 0,02 0,03 0,04 Ьх,м

Рис. 7. Температурное поле вокруг отверстия, полученное на вычислительном эксперименте. 2-Ь - шаг перфорации

2,0 3,6 5Д 6,8 8,4 вЧ

Ч105, кг/с

Рис. 8. Влияние диаметра отверстия и расхода газа на относительное снижение потерь теплоты при постоянном параметре Ь (¿=0,035 м)

лоты обладает аналогичным свойством — свойством подобия температурного поля.

В четвертой главе поставлена задача экспериментальной проверки возможности получения слоя гарниссажа на поверхности перфорированного ограждения и исследования влияния отдельных факторов на относительное изменение тепловых потерь через ограждение.

Гарниссажный режим (рис. 9) работы перфорированного ограждения предполагает, что холодный газообразный теплоноситель, проходя по отверстию, не успевает нагреться до температуры, превышающей температуру плавления гарниссажа. При этом вокруг отверстия на поверхности ограждения, контакти-

Рис. 9. Качественная иллюстрация гарниссажного режима регенерации теплоты

рующего с расплавом, возникает гарниссаж, который покрывает поверхность.

Исследования теплообмена газовой струи и гарниссажа проводились на экспериментальной установке (рис. 10), предназначенной для "холодного" моделирования, в лаборатории "Металлургии стали" МГТУ. Шлаковый расплав моделируется расплавом парафина, который, охлаждаясь, застывает на поверхности ограждения лабораторной установки, образуя слой гарниссажа. В задачу экспериментального исследования входила проверка возможности практической реа-

2

Рис. 10. Схема экспериментальной установки

Обозначения: 1 - ванна с расплавом; 2 — отверстие для выхода отходящих газов; 3 — газовый коллектор; 4 — сменная решетка; 5 - трубки; б - ротаметр; 7 - газовый лопастной расходомер; 8 - регуляторы расхода газа; 9 - компрессор поршневой; 10 - термический электронагреватель; 11 —ваттметр; ^ 1з-термопара№ 1,2,3.

лизации снижения тепловых потерь через ограждение и процесса образования гарниссажа.

Разработка плана факторного эксперимента строится на трех основных факторах: шаг перфорации, диаметр отверстия и расход газа; таким образом имеем матрицу 23. Исследование влияния шага Б перфорации проводилось для интервала заключенного в следующих пределах 0,005-^0,02 м, диаметра с!отв отверстия в пределах 0,001-Ю,003 м, расхода газа Огаз через одно отверстие в пределах (1,875-6,25)- 105 кг/с. Следует отметить, что при продувке перфорированной стенки необходимо задание расхода газа именно через одно отверстие, а не общего расхода через квадратный метр (как при фильтруемой изоляции где нет упорядоченных отверстий), так как это приводит к взаимной зависимости фактора шага перфорации и расхода газа.

В результате статистической обработки экспериментальных данных получено уравнение (3) представляющее собой функциональную связь варьируемых факторов с относительным изменением теплоты Р2,проходящей через перфорированное ограждение экспериментальной установки:

(9)

= Р2 = 0,1196 + 35,7512 • Б - 93,4196 • <1отв -98,2357-Огаз +...•

<Зо.с.

О0

... + 2103,33 • Б• с!отв - 225060,01 • Э• Огаз + 237461,8-с!отв -Сгаз

Рис. 11. Опытный образец парафинового гарниссажа, полученный в экспериментах Некоторые результаты обработки экспе-

риментальных данных и опытный образец гарниссажа, образованный на перфорированном участке ограждения представлены на рисунках 11 и 12.

Увеличение диаметра отверстия, через которое поступает газ, с 0,001 до 0,003 м при фиксированном шаге перфорации ограждения и расходе газа через одно отверстие (8=0,015 м, Огаз==4,0* 10кг/с) приводит к снижению тепловых потерь через ограждение с 0,46 до 0,36 или в 1,28 раза. Однако наибольшее влияние на параметр Р2 оказывает шаг перфорации ограждения, например уменьшение его с 0,02 до 0,005 м при фиксированном диаметре отвер-

Очю: кг/с

0,005

0,015

Рис. 12. Изменение потерь теплоты через ограждение при постоянном диаметре отверстия с! — 0,0001 м

стия и расходе газа (ёотв=0,002 м, Сгаз=4,0-10"5 кг/с) приводит к снижению тепловых потерь через ограждение с 0,56 до 0,10 или в 5,52 раза. В работе приведены параметры, с помощью которых можно перенести результаты холодного моделирования на высокотемпературный расплав.

Таким образом в эксперименте доказана возможность многократного снижения тепловых потерь через ограждения установок работающих с расплавными системами.

В пятой главе приведены некоторые возможные варианты использования результатов работы. С использованием математической модели, полученной в главе 3, рассчитаны характеристики дутьевой решетки, через которую в реактор поступает газокислородная смесь, условия ее надежного функционирования при организации в реакторе кипящего слоя расплава. Приведена принципиальная схема реактора жидкофазного восстановления железа из рудного расплава, основанная на результатах вычислительных и физических экспериментов.

