автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Развитие теоретических положений и разработка технологии твердофазного восстановления железа из обычного и фосфорсодержащего сырья

РГ6 ф^ЕЦКИИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

7 м'лч г~г,п " I I;; 11

На правах рукописи

ТЛЕУГАБУЛОВ Сулейман Мустафьевич

РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ ОБЫЧНОГО И ФОСФОРСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальность 05.16.02 — Металлургия черных металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ДОНЕЦК, 1903 г.

ДОНЕЩИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ТЛЕУГАБУЛОВ СулеГ-ман %стафьевич

РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЯСНЕНИЙ И РАЗРАБОТКА ' ТЕХНОЛОГИИ ТВЕРДОМЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ ОБЫЧНОГО И ФОСФОРОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных металлов

АзтсреЗграт

диссертации на соискание ученей степени доктора теч.чэтсских наук

Донец-' //.593

я

Работа выполнена в заводе - ВТУЗе при Карагандинском металлургическом комбинате

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор АЩРОНОВ

Валерий Николаевич

Доктор технических наук, профессор РШ10ЫК0В

Дмитрий Иванович

Доктор технических наук, профессор ПУБИН

Георгий Викторович

Ведущая организация - Институт черной металлургии, г.Днепропетровск

Защита диссертации состоится 24 июня 1993 г. на заседании специализированного совета ДО 68.20.01 в Донецком политехническом институте, 340000, г.Донецк, ул.Артема, 58

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донецкого политехнического института.

Автореферат разослан "¿1 " мая 1993 г.

Учений секретарь специализированного совета\ д.т.н., профессор

ГЛ.ЯРОИЁВСКИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Экономическое и социальной развитие страны тесно связано с расширением, научных "исследований, результа тн которых могут быть положены в основу создания принципиально новых технологических процессов, производства нових видов продукции. Проблема перспективного развития черной металлургии, особенно ее первой стадии непосредственного получения металла из рудного сырья, заключается в снинении расхода металлургического топлива - кокса. В связи с этим разработка новых технологических процессов твердофазного восстановления яелеза, снияажчия или исклв-чаичих потребление кокса, является актуальной задачей.

Необходимость разработки новых'процессов черной металлургии связана еве с тем, что дальнейпее снимение расхода кокса в доменном процессе до уровня 350-400 кг/т чугуна возмояно только при достижении высоких металлургических характеристик сырья, а следовательно его удорояакия. Достигнуть результат нкяе этого предела затруднено по условиям газодинамики в зоне вязкопластического состояния еихты, что означазт возмогность сохранения дефицита кокса. Суцествувзие процессы бескоксового процесса производства кеталла ограничены высоким требованием к качеству окусковемчого сырья и газа ' в случае использования яачтных агрегатов и дисперсного сырья, кпнцентретоз и угля в случае использования врацавцихся печей, реторт, туннельных печей. Опт'альннз реиения в области твердофазного восстановления металла из рудного сырья кргут Оыть достигнуты при условии, когда будут пыязлрнк иовнв ?Ф-Зектн, механизм и нинетика процесса, позволение снизить энергозатраты к расвиригь сырьевун и гопливнуя базу.

Рлбота выполнялась в соответствии с Постановлением Г КИТ Я

от 28 апреля 198? года в рацрах целевой комплексной программы "Рациональное и комплексное использование минерально-сырьевы) ресурсов до 2000 года" (задание 2.13). в соответствии с приказо» Минвуза СССР N 599 от 18 августа 1986 года в рамках межвузовско! целевой программы "Иеталл" (задание 02) и по отраслевым комплексным программам Ыинчермета СССР по проблемам "Доменное производство и требования к качеству доменного сырья", а также программы "Прямое получение железа, производство и применение метал-лизованиой аихты".

Целью работы ■ являлась разработка принципиально новых теоретических положений по кинетике и механизму твердофазного и селек-тивього восстановления келеза углеродом и газом из его оксидных к фосфатных соединений, создание на этой основе технологии твердоФазного восстановления металла, металлизации окускованного I дисперсного железорудного сырья, включая восстановительные процессы в вахте доменной печи как базового промышленного агрегата. Реализация намеченных процессов связана с созданием и совершенствованием сществувцих конструкций агрегатов и их узлов. Е связи с этим в задачу исследований входила разработка конструкции устройств с целью обеспечения оптимальных режимов твердофазного восстановления окускованного и дисперсного железорудного сырья, а также пылевидных отходов производства, разработка методов расчета восстановительных реагентов и взаимодействия их со слоем восстанавливаемого сырья.

Научная новизна. С помощью современных методов исследования получень' следующие научные результаты.

I. Экспериментально обоснованы и теоретически развиты положения диссоциационно - адсорбционного механизма твердофазного восстановления келеза из его оксидных и фосфатных соединений, позволяющих расширить действие существующей адсорбционно - ката-

I - 5 -

'литической теории восстановления металла на примере яелеза.

2. Установлено, что в пределах твердой Фазы молю практически осуществить интенсьзное восстановление дисперсного и мелкодисперсного железорудного сырья, а также пылевидных отходов производства в пространственно - разобщенных, несмевивавцихся и смешивавшихся слоях с углеродсодернацим твердим восстановителем (углем, коксовой пыльи).

3. Выявлена температурная зависимость скорости восстановлени-яелеза углеродом из концентратов, мелкой окалины, колоиниковой пыли и отсева агломерата. В соответствии с этим разрабо:зн температурный режим металлизации мелкодисперсной вихты углеродом.

4. Впервые на высокоточном термоанилизаторе "3 Е Т Е Я й Н" установлено, что при зосстановлении железа твердым углеродом в 1редолах одной фазы (вюстита) суиестзуют не один, а много максимумов скорости восстановления в зависимости от температуры и :статочной концентрации кислорода, причем для каядой концентрации <ислорода существует критическая температура при которой достигался равновесие процесса.

5. Дана обобиавчая формулировка прямого восстановления как ¡еакции взаимодействия оксидов с твердим углеродом независимо от гемпературы, фазового соотношения Сге^О^. Ре^О^, РеО) и состава •аза - продукта. Первичным продуктом реакции прямого восс.таковле-!ия велеза углеродом является С02и далее смесь СО^+СО. Исходя пз иого внесено суиествепноз уточнение б тепловые эффект» прямого установления железа и и выход гчза.

8. Внесена суцестг-б^нля поправка в устоявкее представление о шмитируяаей роли рплка^.я Ц'дуара в процессе пряного зосстаповле-1ия железа углеродом: зкспариагнталню устансслено, '¡го в слое :чхта, состоящем из 1е..;гзогуцн';го сырья и кокса, концентрация С Од газе поон»гетс$ с позкиымеч теиператдрн (даге до 1209... 1.3ОС

С), увеличением рддной нагруби и снижением размерос частиц.

7. Впервые разработаны условия селективного восстановления железа на основе диссоциационно-адсорбционного механизма из окускованных и дисперсных железорудных материалов при использовании газового и твердого восстановителя. Б механизме процесса, кроме диффузионного транспорта, диссоциации оксида, адсорбции кислорода пихты, газа - восстановителя и газа - продукта и их взаимодействия учтено участие электростатического поля, возникав-цего при нагреве твердой пихты между поверхностями оксидов и твердого восстановителя.

9. Внесена поправка в процесс разложения оксида углерода (в реакцию Белла): установлено, что разложение оксида углерода из газообразных продуктов прямого восстановления железа углеродом (СО + С0Й ) при понижении температуры протекает в три стадии в замкнутом цикле 2С0 -»-С + С0г; С + Реме.т=РеС: Геигт + СОя-»-РеО+ СО и сопровождается понижением концентрации СО^ в газовой смеси.

10. Исходя из условий взаимодействий иихты, газообразного и твердого восстановителей разработаны:

-математическая модель для расчета оптимальных условий транспорта жихты и газа в рабочем пространстве жахтного агрегата и определения размеров его профиля;

-• конструкция выгрузочного устройства для передачи горячего ч охлажденного металлизованного полупродукта из жахтнои печи в плавильный агрегат:

- конструкция жахтного агрегата для металлизации концентрата в ремчркулируемон слое и технология процесса металлизации и выгрузки;

- технология металлизации дисперсного железорудного сырья углеродом в несмеииваюиемся и пространственно-разобценном слоях и устройство агрегата для ее осуцествления;

I t

~ технология прямого получения качественного металла иэ фосфористого железорудного сырья и ФосСористнх отходов металлургического производства с возможностью peíулирования температуры обжига, восстановления и основности шихты.

Практическая ценность. Результаты теоретических и экспериментальных исследований явились научным фундаментом новых технических решений, позволяющих,

- снизить расход кокса в доменной печи при использовании рекомендованных режимов организации твердофазного восстановлении яелеза в шахте;

- расширить сырьевую базу для прямого получения железа, в частности получить относительно чистый по фосфору металл из Лисаковского фосфористого железорудного сырья, а также из фосфористых конвертерных шлаков:

- создать новые процессы малоотходной и энергосберегаввей технологии;

- эффективно использовать энергетические угли для прямого восстановления и металлизации концентратов и мелкодисперсных, и пылевидных отходов производства;

- исключить переход золи и вредных помесей из угп в состав металлизованного полупродукта, используя разработки по восстановлению дисперсной кихты в несмезиваичихся и разобветш с углеродсодераащиы восстзноэитялви слоях;

- регулировать качасгно металла . в доволыш зирзких интт,-валах изменения состава путзн ввола лопошт гышх реагентов с обеспечения необходимой гтепеьи восстановления трядновт^тзноаи-ных элементов.

Перспективными яал»»¡теп ге.;цльт.?гв «curMWir? ччьр:»."ч восстановления яскеза кз чмкодиспгршого сир-»« в "'.ti гтннчк слоях с тзерди« рг^чдясти« чсстатвитедпи и ть ir?-

- 8 - • дания на этой основе нового Процесса, в котором газификация кислорода шихты и углерода топлива происходит с участием диссоциа-ционного звена процесса и качество угля не ограничивает процесс.

Реализация результатов работы. Часть разработанной технологии по организации твердофазного восстановления железа и контроле использования восстановителей внедрена на Карагандинском и Нижне-Тагильском металлургическом комбинатах, на комбинате "Кри-ворожсталь", на Новодшамбульском фосфорном заводе. По конструкции иахтной печи разработаны технические документации в йам-Сылском отделении ИйРК, создана опытная установка, для восстановления и извлечения металла из концентрата. Разработанные методы расчета внедрены в учебный процесс завода-ВТЯЗа при КарМК и используются в практической работе на КарМК, НТМК, ДКЗ (Джамбуле! лй кирпичный завод), в институте металлургии им. А.А.Байко-ва АН СССР, Химико-металлургическом институте АН КазССР. Суммарный экономический эффект от внедрения и использования результатов диссертационной работы составил более 1,5 млн. рублей в год по состоянию и ценам 1991 г.

Автор защипает: новые представления о механизме и кинетике твердофазного восстановления железа, включающие диссоциацию оксидов и фосфатов железа в совокупности с адсорбционно-катали-тической теорией, обеспечивающие более полное обоснованное объяснение процессов восстановления как с учетом газозых восстановителей, так и твердого углерода; новые результаты экспериментальных исследований, их теоретическое обобщение, новую технологию организации твердофазного восстановления железа углеродом как в доменной пичи, так и в агрегатах прямого получения железа; новые технические решения по конструкциям устройства для осуществления твердофазного восстановления окускованного и дисперсного железорудного сырья, а также методы расчета по под-

готовке восстановительных реагентов, использованию их в реакциях с оксидами железа, газодинамики плотнг-о и разреженного слоев жихты и конструированию агрегатов для реализации процесса металлизации дисперсного и окускованного сырья.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на Невдународнои симпозиуме "Интерпрогресс-Нет=>ллур-гия" (г. Кошице, Чехословакия. 1990 г.). Международный конференции доменщиков (г. Острава. 1989 г.); на Всесоюзном симпозиуме по термодинамике, механизму и кинетике восстановления металлов (г. Москва, 1986г.); Всесоюзном семинаре по бескоксйвой металлургии (г. Челябинск,1985): республиканской научной конференции по проблемам комплексного использования металлургического сырья (г.Караганда,1987); Всесоюзный научной-конференции по термодинамике, механизму и кинетике восстановления металлов (г.Днепропетровск,1988); научном семинаре Института металлургии им.А.А.Бай-кова Й11 СССР (г.Москва, 1986); научных семинарах кафедр металлургии чугуна ДМетИ (г.Днепропетровск), МГНИ (г.Магнитогорск), Завода-ВТУЗа (г.Темиртау), кадедры теории металлургических процессов НИСиС (г. Москва), кафедры м-таллургии стали Челябинского технического университета.

Публикации. Результаты работы опубликованы в пятидесяти одной работе, в том числа в десяти аатаосиих свидетельствах, трех брокерах, двух монографиях. ^Л^.Л^ЧА.'ч^.-Ша^Л^^^^п.'е^

хггу^е. Ш гзмгй:^ о г, ад 'г

Обьзм. Диссертецг? састект :13 взгяония, тести глав, 9'шодов и рекоиенцаций, списка ."ит^агурн. кзлекепа на 320 страниц-?* и содаряпт: 220 страниц а-гшиишгнигэ текста, 01 таПлиг-.к. 10? ил-ляс грдииА Виблиографичосди«. слизан - "¡'3 иакиекеи&пкР

Совокупность результату диссертационной работы моано квалифицировать как теоретическое обобщение и решение крупной научной и технической проблемы, заключающейся в развитии теоретических основ технологического процесса твердофазного восстановления железа, открывающего возможность широкого использования рядового энергетического угля в качестве непосредственного восстановителя для переработки дисперсного аелезорудного сырья в специальных агрегатах,а такве существенно интенсифицирующего скорости реакции в шахте доменных печей при использовании рекомендованных реаиыов загрузки шихты и контроля газового потока.

Развитие теоретических поло»ений включает в себя ряд новых гипотез, определений и представлений о механизме твердофазного восстановления «елеза, дополняющем известные механизмы новыми полпениями диссоциационного звена процесса,, дают новые представления о кинетике восстановления железа углеродом в твердой фазе, выявившей многоступенчатую зависимость скорости восстановления келеза в пределах одной Фазы (вюстита) от уровня и скорости нагрева системы, новый характер изменения состава газа в зависимости от температуры и рудной нагрузки, а так!е формулировку критериев восстановления «елеза углеродом, принципы описания процессов и конструирования устройств агрегата, учитывающие фракционный состав шихты, повышение эффективности использования энергии, возмо!ность исключения кпкса из металлургического передела.

СОДЕРВАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Восстановительные процессы по сегодняшнему состоянию основаны на адсорбционно-каталитической теории. Развитие и прилове-ние ее к практике стимулировало все возрастающие требования к

качествам окускования сырья, кокса, увеличение производства и использования восстановительных газов из дефицитных природных топлив. Вместо с теи это обусловило сооружение многочисленных капиталоемких переделочных комплексов и в конечном счете - удорожание продуктов производства, увеличение выбросов в атмосферу. Под превалирующим влияниям газового восстановления металла в доменной и шахтных печах теория восстановления железа углеродом не получила развития для организации самостоятельного процесса. Тем не менее результатами эпизодических исследований отдельных авторов (газификация кислорода шихты углеродом при ограниченном контакте и без контакта с пихтой, обнарувение японскими исследователями наличия кислорода у поверхности оксидных частиц) были поставлены больке вопросов чем получены ответы, которые трудно поддавались объяснении с позиции суяествувдей теории восстановления.

Несмотря на разнообразие оценок о роли углерода в твердо-Сазном восстановлении железа в наией стране проводятся практическая работа и исследования процессов восстановления железа углеродом.

Обстоятельные исследования проводятся в ЦНИНЧН, ИЧН, "ЧНет им. А.А.Байкова, МИСиС, ДМетИ. ДНИ и др. научных учреждениях и институтах.

Инепадеся научные резульмгл не позволяют еце наметить четкое направление развития перстгктиснсто металлургического процес са. Не выясненными остазтея ч)хзкизи взаимодействия оксидов железа с углеродом в твердо!? кинетические характеристики процесса при изменении текпературн, взаимного расположения частиц или слоев,дисперсности эксидов к углеродистого реагента я др.Восполнении этих пробелов к ссЕ?лиинствован:н) сузестзувчр'-о.разра-

богке перспективного технологического процесса посвящена настоящая диссертационная работа.

Диссертация представляет собой обобщение научных результатов работ автора,выполненных в заводе-ВТУЗе при Карагандинском металлургическом комбинате в перио" с 1970 г. по 1990 г. При постановке и проведении научных исследований он опирался на современную теорию металлургии железа, в основу которой положены труды советских и зарубежных ученых.

Автор выражает свою искреннюю благодарность д.т.н. Куликову И.С. .сотрудникам кафедры РГП и ТМП МИСиС,заведующему лабораторией физики горения топлива ХМИ АН КазССР,доктору технических наук Фиалкову Б.С. за оказанную помощь,ценные замечания и советы при оформлении.и доработке диссертации.

I. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ПО МЕХАНИЗМУ И КИНЕТИКЕ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА УГЛЕРОДОМ

Анализируя известные теоретические положения об 1)адсорбци-онно-каталитическом; 2)контактно-диффузионном; 3)парооксидном; 4)газокарбидном и 5)диссоциационном механизмах автор отмечает, что ни один из указанных механизмов в отдельности не дает исчерпывающего объяснения наблюдаемым явлениям восстановительного процесса. Каждый из них ограничен частными условиями. .Когда речь идет только о газовом восстановлении процесс в целом может быть удовлетворительно описан в рамках двухзвенной схемы - химической кинетики и регенерации СО. Но в условиях,когда восстановителем является частично или на 100 % твердый углерод,возникает неопределенность о непосредственных участниках реакции и о роли твердого и газообразного восстановителей. Из рассмотрения экспериментальны* данных о взаимодействиях твердого углерода с оксидами

металлов сделан вывод о том,что в их основе лежат сложные превращения^ которых мы пока имеем недостаточные сведения и поставлены задачи исследования для восполнения этого пробела.

С позиции современных: представлений о. массопереносе подробно рассмотрено влияние градиента концентрации и температуры.Кроме того,показано,что массоперенос по градиенту концентрации зависит не только от разницы конце-.гграции веществ в рассматриваемых' точках,но и от величины химического потенциала. Рассмотрен вопрос о возможности переноса диссоциированных: частиц (атомов, молекул) вне твердого тела под действием химической энергии, включающей в себя наряду с квантовой энергией,кулоновскими силами и электростатическое поле. Термодинамическими расчетами показано возникновение разности пг 'циальных давлений кислорода в изолированной системе,состоящей из слоя оксидов и твердого восстановителя. Разность парциальных давлений кислорода у поверхностей

твердых частиц оксидов железа и углерода, даже при отсутствии

27

непосредственного контакта, достигает от 10 до 10 ат й зависимости от величины энергии Гиббса и температуры при абсолютных значениях равновесного парциального давления у поверхнос-

—12. 17 1

тей оксидоз язлеза в пределах Ю ... Ю ат.

Выдвинуты новые гипотез» и механизм диссоциацнонно- адсорбционного восстановлен'/л нетелла, состоящий из следующих ивекюв:

- при нагреве систе>!Ы, состоящей ;;э твердого восстановителя и оксидов металла, до критически температур соответствупщю: гецес-тв на твердом воссташнигеле позникаст термоэлектронная оммссия, на поверхности оксидсп- диссоциация с выделением спобсдкого кислорода;

- поглсценяо электронов па »¿заполненной орбстали атомоа кислорода и образований отрицательных ионов на поверхности оксидов, а

положительных ионов-на поверхности твердого восстановителя;

- между поверхностями оксида и восстановителя возникает электростатическое поле;

- развитие диссоциации оксида под действием температуры и электрического потенциала;

- диффузия кислорода из центра к поверхности частиц окевда;

- адсорбция кислорода на наружной поверхности частиц;

- десорбция кислорода под действием разности парциального давления кислорода- транспорт кислорода к поверхности твердого восстановителя;

- адсорбция кислорода на поверхности твердого восстановителя;

- химическое взаимодействие адсорбированного кислорода с восстановителем и образование продукта окисления - в случая углерода С0г и СО;

- десорбция СО и СО^;

- транспорт СО и С0^> к поверхности тела оксида;

- адсорбция газов СО и С0^> на поверхности оксидов;

- химическое взаимодействие СО с кислородом,образование СО^;

- десорбция СО^ и его транспорт к поверхности восстановителя (углерода) и т.д. цикл повторяется.

Экспериментальные исследования механизма и кинетики восстановления железа твердым углеродом осуществляли на трубчатой электропечи СУ0Л-044 12-М2, СУ0Л-025,используя в качестве исходных оксидных реагентов агломерат фр.1-3 мм; фр.<I км,истертый агло-мерат<200 мет.мелкую прокатную окалину,железорудный концентрат, порошкообразную закись железа и восстановителя в виде коксовой мелочи фр.3-5 мм; 1-3 мм и фр. -¿I мм. графит,ламповую сажу.Весовое отношение оксидного образца к коксовой мелочи и другим угле-родсодержащим восстановителям поддерживали в пределах (54-6):1 и располагали их в желобе,тиглях в виде смешивающихся.несмешиваю-

щихся и пространственно разобщенных слоев. После соответствующего расположения слоев шихты герметизированное рабочее пространство дважды промывали чистым и очищенным аргоном перед включением печи в электросеть и при температуре 400 °С.Каждая серия экспериментов проводилась при трех режимах нагрева: непрерывное повышение температуры со скоростью 5-8 °С до заданной Tei/nepa-туры; изотермическое восстановление,введением реакционной трубки в нагретую до заданной температуры печь;ступенчатое повышениь температуры от 800 0 до II00-II50 °С с шагом 50 °С при изменении скорости нагрева системы.Количество и состав выделяющегося газа определяли по ходу эксперимента. Составы твердых продуктов реакции определяли после эксперимента,используя современные методы химического,рентгенофазового анализа и лаэерно-спектрального микроанализа. Для уточнения диссоциационного звена процесса были выполнены дополнительные серии экспериментов,исключающие участие газообразных восстановителей. В качестве восстановителя были использованы металлический алюминий,магний,железо,позволившие осуществить восстановление без участия газовой фазы.