С использованием результатов экспериментов определено влияние тепловых потерь на характеристики действующего в промышленности реактора процесса жидкофазного восстановления железа Ромелт и сделаны соответствующие рекомендации по их снижению.

По исходным данным проведены расчеты по извлечению железа из огненно-жидких конвертерных шлаков и отсева руд с применением природного газа в качестве первичного энергоресурса в условиях ОАО "ММК".

Выбор в пользу отсева руд произведен потому, что для снижения основности конвертерного шлака с 3,5 до 1,0 (для снижения вязкости и температуры плавления) необходимо подавать материал с основностью менее 1,0, например, как у отсева руды, равной 0,28. Кроме того, при "разбавлении" конвертерных шлаков отсевом руд увеличивается содержание железа относительно исходного уровня содержание железа в шлаке. Расчеты показывают, что при смешивании конвертерного шлака с отсевом руд в соотношении 1:1,6 система будет иметь требуемую основность равную единице, при этом общее содержание железа в расплаве составит Реобщ=29,46 %.

Расчеты показывают, что для получения 1 т М-П с содержанием углерода 2%, необходимо переработать 1,386 т конвертерного шлака и 2,217 т руды. Определен расход первичного природного газа на процесс извлечения железа, составляющий 265 м3/т М-П при температуре 1600°С. Энергоемкость по привлеченным природным ресурсам составляет 359,5 кг у.т./т М-П. Таким образом, замещение 1 т чугуна, произведенного по аглококсодоменной технологии (1083 кг у.т./т), одной тонной продукта по разработанной схеме позволит сберегать до 723,6 кг у.т.

В заключении изложены основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые поставлена задача, разработана модель и получено решение общих энергетических характеристик углеводородных восстановителей вида

С+Н2+А и топлив аналогичного вида в условиях безокислительного подвода энергии в процессе восстановления железа из оксида железа при 1600°С.

2. На основе первичного энергоресурса 75% С+25% Н2 (природный газ) разработана высокоэффективная тепловая схема процесса жидкофазного извлечения железа из руд отличающаяся низким потреблением природных ресурсов: железная руда 2,754, известняк 4,029 т/т чугуна соответственно и воздух 2495, природный газ 393 м3/т чугуна соответственно. На 1 т металла-полупродукта формируется 3,262 т цементного клинкера. Энергоемкость процесса составляет 533 кг у.т. на совокупный продукт, что в сравнении с энергоемкостью производства такого же количества металла и цементного клинкера по автономным технологиям, равной 1746 кг у.т., в 3,27 раза меньше.

3. Разработан принцип энергоэффективного ограждения, позволяющий снижать тепловые потери через ограждение установок, работающих с расплав-ными системами. Предложено использовать перфорированное ограждение.

4. Впервые поставлена задача и разработана математическая модель перфорированного ограждения, работающего в догарниссажном режиме. Результатом вычислительного эксперимента является температурное поле в исследуемой области ограждения. На распределение температурного поля исследовалось влияние следующих факторов: шаг перфорации, диаметр отверстия и расход газа. Получено, что наибольшее влияние на относительное изменение тепловых потерь из исследованных факторов более чем 2,7 раза оказывает диаметр отверстия, по которому подается газ.

5. Впервые на лабораторном эксперименте доказана возможность работы перфорированного ограждения в гарниссажном режиме. Получены опытные образцы парафинового гарниссажа. Исследовано влияние таких факторов как: шаг перфорации, диаметр отверстия по которому газ поступает в расплав, расход газа, на относительное изменение тепловых потерь через элемент перфорированного ограждения лабораторной установки. Получено уравнение, выражающее зависимость функции отклика от исследуемых факторов, в пределах варьирования последних Экспериментально доказана возможность снижения тепловых потерь через ограждения в 2-5 раза.

6. Теоретически исследованы условия надежной работы нижней дутьевой решетки реактора в условиях организации кипящего слоя расплава железорудных материалов.

7. Проведены расчетные исследования применения перфорированного ограждения для действующего реактора жидкофазного восстановления железа Ромелт, которые показывают возможность снижения тепловых потерь через ограждения в 2,4 раза. При этом экономия топлива (угля) может составлять около 256+320 кг.

8. Проведены расчетные исследования разработанной тепловой схемы извлечения железа из огненно-жидких конвертерных шлаков с применением отсева руд, которые позволили определить максимально возможный резерв энергосбережения равный 723,6 кг у.т. на действующем металлургическом предприятии.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ

ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Картавцев C.B., Непшоренко Е.Г. Сравнительный энергетический анализ углей и природного газа в восстановительной плавке железа // Наука и производство: приложение к журналу «Энергетика региона», 2001. - №4. - С. 2-4.

2. Картавцев C.B., Непшоренко Е.Г. Возможности снижения электроемкости извлечения железа из руд // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 6. / Под ред. A.C. Карандаева и К.Э. Одинцова.

- Магнитогорск: МГТУ, 2002. - С. 197-199.

3. Картавцев C.B., Нешпоренко Е.Г. Разработка энергоэффективного металлургического процесса получения железа // Труды VII конгресса сталеплавильщиков. М.: Черметинформация, 2003. С. 47-49.

4. Картавцев C.B. Нешпоренко Е.Г. Расчет энергоемкости металлургической продукции. - Магнитогорск: Изд-во МГТУ, 2003. - 21 с.

5. Нешпоренко Е.Г., Картавцев C.B. Энергоэффективное использование природного газа в черной металлургии - технология нового поколения // Рациональное использование природного газа в металлургии: Сб. тр. междунар. науч.-практ. конф. Москва, 13-14 ноября 2003. - М.: МИСиС, 2003. - С. 122-124.

6. Нешпоренко Е.Г. Стационарное тепловое состояние перфорированной стенки ВТПУ // Энергосбережение - теория и практика: Труды Второй Всероссийской школы-семинара молодых ученых и специалистов, 19-21 октября 2004 г., Москва. - М.: МЭИ, 2004. - С. 333-335.

7. Нешпоренко Е.Г., Картавцев C.B., Петин С.Н. Ресурсосбережение в металлургическом комплексе с применением природного газа И Энергосбережение

- теория и практика: Труды Третьей Всероссийской школы-семинара молодых ученых и специалистов, 21-29 сентября 2006 г., Москва. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - С. 222-226.

8. Нешпоренко Е.Г., Картавцев C.B. Исследование возможности снижения тепловых потерь через ограждения установок, работающих с расплавами // Известия Челябинского научного центра УрО РАН. - 2006. - №2 (32). - С. 57-62. http://csc.ac.ni/ej/file/3100.

Подписано в печать ¡X•Ю*<^3ак. SX9 Тир. j00 П.л. / Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

Введение.!.

Глава 1. Энергетика и теплофизика 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 модель взаимодействия энергоносителя вида С+Н2+А (А - зольность) с расплавом оксида железа.

2.3. Анализ энергетических характеристик трехкомпонентных источников энергии в процессе восстановления железа. Выбор первичного энергоресурса.

2.4. Логика построения схемы.

2.5. Определение потенциала резерва интенсивного энергосбережения.

Выводы.

Глава 3. Повышение энергетической эффективности ограждения реактора, содержащего расплав.

3.1. Возможность снижения абсолютного значения тепловых потерь через футеровку с одновременной рециркуляцией их теплоносителем.

3.2. Физическая модель регенерации потока теплоты, теряемого через ограждение установок, работающих на расплавных системах.

3.3. Исследование догарниссажного режима регенерации теплоты, теряющейся через ограждение: математическая модель.

3.4. Результаты вычислительного эксперимента.

Выводы.

Глава 4. Экспериментальное исследование гарниссажного режима регенерации теплоты: физический эксперимент.

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 физического эксперимента на модели.

4.5. Применение результатов физического эксперимента для других объектов.

Выводы.

Глава 5. Возможность снижения тепловых потерь действующих установок и переработки железосодержащих отходов металлургического предприятия.

5.1. Характеристики дутьевой решетки реактора.

5.2. Принципиальная конструкционная схема реактора жидкофазного восстановления железа с применением перфорированного ограждения.

5.3. Энергетические характеристики реактора жидкофазного восстановления железа способом Ромелт.

5.4. Применение природного газа для переработки конвертерных шлаков.

Выводы.

Одним из крупнейших потребителей всех видов первичных энергоресурсов является энерготехнологический комплекс черной металлургии. В классическом металлургическом комплексе, основанном на базе аглококсодоменной технологии, по известным данным, энергетические затраты в 4-5 раз превышают достаточный уровень.

Современное металлургическое предприятие с полным циклом в части извлечения железа из руд потребляет более 2/3 тепловой энергии, произведенной с помощью первичных природных энергоресурсов. Именно здесь сосредоточен основной резерв энергоресурсосбережения.

В настоящее время в черной металлургии наиболее перспективным направлением считается жидкофазное восстановление железа из руд, отличительной чертой которого является возможность вывода из технологической цепочки получения чугуна стадии обогащения руд, а также высокая удельная производительность. Всё больше внимания уделяется экологической стороне производства чугуна, которая связана с потреблением природных ресурсов, обогащением руды, выбросом пыли. Данные проблемы легко решаются при жидкофазном извлечении железа.

Однако при реализации способов жидкофазного восстановления в "традиционных" реакторах возникают трудности с надежной работой их футеровки, которая быстро изнашивается. Использование водяных кессонов позволило значительно увеличить срок эксплуатации реактора, при этом потери через ограждения резко возросли, что привело к чрезмерному росту удельного расхода первичного энергоресурса на процесс, сводя к минимуму преимущества развивающихся бескоксовых способов жидкофазного извлечения железа. В большинстве случаев не обоснуется, по каким соображениям произведен выбор энергетической базы процесса, а это один из главных вопросов энергетического аспекта черной металлургии, которые требуют четкого обоснования.

Энергетика в черной металлургии до недавнего времени воспринималась как второстепенная, обслуживающая составляющая металлургического комплекса. Концепция интенсивного энергосбережения, разработанная в МЭИ, обозначила превалирующее значение энергетики в металлургии, как основного фактора, влияющего на конкурентоспособное производство единицы продукции. Концепция интенсивного энергосбережения позволяет разрабатывать обоснованные на каждом шаге теплотехнологические схемы реализации заданного процесса с минимальным потреблением первичных природных ресурсов.