На начало заметного выделения газа при взаимодействии твердого углерода с оксидами железа в смешанных и несмешивающй?:ся слоях значительное влияние оказывали природа и раомерл частиц материала: из колошниковой пили при 6с0 °С; из агломерата фракции ^ I мм 710 °С, фр. 1-3 мм при 780 °С; из окрлины при 780800 °С. В пространственно разобщенных слоях оксидных материален и твердого углерода температура начала заметного выделения rana оказалась на 50 °С виге,чем при расположении их в смеси или контакте.Скорость внг.еления и состав газа практически г я изуегнлись Выделяющиеся газ состоял из смеси 00 + СОр. На с ост ноте анис этих гоиизнотиз гасо'зоЧ сл9?и сильно елигли температура .! шоота слоя

С увеличением температуры и высоты слоя содержание СО^ повышалось.

Результаты экспериментальных исследований показали,что при непрерывном и изотермическом нагреве смешанных,несмешиващихся и пространственно разобщенных слоев шихты и углеродсодержащего восстановителя процесс, при 900-1250 °С происходит довольно интенсивно и приобретает практическое значение,сопоставимое со скоростью восстановления окускованного сырья газом при 800900 °С.При 1200-1250 °С в высоком слое начальная стадия процесса протекает настолько бурно,что сопровождается его кипением. Слои мелкодисперсных оксидов толщиной 20-30 мм полностью металлизовы-вались за время 100-160 мин.»сохраняя твердое и губчатое состояние.

(-¿обенность твердофазного восстановления железа углеродом проявилась при ступенчатом режиме нагрева слоев. Как видно из рис.1, от начала восстановления железа до его завершения существует ряд ступеней температуры,при которых достигаются соответствующие предельные степени восстановления.Практически полная остановка процесса при температурах 850,900,950,1050 °С в условиях избытка углерода и наличия газа СО + СО^ над системой подчеркивает действие закономерности,отличной от адсорбционно-каталитичес-кого механизма. Импульсивное изменение концентрации СО^ в выделяющейся смеси СО+СО^, представленное на рис.2 и скорости восстановления железа из вюстита,представленное на рис.3, в соответствии со ступенчатым нагревом системы согласуется с предложенным диссоциационно-адсорбционным механизмом процесса.Повышение концентрации СО^ и скорости восстановления железа в связи с подъемом температуры между ступенями говорит об ускорении диссоциации оксидов железа и диффузии кислорода (от сердцевины) к наружной

,4;

c\í 8

Ш зо

20

Sio

150 250 350

Время,мин

Рис Л Кинетика ступенчатого восстановления железа углеродом из колошниковой пылп(1,2) и агломерата фр. < I мм при смепивании с коксиком фр. <I мм и рудной нагрузке Рн= 5.

Обозначения на кривых: а,б,в,г,-. ступени восстановления при тем-

2 в -ЮЬО ¿; За-850й; 36-9506; Зв-Ю50°; Зв-П00°С.

i у

А %

\ i ■г

V у 4 ч

У J

1.0 £

ч

0,8

0,6 0,4

■о х

50 150 250 350

Время, ин

Рис £ .Изменение состава при ступенчатом восстановлении Ре в несместватацемсл слое истертого агломерата с коксиком фр. < I мм при

Р = 5. н

Обозначения на кривых:

1-степень восстановления;

2-содергание СОпД ; 0 I а-Ьйб0: 16-950 ,1 в-ЮЛГ I г-П00°С.

о

<J

»Л

VS.Í00 о"

"so 60

ы 20

О 50 150 250 350

Время,мин

Рис. З.Измененне степени (Я ^ и скорости (1Ь-!?оссгпиоглсн;ш желейа углерсДом из иэстпта в несмз.вивакнцемся олоэ при ступенчатом повышении темпе- _ татурм а-900°; <5-1С00°; в-П20°

1-степень восстановления К ;

2- скорость восстановления ^ ;

С;

L у* А

й Г чз

t'C <2 50

1225 IW ¡175 USO

3fl 2

21 % и í:

о с».

1 Q

О 40-00 120 160 Время, (дан

Fkc. 4.Изменение теетературн, состава газа и скогсстп восстановления Fe из посгята углеродом а пространстпенно-раробщеяньгл сл^ях во времени, ¡(ригне: I-температура,"С ; 2-равноЕ9сный состав газа, (СО и С02); 3-гМктаческпй

состав га.?г(СО и COg) ^-старость восстановления железа,

18 о

поверхности частиц.Ступенчатое восстановление железа в пределах одной фазы вюстита подтверждает диссоциацию закиси железа в зависимости от температуры,концентрации остаточного кислорода и химического потенциала и электрического поля. Вместе с тем повышение концентрации СО^ в смеси СО+СО^ при ступенчатом подъеме температуры в ряду 800,900,1000,1100 °С и избытке углерода,противоречащее реакции Будуара,удовлетворительно'объясняется диссо-ационно-адсорбционным механизмом.

Контрольное восстановление специально подготовленного химически чистого вюстита с содержанием кислорода 24 % углеродом коксорой мелочи в пространственно-разобщенных слоях в интервале 1150...1260 °С показало превышение фактической концентрации СО^ в продуктах реакции выше равновесной по отношению к системе,состоящей из СеО - С - СО - СО^.И все же полученный результат не противоречит термодинамическим законам.В действительности рассматриваемая система состояла из РеО - С - СО - СО^ - 0 (или 0^), т.е. содержала дополнительно продукт диссоциации оксида - свободный. кислород. Как видно из рис.4, .резкий нагрев шихты до П50°С за короткое время 3-4 мин. вызвал скачок скорости восстановления железа до 35.10" мин- и содержание С0£ в смеси СО+СО^ до 27,6% (кривая 3),что на 2,1 выше равновесной концентрации при 1150 °С (кривая 2) по отношению к системе РеО - С - СО - СОр. Наследующее повышение температуры до 1200 °С за 7-8 мин и далее медленное повышение ее до 1230 и 1260 °С позволило поддерживать концентрацию СО;, на протяжении длительного времени - до достижения степени восстановления вюстита 0,6..,0,7 - выше равновесной на 2,0...2,5 %. Согласно диссоциационно-адсорбционному механизму такое превышение вполне объясняется вкладом свободного кислорода, полученного в результате диссоциации оксида,в данном случае вюстита.

Отсутствие свободного кислорода при газовой восстановлении объясняется двумя факторами: 1) низклй температурой процесса (800-1000 С) при которой диссоциация влстита и магнетита практически не происходит; 2) доставкой газа-восстановителя к реакционной поверхности гораздо раньие, чем выделение свободного кислорода изнутри частицы.