В данной работе ставятся две цели: первая - разработка энергоресурсосберегающей тепловой схемы процесса жидкофазного извлечения железа из первичных руд, энергетической базой которой является природный газ; вторая - разработка энергоэффективного принципа использования тепловых потерь через ограждение реактора, в котором протекает процесс восстановления железа.

Тепловая схема процесса извлечения железа из руд, реализованная с применением принципа термодинамически идеальных установок, обладает экстремальными характеристиками потребления первичных природных ресурсов. В реальных установках имеют место тепловые потери через ограждения, которые влекут за собой резкий рост расхода топлива на высокотемпературный технологический процесс. Особенно этот фактор затрагивает теплотехнологии, к числу которых принадлежат процессы получения жидкого чугуна, в которых тепловые потоки от расплава к ограждению реактора достигают десятки мегаватт на квадратный метр.

Таким образом, при разработке новых энерготехнологических комплексов черной металлургии, нацеленных на конкуренцию с аглококсодоменным, в первую очередь следует уделять внимание обоснованному построению эффективных в энергетическом отношении тепловых схем данного процесса, а также отдельным ее элементам, в которых имеют место значительные тепловые потери.

Результаты исследования теплофизики процесса перфорированного ограждения показывают возможность существенно понизить тепловые потери через ограждение высокотемпературных реакторов, работающих с расплавными средами и разрабатывать оборудование, обладающее высокими энергосберегающими характеристиками.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые поставлена задача, разработана модель и получено решение определения общих энергетических характеристик углеводородных восстановителей вида С+Н2+А и топлив аналогичного вида в условиях безокислительного подвода энергии в процессе восстановления железа из оксида железа при 1600°С. Получено, что удельный расход холодных восстановителей, отвечающих составу 75% С+25% Н2 (метан) и 75% С+25% А (уголь) составляет 0,1311 кг/кг Fe и 0,2463 кг/кг Fe соответственно. При использовании в качестве топлива энергоресурса такого же состава как восстановитель, его удельный расход для состава 75% С+25% Н2 составляет 0,0899 кг/кг Fe, и 0,4001 кг/кг Fe для состава 75% С+25% А, а суммарный расход холодного восстановителя и топлива соответственно равен 0,2210 и 0,6464 кг/кг Fe.

При нагреве восстановителя и топлива до температуры 1600°С, их суммарный расход на процесс восстановления железа составит 0,1893 кг/кг Fe для состава 75% С+25% Н2 и 0,5258 кг/кг Fe для состава 75% С+25% А. Таким образом процесс жидкофазного извлечения железа из руд в термодинамически идеальных условиях возможно осуществить при затратах ресурса состоящего из 75% С+25% Н2 (метан) в 2,77 раз меньше, чем при затратах ресурса состоящим из 75% С+25% А (уголь).

На основе энергоресурса 75% С+25%> Н2 (природный газ) разработана тепловая схема процесса жидкофазного извлечения железа из руд отличающаяся низким потреблением природных ресурсов: железная руда 2,754, известняк 4,029 т/т чугуна соответственно и воздух 2495, природный газ 393 о м /т чугуна соответственно. Произведена 1 т металла-полупродукта и 3,262 т цементного клинкера. Энергоемкость процесса составляет 533 кг у.т. на совокупный продукт, что в сравнении с энергоемкостью производства такого же количества металла и цементного клинкера по автономным технологиям, равной 1746 кг у.т., в 3,27 раза меньше.

Разработан принцип энергоэффективного ограждения, позволяющий снижать тепловые потери через ограждение установок, работающих с расплавными системами. Предложено использовать перфорированное ограждение.

Впервые поставлена задача и разработана математическая модель перфорированного ограждения, работающего в догарниссажном режиме. Результатом вычислительного эксперимента является трехмерное температурное поле в исследуемой области ограждения. На распределение температурного поля исследовалось влияние следующих факторов: шаг перфорации, диаметр отверстия и расход газа. Получено, что наибольшее влияние на относительное изменение тепловых потерь из исследованных факторов оказывает диаметр отверстия, по которому газ проходит.

Впервые на лабораторном эксперименте доказана возможность работы перфорированного ограждения в гарниссажном режиме. Получены опытные образцы парафинового гарниссажа. Исследовано влияние таких факторов как: шаг перфорации, диаметр отверстия по которому газ поступает в расплав, расход газа, на относительное изменение тепловых потерь через элемент перфорированного ограждения лабораторной установки. Получено уравнение, выражающее зависимость функции отклика от исследуемых факторов, в пределах варьирования последних.

Наибольшее влияние на снижение тепловых потерь через ограждение из изучаемых факторов оказывает шаг перфорации при фиксированных диаметрах отверстий и расхода газа в исследованных пределах достигает 5,14-5,52 раза. Фактор расхода газа в исследованных пределах позволяет понизить тепловые потери через ограждения в 1,37-1,38 раза. Наименьшее влияние на тепловые потери через ограждения оказывает фактор диаметра отверстия, позволяющий понизить тепловые потери в 1,28-1,29 раза в исследованных пределах.

Рассчитанные параметры дутьевой решетки реактора в исследованных пределах dc=0,025-0,03 м, С0с =200-300 м/с, Пс =220-400 шт./м2, =80-2000 л кВт/(м -К), определяют ее надежную работу в условиях организации кипящего слоя расплава. Разработано принципиальное теплотехническое оформление реактора жидкофазного восстановления железа из расплава с применением перфорированного ограждения.

По результатам работы проведены оценочные расчеты возможности снижения тепловых потерь через ограждения реактора жидкофазного восстановления железа Ромелт. При использовании вместо водяных кессонов перфорированного ограждения с параметрами: шаг перфорации 0,015 м, диаметр отверстия 0,002 м, расход газа 0,178 кг/(с-м ) тепловые потери могут быть снижены в 2,4 раза и составлять 7,1% в тепловом балансе реактора. Расход угля для процесса понизится от заявленного уровня 820 кг/М-П до уровня 500-564 кг/т М-П.

Разработана энергоэффективная тепловая схема жидкофазного процесса извлечения железа из конвертерных шлаков с использованием рудной мелочи. Энергоемкость по привлеченным природным ресурсам составляет 359,5 кг у.т./т М-П. Замещение 1 т чугуна, произведенного по аглококсодоменной технологии (1083,1 кг у.т./т [22]), одной тонной произведенного продукта по разработанной схеме позволит сберегать до 723,6 кг у.т./т.

1. Металлургия чугуна / Е.Ф. Вегман, Б.Н. Жеребин, А.Н. Похвиснев и др.-М.: Металлургия, 1989. 512 с.

2. Теплофизика доменного процесса / Б.И. Китаев, Ю.Г. Ярошенко, E.JI. Суханов и др. М.: Металлургия, 1978. - 431 с.

3. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. Общая металлургия: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1985. - 480 с.

4. Справочник по обогащению руд черных металлов / С.Ф. Шинкоренко, Е.П. Белецкий, А.А. Ширяев и др. 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Недра, 1980.-527 с.

5. Шалимов А.Г., Янке Д., Кашин В.И. Перспективные направления научного поиска в черной металлургии // Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке: Международная конференция. Москва, 6-10 июня, 1994. -М.: Металлургия, 1994. - Т.1. - С. 11-19.

6. Развитие бескоксовой металлургии / Н.А. Тулин, B.C. Кудрявцев, С.А. Пчелкин и др. М.: Металлургия, 1987. - 328 с.

7. Налча Г.И., Саблин Д.В. Технико-экономические аспекты обустройства черной металлургии России и СНГ. М.: Интел универсал, 2003. -280 с.

8. Роменец В.А. Жидкофазное восстановление в черной металлургии // Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке: Международная конференция. Москва, 6-10 июня, 1994. - М.: Металлургия, 1994. - Т.2. - С. 91-97.

9. Практика работы доменных печей в Таранто с вдуванием пылеугольного топлива // Новости черной металлургии за рубежом. 1996. -№4.-С. 31-34.

10. О мерах по снижению расхода кокса до 310 кг/т чугуна в условияхвысокой производительности на доменной печи № 4 фирмы "Posco" в Кваньяне, Южная Корея // Новости черной металлургии за рубежом. 2000. -№1. - С. 32-36.

11. Энергетический анализ. Методика и базовое информационное обеспечение: Учеб. пособие / В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, С.Е. Розин и др. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001.- 100 с.

12. Затраты первичной энергии на получение стали различными способами / В.И. Баптизманский, Б.Н. Бойченко, А.Г. Зубарев и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 1984. - №8. - С. 47-55.

13. Щедрин В.М. Основы альтернативной металлургии железа: теоретические и экспериментальные предпосылки // Сталь. 2001. - №12. - С. 8-13.

14. Юсфин Ю.С., Шатлов В.А., Федченко В.М. Основные направления развития доменного производства в России // Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке: Международная конференция Москва, 6-10 июня, 1994.-М.: Металлургия, 1994. - Т.2. - С. 78-81.

15. Шульц Л.А. Элементы безотходной технологии в металлургии: Учебное пособие для вузов. -М.: Металлургия, 1991. 174 с.

16. Картавцев С.В., Ключников А.Д. Возможные пределы минимизации ресурсных затрат в теплотехнологическом комплексе черной металлургии // Известия вузов. Черная металлургия. 2002. - №7. - С. 43-47.

17. Картавцев С.В. Энергетические оценки прямого плавления железных руд как варианта подготовки к восстановлению // Известия Челябинского научного центра УрОРАН. 2005,- №2 (28). - С. 48-52. http://csc.ac.ru/news/20052/200527l.pdf.

18. Чоджой М.Х. Энергосбережение в промышленности. Пер. с англ. -М.: Металлургия, 1982. 272 с.

19. Перспективы развития технологии черной металлургии / И.Н. Голиков, Г.В. Губин, А.К. Карклит и др. -М.: Металлургия, 1973. 568 с.

20. Семененко Н.А. Использование вторичных энергоресурсов промышленности. -M.-JL: Госэнероиздат, 1955. 224 с.