Превращение вюстита или магнетита в донора кислорода требует во-первых,соответствующий температуру нагрева,во-вторых,наличие твердого восстановителя в системе,создающего разность парциальных давлений кислорода. Специальные эксперименты, выполненные на высокоточных термоанализзторах " SETERflM "," Du Pont i000" дериватографо показали достижение полного равновесия процесса на ступенчатых выдержках температуры, из-за недостатка тепла для диссоциации оксида.Нак видно из рис.За,при ? 10еС на. кривой ДТА обнаружили пик,направленный вниз,что характеризует плавление аля-миния.При 330"С наблюдается второй пик,который характеризует эндотермический процесс,т.е. диссоциацию вюстита. После некоторого подьема кривая ДТй колебалась около нуля,что наряду с диссоциацией показывает окисление алвминия. Масса образца (TG) при этом оставалась постоянной, что говорит об отсутствии выделения-, или поглощения газа. Взаимодействие неяду ваститом и ламповой сажей под проточным гелием в песигиивапщихся и смешанных слоях практически не отличалось друг от друга и характеризуется изменениями значений 'Г, TG и ДТй. Кок видно из рис.5й, на урсвне 900" С. (кривая 1) происходили изменение массы образца (кривая TG2), чтт говорит о выделении "м?-гуодукта реакции.Скористь уменьтадея нассы - ДТЙ дает пик по «'я.ппешго тевпературы i050"С. С течением врекеки она понигает-гя. Для сокращения времени достчгслил равновесия реакции, послз 20 -уииутнвй выдержки на уровне 1050'С

температуру понизили до 1030<оС со скоростью 30 град/мин. Этому понижению соответствует понижение ДГС-практически до нуля.Переход на следующую ступень температуры 1150 °С со скоростью 30 град/мин сопровождалось крутым снижением массы ТС- и повышением ДГ6- ,что говорит о повышении скорости процесса.С течением времени повторяется замедление процесса,а при понижении температуры от 1150 до ИЗО °С снова получили приближение скорости к нулю,т.е. к равновесию.Повторение этих опытов на аппарате"-С,^',/2^ 1090",но с понижением достигнутых уровней температуры на 30 °С, как видно из рис.б, показало наступление полного равновесия.Это означает,что степень восстановления железа из вюстита при более высокой температуре,например,при 1050 °С,находится в равновесии с газовой фазой,получаемой при более низкой температуре,например ,прл 1020 °С,что подтверждено слиянием значения ДТб- с уровнем нуля на последней ступени кривой рис.6.

Дериватограмма взаимодействия химически чистого гематита с ламповой сажей,представленная на рис.7., при ступенчатом повышении температуры с остановкой на уровнях 825,919,1015 и 1115 °С под проточным аргоном.показали образование по два последовательно расположенных пиков ДГА, приходящихся на период повышенш? тем пературы от одного уровня к другому. Первый пик направлен вверх,' но в области ниже уровня нуля, что показывает на протекание эндотермический реакции. Второй пик направлен вниз, что указывает на протекание реакции еще большей эндотермичности. Поскольку система состоит из чистого оксида и углерода, возможно протекание только двух реакций, соответствующих образованию СО^ и СО. Очевидно,что первый пик относится к реакциям с образованием СО^, а второй- к реакциям с образованием СО. Другие характеристики процесса- Т, Т& и ДТ&- изменением соответствующих величин подтверждали эти результаты. Аппаратурное определение СО^ как первичной продкции

та, %, -5 ' Т/С 100!

-10 800

-15 600

-та - МО

-25

90, мин. 30 60 90, mw.

Рис.5. Термо'гравиметрическии анализ взаимодействия грос-

транственно-разобщенньгх слоев в остит а и металлического алюминия, на комплексе "iETERAM" (а5; твердофазного взаимодействия вюс-тита с ламповой сажей при ступннчатом изменении тёмпературы под проточным гелием на комплексе "5ETERAM" (б).

Рис.6. Достижение равно-: + | весия реакций твердофазного о Ъ восстановления железа из вю ^ вюстита ламповой сажей при r ступенчатом изменении теше ратуры под проточным гелием на комплексе "bu Pont 1090"

ю 20 зо 50 6о, мин.

7G-, H г -15 »00 о

-35- 80 0

-55 GCC

-75- 'iCÛ

-55 200

-115-

-+1,0 s ■о $ -1,0 *

к

-Ао

-6,0 -8,0

■1,0

0 1

-1,0 ¡5 а

I

-3,0 АО

128, пин.

Рис.7. Дериватогромма твердофазного восстановления химически чистого гематита ламповой са-кей в смешанном с/ е при сту-

пенчатом повышении температуры под проточным аргоном.

о

дополнительно подтверждает действие диссоциационного механизма нетолько как стартового, но и постояно действующего звена на всем протяжении восстановительного процесса.

Получено прямое доказательство диссоциации оксидов при восст-становлении вюстита алюминием и другими сильными металлами в пространственно- разобщенных слоях, представленных на рис.8. Довольно точное соответствие потери ьассы на вюстите величине приобретенной массы на металлических восстанов'ителях(А1, М^, Ремет) а также химические, и рентгенофазовые анализы исходных веществ и продуктов реакции убедительно показали отсутствие сублимации, кроме М^., переходов металла или оксида из одной лодочки в другую, что перешедшим из вюстита к металлическим восстановителям веществом является кислород оксида.

Специальный эксперимент позволил измерить электрическое поле между гзумя пространственно-разобщенными патронамч( зазор между ними был 20 мм),в которые были помещены соответственно оксид Ре и твердый восстановитель(графит). Значение электрического потен-

А А

циала возрастало от(5...8)«Ю А до ЮО-КГ^А в зависимости от температуры и скорости выделения газа. Наличие электростатического поля между указанными слоями, а также между слоями порошков РеО и А1мет, с соответствующим изменением массы образцов зарегистрировано на высоковакуумном посте ВУП-4. Получена тесмая связь диссоциации оксидов железа с адсорбционным явлением. Например, выделившаяся газовая смесь СО+СО^ над системой (Ре - РеО)-С при температуре 1°С по мере ее понижения обратно поглащается системой с постепенным уменьшением концентрации СО^ в газовоД смеси. При этом происходит одновременно науглероживание и окисление металла.по реакциям:

2С0^С + С02 (I); РеМ0Т+ С= РеС (2); СО^ Ремет=Ре0+€0 (31 Значительная часть СО^ адсорбируется на поверхности восста-

л

0,1

0, о,

0,1

/ '5 ч>

А

ч а

ж ■ 6

> / Ч

ч

),8 0,6 0,4' 0,2

0 12 3 Время,час

з,г 3,1 3,0 2,9

V

V

Рис.В. Кинетика восстановления железа из вюстита алюминием в пр^странственно^разобщенных слоях при Ю00°С.

Кривые: 1-степень восстановления

(С ; 2 - приведенное парциаль ное давление кислорода Рц^.ат;

3,4 - изменение весов,А1 и РеО ( Ч ),гр.соответственно в изолированном состоянии; 0,6 - то *е в присутствии обоих реагентов в реакционной трубке р разных лодочках.

новленнъгх твердых продуктов,что обнаружено более высокой концентрацией СО^ в газе,выделившемся при повторном нагреве системы (Ре-РеО)-С. Вместе с тем выявлен весьма сложный характер взаимодействия между твердыми базами,особенно в условиях дисперсных слоев,что они таят в себе еще много интересных явлений,открытие которых имеет теоретическое и практическое значения и заслуживает дальнейших исследований.

Вместе с тем та часть,надежно обоснованных теоретических положений, которая выносится на защиту,может быть положена в основу совершенствования существующих и создания перспективных технологических процессов.

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

Выполнен анализ использования газа-восстановителя в направлении его потока и соответствие со ступенчатым превращением оксидов железа по восходящей линии Рв-1- РеО-^РедО^-^Ре^Од.Составлен баланс газифицируемого кислорода оксидов лалеза и поочередна!! газификация его газом-восстановителем до равновесия над соответствующими оксидами и твердым углеродом на "оответствуигцвм температурном уровне. Составлен тепловой баланс с учетом тсплл-

вых эффектов реакций восстановления железа,нагрева,плавления шихты,перегрева продуктов плавки и внешних потерь.