21. Куперман Л.И., Романовский С.А., Сидельковский Л.Н. Вторичные энергоресурсы и энерготехнологическое комбинирование в промышленности. 2-е изд., перераб. и доп. Киев: Вища шк. Головное изд-во, 1986. - 303 с.

22. Вторичные энергоресурсы и энерготехнологическое комбинирование в промышленности: Учебник для вузов. / Н.А. Семененко, Л.И. Куперман, С.А. Романовский и др. Киев: Вища школа, 1979. - 296 с.

23. Бражников Н.В., Рапопорт И.С., Фискинд Э.Ю. Снижение энергетических затрат на металлургических заводах. М.: Металлургия, 1968. -135 с.

24. Щукин А.А. Экономия топлива в черной металлургии. М.: Металлургия, 1973. - 272 с.

25. Михайлов В.В., Гудков Л.В., Терещенко А.В. Рациональное использование топлива и энергии в промышленности. М.: Энергия, 1978. -224 с.

26. Аракелов В.Е., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с. - (Экономия топлива и электроэнергии).

27. Ключников А.Д. Энергетика технологии и вопросы энергосбережения. М.: Энергоатомиздат, 1986.-128 с. - (Экономия топлива и электроэнергии).

28. Ключников А.Д. Теплотехническая оптимизация топливных печей. -М.: Энергия, 1974.-343 с.

29. Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки: Учеб. Для вузов / Под ред. А.Д. Ключникова. М.: Энергоатомиздат, 1989. -336 с.

30. Ключников А.Д. Энергосберегающая политика и энергетика теплотехнологии // Известия вузов. Энергетика. 1984. - №6. - С. 56-62.

31. Шкляр Р.Л., Плужников А.И., Ильина Е.Н. Технико-экономические показатели получения восстановительных газов из природного газа дляпроцессов черной металлургии // Газовая промышленность. 1979. - №9. - С. 17-23.

32. Капустин Е.А. Перспективы альтернативных металлургических процессов // Сталь. 1998. - №8. - С. 77-81.

33. Шуберт К.-Х., Люнген Г.Б., Штеффен Р. Уровень развития прямого восстановления железных руд и плавильно-восстановительных процессов // Черные металлы. 1997. - №1. - С. 27-35.

34. Похвиснев А.Н. Внедоменное получение железа за рубежом. М.: Металлургия, 1964. - 367 с.

35. Вайсингер X. Тенденции развития производства чугуна и стали // Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке: Международная конференция. Москва, 6-10 июня, 1994. - М.: Металлургия, 1994. - Т.1. - С. 104-110.

36. Князев В.Ф., Гиммельфарб А.И., Неменов A.M. Бескоксовая металлургия железа. М.: Металлургия, 1972. - 272 с.

37. Кожевников И.Ю. Бескоксовая металлургия железа. М.: Металлургия, 1970. - 336.

38. Теплофизические свойства топлив и шихтовых материалов черной металлургии. Справочник / В.М. Бабошин, Е.А. Криченцов, В.М. Абзалов, Я.М. Щелоков -М.: Металлургия, 1982. 152 с.

39. Юсфин Ю.С., Гиммельфарб А.А., Пашков Н.Ф. Новые процессы получения металла (металлургия железа): Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1994. - 320 с.

40. А.с. СССР №124949, МКИ С21В 13/10. Способ получения стали или полупродукта / Н.А. Ярхо, Ю.И. Кожевников.

41. Альтернативные процессы выплавке чугуна в доменных печах // Новости черной металлургии за рубежом. 1997. - №3. - С. 38-43.

42. Результаты эксплуатации полупромышленной установки DIOS исводные результаты экспериментов // Новости черной металлургии за рубежом. 1997. - №3. - С. 43-45.

43. Курунов И.Ф., Савчук Н.А. Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа. М.: Черметинформация, 2002. - 198 с.

44. Плавка в жидкой ванне. / А.В. Ванюков, В.П. Быстров, А.Д. Васкевич и др. М.: Металлургия, 1998. - 208 с.

45. Резняков А.Б., Устименко Б.П., Вышенский В.В., Курмангалиев М.Р. Теплотехнические основы циклонных топочных процессов. М.: Наука, 1974. -374 с.

46. Процесс "Корекс" // Новости черной металлургии за рубежом. 1996. -№1.-С. 33-35.

47. Первые эксплуатационные результаты установки "Корекс" // Новости черной металлургии за рубежом. 2001. -№1. - С. 33-36.

48. Вегман Е.Ф., Жак А.Р., Давыдова О.С. Метод расчета состава шихты для ROMELT и COREX // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1995. - №5. - С. 14-16.

49. Роменец В.А. «РОМЕЛТ» полностью жидкофазный процесс получения металла // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 1999, - №11. - С. 13-23.

50. Роменец В.А., Вегман Е.Ф., Сакир Н.Ф. Процесс жидкофазного восстановления // Известия вузов. Черная металлургия. 1993. - №7. - С. 9-19.

51. Теплообмен в зоне дожигания печи Ромелт (Роль динамического гарниссажа) / Усачев А.Б., Георгиевский С.А., Баласанов А.В. и др. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1998, - №5. - С. 13-23.