Рассмотрены два варианта протекания восстановительного процесса - полного газового восстановления (условия шахтных печей) и смешанного восстановления железа газом и углеродом (условия доменной печи). Для первого варианта в условиях последовательного восстановления железа учитывали равновесие над РеО и РедО^ . По результатам балансовых расчетов удельные расходы смеси СО.Н^ и каждого компонента в отдельности выразили в температурных интервалах от 773 до 1273 К (рис.9,10 а,б).

Пересечение кривых расходов газа,соответствующих одинаковым значениям В на ступенях РеО-»-Ре и Ре^О^-^РеО, представленные на рис. 10 а,б* практически на одной вертикали,говорит о существовании критической температуры,при которой восстановление РеО и РедО^ завершается при одинаковом расходе газа. Критической температурой для СО - 930 К, для 1Ь) - 873 К. Повышение температуры выше критических значений для случая восстановления водородом приводит к завершению процесса в первой зоне при меньшем расходе газа и избытке газа во второй зоне. В случае использования оксида углерода имеем увеличение расхода газа в первой зоне и недоиспользование газа во второй зоне.Например,при 1273 К процесс в первой зоне завершается при расходе СО 0,9 м3/кг Ре^Од или водорода 0,66 м3/кг Ре203.

Применительно к условиям доменных и шахтных печей сделан вывод о том,что лимитирующей стадией является восстановительный процесс. Экспериментальные исследования газодинамики слоя шихты показали,что в ограничении размера отсеваемой мелочи фракцией ■< 5 мм допускается резерв,учитывающий недостаточную эффективность грохочения шихты. В действительности фракция.2,5 - 5 мм в составе кусковой шихты имеет достаточную газопроницаемость,удов-

о) о а

Сн «

о х

о й а.

1,6 1,4

1,0

Рис,9 .Зависимость удельного расхода смеси восстановительного газа (Н2= 8%, СО = 42 %) от температуры си с теш. Цифры на кривых: 1,2,3 соответствуют степени использования 873 973 1073 1173 2273Босстановительного потенциала Температура, К газа ^

873 973 1073 1173 1273

0,2

873 973 1075 II73 1273

Температура системы, К

Рис.Ю. Изменение удельного расхода водорода (а) и оксида углерода(б) на Ре^Од при условии последовательного восстановления железа из оксидов и достижения равновесия. Обозначения на кривых: ВрВ^.Вд.В^ - объемные доли восстановительных компонентов в газе; 1-расход газа на восстановление вюстита; 2 -расход газа на восстановление магнетита •

летворяющую условиям восстановления,окусковашого сырья в противотоке. Однако отсев фракции <2,5 мм не осуществляется из-за неэффективности работы существующих механических грохотов.Реализована работа по снижению размера отсеваемой мелочи ниже 4,0 мм при одновременном повышении эффективности грохочения агломерата. Предложен способ загрузки шихты с регулируемым отсевом мепочи < 2,5 мм по а.с. №1327536.

Анализируя процессы прямого и непрямого восстановления железа автор отмечает,что критерий ^ по Павлову ограничен областью вгоститной фазы,критерий по Рамму (¿^ - рассмотрением газообразных продуктов реакции прямого восстановления только в виде СО и другие не часто применяемые критерии - лимитированием процесса реакцией Будуара. Отсутствие единого критерия прямого вое становления говорит о недостаточной строгости самого понятия прямого восстановления. Предложено в основу понятия прямого вое становления положить известные реакции газификации кислорода шихты твердым углеродом независимо от фазовых соотношений оксидов и состава образующихся газообразных продуктов,а в качестве критерия прямого восстановления железа - принять отношение газифицированного кислорода оксидов Ре твердым углеродом в вид как СО,так и ко всему его количеству.

Разработана методика расчета значения , материальног и теплового баланса восстановительных процессов в условиях доменной печи и достижения равновесия газа над соответствующими фазами оксидов. По разработанной методике определены показателе для пяти вариантов организации процесса: I) 100 %-ное восстаног ление железа оксидом углерода; 2) смешанное восстановление газом и углеродом без использования СО - продукта прямого восстг новления; 3) смешанное восстановление с использованием С0;4)Ю(

ное прямое восстановление без использования СО; 5) 100 %-ное прямое восстановление с использованием СО. Показатели расчета выведены в виде таблиц и в частности в виде графиков зависимости представленных на рис. 4.

Восстановительный газ.формирующийся в горне,рассматривается в качестве подготовленного горячего восстановительного газа (ПГВГ). Оптимальный тепловой режим доменной плавки находится в прямой зависимости от его количества и в частности в заштрихован ной области (рис.11). Теплопотребность процесса,соответствующая

Рис.II. Зависимость теплового состояния доменной плавки от расхода исходного газа(ПГВГ) и степени прямого восстановления, .

Кривые: значения О.ЛО~3, кДж/кг Ре при температурах дут1)Я и неиспользовании СО*: I- Ю0°С; 2-600°С; 3-Ю00°С;

4-1300°С;при использовании СО:

5-1300°С; 6-Ю0°С

юлюсам .равное 0 и 1,0,как видно,далеки от оптиума.При изме-[ении температуры дутья в диапазоне от 600° до 1300 °С оптимум, остигается в области расхода ПГВГ, Veo = 0,6-0,42 м3/кг Ре соот-етственно. Повышение температуры дутья смещает оптимум процесса сторону повышения ta и снижения расхода углерода-реагента,а акже кокса. На низких уровнях степени прямого восстановления асход углерода-реагента остается

i

Расход газа, Vco.. м3/кг Ре

Результаты вертикального и горизонтального зондирования до пенных печей на КарМК подтвердили накопление С02 в зависимости от температуры и рудной нагрузки в шихте. Содержание СО^на уров не температуры 1000-1050 С достигало 12,5-13,8 У.. что локазывае о двухкратно больиеы накоплении СО^ в газе от горна до низа пах ты, чем по всей оставиейся высоте вахты до колоаника. Зкспери ментами на доменных печах и лабораторных установках установлено что в слое с высокой, рудной нагрузкой повышение температуры вопреки,термодинамике и реакции Будуара,развивает прямое восста новление «елеза с увеличением концентрации С0г в газе-продукте реакции. Даже в области вшетитной фазы при 1000-1050" С и рудно нагрузке 5.. .6 реакции прямого восстановления сопровождается по вывениеи содержания СОц от 20-30 до 45 У. в смеси СО + С0^. Пока зано. что значительное развитие прямого восстановления с образе ванием С0д в зоне повыженной рудной нагрузки вносит поправки теплопотребность процесса и расход кокса в зависимости от Чб •

3, С0ВЕРИЕНСТВ0ВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ «ЕЛЕЗА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

.В рабочем пространстве доменной печи часть восстановител! ной работы совержается твердым углеродом. В основу разработана го в данной работе алгоритма положено разделение работы ПГВГ углерода топлива. Причем учитывается выработка СО'от прямо; восстановления металла углеродом и возможность его использован при взаимодействии с оксидами до С0^. Как видно, рассматривает работа четырех реагентов - восстановителей -СО, Нд и СО', С. Ст пени использования СО, Н<^и СО* определяют экспериментально --£

Причем значение 1/со< .поскольку СО1, проходит меньший

путь движения чем СО ПГВГ.

Количество газифицируемого у фурм всего углерода и топливных добавок выражено через расходы и составы дутья и топлива соответственно

&'с<р= 0,535 .У^ (2-2р + кг/т чугуна и ' (3)

пгс =10"2(0,535. \УПГ И (тСтН-п. ) + с*),кг/т

чугуна (4)

где расходы дутья (м3/т),природного газа (м3/т),жид-

кого или твердого топлива (кг/т) соответственно; 1с, -объемная доля кислорода и влаги в дутье; в Сщ Ст - содержание углеводородов и углерода в соответствующем топливе, %.

Учитывая баланс водорода,углерода и кислорода,получено уравнение зависимости состава и выхода ПГВГ от количества проплавляемого материала.

Баланс углерода с учетом работы ПГВГ. в отдельности позволил определять его расход на прямое восстановление. Часть'кислорода шихты газифицируется известным количеством СО и Н^ ПГВГ.Остальная часть газифицируется углеродом кокса в количестве

0ц-Ощ." О'Цсо) ~ О'ьСн) , кг/т чугуна (5)

с образованием СО (0ц) и С0'2 (О*). Их соотношение связано суммой 0ц=0ц~0ц_ и = +Усг)д.),совместное решение которых позволяет определять количество кислорода.газифицируемое в СО., по уравнению

О'я =0и 7 г? • кг/г чугуна (6)

/ + ¿со

В соответствии с ранее установленной закономерностью повышение температуры выше 1000 °С ведет к увеличению доли кислорода; газифицируемой углеродом до СО!, ) тем в большем количестве, чем ниже степень восстановления сырья и больше степень использования СО' - продукта прямого воостштгжпрния - ^^. Э:сс;пср:т:-:с;:таль—

ные данные в лабораторных условиях при рудной нагрузке 5 и полученные на доменных печнх при вертикальном зондировании подтверждают вывод уравнения (6) и характеризуют зависимость от температуры,представленную на рис.12.

Учет соотношения газифицируемого кислорода шихты до СО^ и СО* при прямом восстановлении железа вносит существенные поправки в суммарный тепловой эффект реакции углерода с оксидами и в выход газа. Разработанный алгоритм позволяет последовательно определять материальный и тепловой балансы процесса,в том'числе общий расход углерода,углерод кокса и степень прямого восстановления 7с* .Алгоритм расчета запрограммирован на языке "Бейсик",апробирован и отлажен на ЭВМ "Роботрон"Полученные результаты для условий КарМК выявили зависимость расхода кокса,суммарного углерода и степени прямого восстановления от степени использования и представлена на рис.13. Установлено также увеличение значения Ч'си с повышением рудной нагрузки й уменьшением размеров фракции рудного сьгья в слое. В связи с этим исследована газопроницаемость слоя при изменении в нем количества и размеров фракции мелочи. Установлено,что в промежуточной зоне столба шихты,где рудная нагрузка имеет пределы 5-6 при среднем ее значении 3,5, существует дефицит газа-восстановителя. Поэтому в этой зоне возрастает роль твердого углерода,как восстановителя. Используя изменение темпе-

ч °

0,6 0,5

0,4 0,3

лъ/

7/г

900 1ООО 1100 ш1С,

Рис.12.Зависимость доли газифицированного до СО^ кислорода шихты при прямом восстановлении от температуры процесса: 1-при «¿-0,2; 2 -при {¿«0,35; 3 -при %=0,5.

Рис.13.График зависимости показатели доменного процесса от степени использова ния- СО.

Кс,(1) - суммарный расход углерода, кг/т чугуна; К,(2) - расход кокса,кг/т чугуна;

3 - степень прямого восстановления Ре.

ратуры,состава газа и скорости схода шихты .полученные при вертикальном зондировании доменных печей КарЩ,проанализировано соотношение газового и прямого восстановления железа в промежуточной зоне.Показано,что фракция агломерата 5-3 мм обладает вполне допустимой газопроницаемостью,практически не измельчается и эффективно восстанавливается с участием твердого углерода.

Выявлен эффект использования мелкого агломерата в доменной печи при условии его сосредоточенного расположения и смешивания с мелким коксом (патент по заявке № 4771167/02). В связи с этим предложен и релизован способ загрузки отсева агломерата в печь в смеси с коксовой мелочью фр. < 40 мм через определенное число нормальных подач.На комбинатах НТЖ и "Криворожсталь" за счет внедрения способа получен экономический эффект более 1,2 млн. руб.

Для непрерывного контроля газопроницаемости шихты по а.с. №1052540 на доменной печи объемом 2700 м3 реализован дополнительный ввод фурм под уровень засыпи для измерения статического давления газа между колошником и под уровнем засыпи позволял непрерывно фиксировать сопротивление слоя,образующегося от каждой загружаемой подачи шихты и тем самым контролировать его газопро-

нщаемость.

На доменных печат и №3 КарМК и №1 НТМК внедрены разработанные автором установка термопар по окружности колошника над уровнем эасыпи и регулирование распределения газового потока изменением режима загрузки шиггы. Регулирование температуры газа по окружности колошника с помощью ВРШ и БЗУ показало эффективное управлейие газораспределением,повышение степени использования восстановительного потенциала и теплосодержания газа.Систематическое регулирование температуры газа с помощью ВРШ позволило снизить уровень температуры отходящего газа в среднем на 20 °С, а с помощью БЗУ - на 50-60 °С,что эквивалентно снижению расхода кокса соответственно на 566 и 1520 кг кокса в час на доменных пе чах производительностью 3500-4000 т чугуна/сутки.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ФОСФОРИСТОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ДИССОЦИАЦИОННОГО МАССОПЁРЕНОСА

Проблема переработки фосфорсодержащего железорудного сырья связана не толь..о с дефосфорацией металла,но и с восстановительной и комплексной переработкой. Положение о безусловном восстановлении фосфора в доменной печи закрепилось так,что оно на практике воспринимается как очевидный процесс.Тем не менее детально исследование движения и превращения фосфора в процессе подготовки и переработки железорудного сырья,выполненное в настоящей дис сертэ'дионной работе,выявили возможности селективного восстановлю ния железа. В фосфорсодержащих железорудных материалах фосфор находится обычно в. вице вивианита FegiPO^^.ßH^O или фосфата же леза Рез^РО^, из которого фосфор довольно легко восстанавливается водородом уже при температуре 873 К,а оксидом углерода -

- при 1073 К.--В то же время известно,что фосфор из фосфатов сальция восстанавливается гораздо труднее.Например из Сад(РО^)^ фосфор начинает восстанавливаться водородом при 1373 К, а окси-(ом углерода - при 1473 К. Отсюда следует,что восстановимость Ьосфора может быть регулирована в зависимости от перевода его I исходном сырье в те или иные фосфатные соединения.

В качестве исходного рудного сырья были использованы грави-'ационно-магнитшй и обжигмагнитный концентраты лисаковского Ша с содержанием фосфора 0,6-0,7 %.

При окислительном обжиге вивианит превращается в фосфат же-:еза - Ре3(Р04)г. При температурах обжига 900,1000,1100,1200°С первые установлено протекание обменной реакции:

Ре3(Р04) + ХаО = Са3(Р04)^ + ЗРеО, (7)

олучены ее термодинамические и кинетические характеристики, 'ешение термодинамических задач относительно реакции (7) позво-ило вывести следующие уравнения энергии ГИббса и константы рав-овесия реакции

Д &(473_1373) = -285,41-17,94. КГ3. Т, кдж/моль (8)

и 34345/Т + 2,15 (9)

Экспериментальные исследования кинетики процесса показали, то при восстановительном обжиге в интервале 800...900 °С проис-одит селективное восстановление железа. По балансу восстановлен-ого и невосстановленного фосфора определяли полноту протекания вакции (7). Установлено,что при температурах окислительного об-ига 900,1000,1100,1200 °С с увеличением основности доля Р^О^, вязанная в Са3(Р04>2 увеличивается. Но при температурах 900, ]00 °С превращение его в Са3(Р0^)^ не завершается полностью. ?и 1100 и 1200 °С степень превращения достигает соответственно ,89-0,92 и 0,95-0,98. С повышением температуры окислительного

обжига полнота превращения РедДО^ в С^РО,^ достигается при меньшей основности. Например.практически полное связывание фосфора в фосфаты кальция при агломерации гравитационно-магнитного концентрата достигается на уровне основности 1,3. Этим самым показано,что повышая температуру обжига можно добиться сник ния расхода флюса.