52. Усачев А.Б., Лехерзак В.Е., Баласанов А.В. Восстановление железа в процессе Ромелт // Черные металлы. 2000. - №12. - С. 15-25.

53. Гиммельфарб А.И., Левин М.Я. Проектирование промышленной установки РОМЕЛТ // Сталь. 1996. - №4. - С. 19-21.

54. Вегман Е.Ф. О показателях процесса жидкофазного восстановления "Ромелт" // Сталь. 1996. - №11. - С. 63-68.

55. Усачев А.Б., Ситкин A.M., Усачев Д.А. Энергоемкость производства железоуглеродистого полупродукта для восстановительной плавки сталипроцессом Ромелт // Сталь. 1998. - №9. - С. 65-69.

56. Валавин B.C. К вопросу о методике расчета расхода угля на процесс жидкофазного восстановления Ромелт // Сталь. 1996. - №12. - С. 62-64.

57. Расчет материального и теплового балансов процесса жидкофазного восстановления Ромелт / B.C. Валавин, Ю.В. Похвиснев, С.В. Вандарьев и др. // Сталь. 1996. - №7. - С. 59-63.

58. Вегман Е.Ф. О минимальном теоретически возможном расходе топлива в печах жидкофазного восстановления железа // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1992. - №5. - С. 14-16.

59. Картавцев С.В. Природный газ в восстановительной плавке. СВС и ЭХА: Монография. Магнитогорск, МГТУ, 2000. - 188 с.

60. Картавцев С.В. Энергетические характеристики углеводородных восстановителей в прямом получении железа // Энергосбережение в высокотемпературной теплотехнологии: Межвуз. тематич. сборник. №29. М.: МЭИ, 1984.-С. 45-50.

61. Перспективы применения низкотемпературной плазмы для восстановительных процессов в черной металлургии / Н.Н. Рыкалин, А.И. Манохин, В.А.Фролов и др. // Сталь. 1977. - №1. - С. 74-77.

62. Венцель В., Мориц Ф., Блок Ф.-Р. "Идеальный" процесс восстановления железных руд окисью углерода // Черные металлы. 1968 -№13.-С. 12-14.

63. Троянкин Ю.В. Проектирование и эксплуатация огнетехнических установок: Учеб. пособие / Ю.В. Троянкин. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 256 с.

64. Троянкин Ю.В. Проектирование и эксплуатация высокотемпературных теплотехнологических установок: Учеб. пособие длястудентов вузов. М.: МЭИ, 2002. - 324 с.

65. Глинков М.А., Глинков Г.М. Общая теория тепловой работы печей: Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1990. - 232 с.

66. Андоньев С.М. Испарительное охлаждение металлургических печей. -М.: Металлургия, 1970.-424 с.

67. Неуструев А.А., Ходоровский Г.Л. Вакуумные гарниссажные печи. -М.: Металлургия, 1967. 272 с.

68. Рафалович И.М. Теплопередача в печах и аппаратах, работающих на расплавленных средах. М.: Металлургия, 1972. - 216 с.

69. Рафалович И.М. Теплопередача в расплавах, растворах и футеровке печей и аппаратов. М.: Энергия, 1977. - 304 с.

70. Руссо В.Л. Теплофизика металлургических гарниссажных аппаратов. -М.: Металлургия, 1978. 248 с.

71. Ключников А.Д. Проблемы и задачи энергетики высокотемпературной технологии // Энергетика высокотемпературной теплотехнологии: Сб. науч. трудов. № 476. -М.: МЭИ, 1987. С. 60-64.

72. Полежаев Ю.Б., Юревич Ф.Б. Тепловая защита / Под ред. А.В. Лыкова. М.: Энергия, 1976.-392 с.

73. Перелетов И.И., Горюнова И.Ю. Регенерация потока теплоты, рассеиваемого в окружающую среду через ограждение плавильных камер // Энергетика высокотемпературных теплотехнологических процессов: Межвуз. тематич. сб. №3. -М.: МЭИ, 1982. С. 19-24.

74. Перелетов И.И., Пушкин А.В. Повышение энергетической и экономической эффективности плавильных агрегатов на базе перфорированного слоя // Энергетика высокотемпературных теплотехнологических процессов: Межвуз. тематич. сб. №3. М.: МЭИ, 1982. -С.19-24.

75. Чертилов М.К. Толщина гарниссажа донной дутьевой решетки плавильного реактора // Энергосбережение в высокотемпературной теплотехнологии: Сб. науч. трудов. № 139. -М.: МЭИ, 1987. С. 60-64.

76. Ключников А.Д. Интенсивное энергосбережение: предпосылки, методы, следствия // Теплоэнергетика. 1994. - №1. - С. 12-16.

77. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: В 4-х т. Т.1, Кн.2./ JI.B. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др. 3-е изд., перераб. и расширен. - М.: Наука, 1978. - 328 с.

78. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: В 4-х т. Т.2, Кн.2./ JI.B. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др. 3-е изд., перераб. и расширен. -М.: Наука, 1979. - 344 с.

79. Доменное производство: Справочное издание. В 2-х т. Т.1. Подготовка руд и доменный процесс / Под ред. Е.Ф. Вегмана. М.: Металлургия, 1989. - 496 с.

80. Картавцев С.В. Нешпоренко Е.Г. Расчет энергоёмкости металлургической продукции. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - 21 с.

81. Федоров В.Б., Шоршоров М.Х., Хакимова Д.К. Углерод и его взаимодействие с металлами. М.: Металлургия, 1978. - 208 с.

82. О механизме жидкофазного восстановления железа твердым углеродом / А.В. Баласанов, Ю.С. Колесников, В.Е. Лехезарк и др. // Известия Вузов. Черная металлургия. 2005. - № 7. - С. 10-13.

83. Вегман Е.В. Краткий справочник доменщика. М.: Металлургия, 1981.-240 с.

84. Исаакович Г.А., Слуцкин Ю.Б. Экономия топливно-энергетическихресурсов в строительстве. М.: Стройиздат, 1988. - 214 с. - (Экономия топлива и электроэнергии).

85. Плавленые клинкеры, получаемые в электродуговых печах, и цементы на их основе / Бобров Б.С., Горбатый Ю.Е., Кондрашенков А.А. и др. М.: Стройиздат, 1968. - 144 с.

86. Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии / М.И. Панфилов, Я.Ш. Школьник, Н.В. Орининский и др. М.: Металлургия, 1987. -238 с.

87. Вальберг Г.С., Гринер И.К., Мефодовский В.Я. Интенсификация производства цемента (обжиг клинкера). -М.: Стройиздат, 1971. 145 с.

88. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Портландцементный клинкер. М.: Стройиздат, 1967. -304 с.

89. Андронов В.Н., Чекин Б.В., Нестеренко С.В. Жидкие металлы и шлаки: справочное издание. М.: Металлургия, 1977. - 127 с.

90. Плужников А.И. Природный газ в черной металлургии России // Рациональное использование природного газа в металлургии: Сборник тезисов международной научно-практической конференции. Москва, 13-14 ноября 2003.-М.:МИСиС, 2003.-С. 8-24.

91. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Тпелопередача: Учебник для вузов 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

92. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьека, В.М. Зорина 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 558 с. - (Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент; Кн. 2).

93. Шорин С.Н. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1964. - 491 с.

94. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. -М.: Едиториал УРСС, 2003. 784 с.

95. Корн Г.А., Корн Т.М. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы. 5-е изд. - М.: Наука, 1984.-831 с.

96. ЮЗ.Горинов О.И., Приймачек В.В. Повышение коэффициента использования топлива при нагреве тел в барботируемом шлаковом расплаве //

97. Энергосбережение в новых высокотемпературных теплотехнологических процессах: Межвуз. тем. сб. науч. трудов. № 66. М.: МЭИ, 1985. - С. 49-53.

98. Нешпоренко Е.Г., Картавцев С.В. Исследование возможности снижения тепловых потерь через ограждения установок, работающих с расплавами // Известия Челябинского научного центра УрО РАН. 2006. - №2 (32). - С. 57-62. http://csc.ac.ru/ej/file/3100.

99. Адлер Ю.П., Маркова Е.Ф., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Наука, 1976.-280 с.

100. Троянкин Ю.В., Куликова О.В. Методика расчета теплопотерь от наружных поверхностей ограждений тепловых установок // Промышленная энергетика.-2000. -№10.-С. 50-51.

101. Кутателадзе С.С., Боришанский Б.М. Справочник по теплопередаче. -М.: Госэнергоиздат, 1959. 416 с.

102. Гречко А.В., Нестеренко Р.Д., Кудинов Ю.А. Практика физического моделирования на металлургическом заводе. М.: Металлургия, 1976. - 224 с.

103. Деденко Л.Г., Керженцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента (в лабораториях общего физического практикума) / Под ред. проф. А.Н. Метвеева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. -112 с.

104. Ключников А.Д., Ипполитов В.А. К методу расчета теплообмена в условиях высокофорсированной продувки слоя расплава // Энергетика новых теплотехнологических процессов и безотходных систем: Тем. сб. науч. трудов. № 394. М.: МЭИ, 1979. - С. 63-67.

105. Конюх В.Я. Газокислородная плавка металлов. Киев: Наук, думка, 1979.- 168 с.

106. Ключников А.Д., Кузьмин В.Н., Попов С.К. Теплообмен и тепловые режимы в промышленных печах: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 176 с.

107. ИЗ.Бигеев A.M., Бигеев В.А. Металлургия стали. 3-е изд., перераб. и доп. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - 544 с.

108. Свяжин А.Г., Шахпазов Е.Х. Рециркуляция шлаков чернойметаллургии в технологическом процессе // Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке: Международная конференция. Москва, 6-10 июня, 1994. -М.: Металлургия, 1994. - Т.2. - С. 165-169.

109. Картавцев С.В., Нешпоренко Е.Г. Сравнительный энергетический анализ углей и природного газа в восстановительной плавке железа // Наука и производство: прил. к жур. «Энергетика региона». 2001. - №4. - С. 2-4.

110. Картавцев С.В., Нешпоренко Е.Г. Разработка энергоэффективного металлургического процесса получения железа // Труды VII конгресса сталеплавильщиков. М.: Черметинформация, 2003. С. 47-49.