Еыли выполнены сквозные экспериментальные исследования от обжига концентрата до получения литого железа через стадии:

1) окислительный обжиг офлюсованной шихты;

2) восстановительный обжиг и металлизация офлюсованной шихты (концентрата,окатышей и агломерата,конвертерного шлака) при умеренной температуре - 800-950 °С при использовании в качэс тве восстановителя С0,Н^ и С.

3) плавление металлизованной шихты в нейтральной атмосфере;

4) анализ полученных жидких продуктов плавки.

Металлизованные до степени восстановления 0,96-0,98 полупродукты (концентрат,окатыши,агломерат и конвертерный плак) были тугоплавкими - температура начала плавления достигала 1673 К Плавление завершалось при температуре 1823-1873 .К. Химический анализ металла и шлака представлен в табл.1 и 2.

Таблица I

Химический состав металла (массовая доля,%).полученного из фосфористого железорудного сырья методом прямого восстановления

Сырье,плавка |Са0 ! С ! Б 1 Мп 1 Р ! 31

1510*1 1 ! 1 !

I 12! 3 ! 4 ! 5 ! 6 1 7

Моталлизованный обжиг- 0,17 0,075 0,01 0,06 1,12 0,18

магнитный концентрат 0,9 0,08 0,01 0,07 0,226 о.з-

1,1 0,08 0,008 0,05 0,219 0,57

1,3 0,10 0,007 0,05 0,186 0,33

Продолжение табл.1

! 2 ! 3 ! 4 !

5 !

6 ! 7

1,3 0,145 0,01 0,02-0,142 0,22 1,7 0,135 0,009 0,10 0,075 0,39

Плавка промышленного агломерата в ДП* 1,3 4,45

Конвертерного шлака 5,0 0,12 То же,металлизованного промышленного агломерата в ПТ 1,3 0,10

0,022 0,81 1,10 0,85

0,030

я ДП и ПТ - доменная печь и печь Таммана

0,028 0,15

0,008 0,045 0,039 0,27

Таблица 2

Состав шлака (массовая доля,%)

Сырье !Са0 шРо, 'Р2°5 ! ! 1 СаО ! РеО

■ —1 1 БЮх! 1 I I

Металлизованный обжиг- 0,9 28,53 8,23 24,24 20,8 15,3

магнитный концентрат 1,3 26,82 8,12 22,80 30,38 8,35

1,5 25,28 7,65 21,83 33,32 5,95

1,7 24,42 7,57 20,87 35,28 -

Как показывают результаты лабораторной апробации способа по а.с. №1073288,позволяет получать конструкционный металл из фосфористого сырья методом прямого восстановления.

Сравнительный анализ предложенной и существующей технологии переработки фосфористого железорудного сырья показал многомиллионную эффективность первой,возможность получения конструкционной стали из офлюсованного фосфорсодержащего сырья,минуя доменный передел.При этом исключается необходимость дефосфорации стали, подготовки извести.

При получении фосфористого суперконцентрата с сопрржянием

I

3-4 % может быть реализовано не только прямое получение

железа,но и комплексная переработка сырья с использованием фос-фатшлака в качестве удобрения.

5. РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И КОНСТРУКЦИИ НЕПРЕРЫВНОГО .ВОССТАНОВИТЕЛЬНО-ПЛАВИЛЬНОГО АГРЕГАТА

Транспортировка материала из шахтной печи в электродуговые и связанные с ней технологические операции значительно снижает эффективность процесса в целом.Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется разработке непрерывного процесса металлизации и плавления железорудного сырья.

В диссертационной работе представлены разработки непрерывного процесса металлизации и плавления окускованного железорудного сырья в трехзонной шахтной печи.Разработана конструкция шахтной печи по а.с. 1Р7595595, включающей шосту для металлизации окускованного сырья газом,плавильный горн для получения жидких металла,шлака и расположенную между ними зону подвешивания столба шихты и регулирования температуры газа с двумя пережимами.Были созданы модели разработанной шахтной печи,на которых разносторонне исследованы закономерности движения и распределения шихты и газа.Установлено,что газовые потоки в пережимкых устройствах выполняют роль гибких и неизнашвй*>щихся затворов.Отработан режим плавной и дозированной'передачи шихты из шахты в горн с помощью регулирования газового потока.

Создана опытная шахтная печь разработанной конструкции емкостью 0,1 мэ и апробирована на ней реализация непрерывного процесса металлизации и плавления окатышей ССГОКа и промышленного агломерата.На опытной установке отлажены режимы периодической передачи металлизованных окатышей и агломерата из шахты в горн,

регулирование температуры и состава газа между горном и шахтой, установлены закономерности движения шихты и газов,распределения температуры и степени восстановления железа.Показано,что газовый поток в пережимах превращается в надежный запирающий элемент при скорости 40 м/с. Выше уровня пережима скорость движения газа остается постоянной на уровне 3-5 м/с:т.е. в режиме фильтрации.

Передача материала из шахты в горн чёрез центральное отверстие обусловило преимущественный осёвой сход шихты и более развитый газовый поток. Этим самым решена проблема обеспечения центральной зоны шахты газовым потоком. Получены соответствующие характеристики теплообменных и восстановительных процессов в шахте с- разбивкой ее на периферийную,промежуточную и осевую зоны.

Недостаточная обеспеченность периферии газом может быть компенсирована вводом восстановительных газов по окружности шахты в соответствии с а.с. №1049546,что открывает еще одну возможность рационального использования объема печи. Результаты плавки металлизованных окатышей в горне печи представлены в табл.3.

Таблица 3

Химический анализ металла и шлака

К! Продукты !_____Химический состав^ ______

пп| ГС 1 £1 !Мп . 1 Б Т Р ~15;огГСаОПА12Оз РеО

3!___~ 2 ~ ~ 7 3 _1~4~ 7 5 ~Г 6 ~7~ 7 8 ~!~9~ 7 ЙГГп I

1.Металл и шлак 1,35 0,22 0,30 0,028~0,035 32,0 39,0 13,0 12,0

2. -"- 1,42 0,25 0,28 0,025 0,042 35,8 40,6 12,2 8,5

3. -"- 1,38 0,18 0,25 0,026 0,044 35,4 41,1 12,1 7,9

4. -"- 0,92 0,21 0,32 0,024 0,040 36,8 42,5 12,3 3,5

Разработаны способ выгрузки и конструкция выгрузочного устройства (патент по заявке № 4785862/02),с помощью которых повышается надежность передачи и регулирование, температуры металлнзо-ванного продукта.

Данные экспериментов на опытной шахтной печи показали рабо-

тослособность агрегата,возможность элективной организаций непрерывного бескоксового металлургического процесса и были исполь-зов'чы для разработки технической документации для сооружения опытной установки объемом 1 м3в Карагандинском отделении ГИПРО-меза,которая была внедрена в учебный процесс в заводе-ВТУЗе.

6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА И УСТРОЙСТВА АППАРАТА ДЛЯ ЕЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В основу процесса положены пневмотранспорт дисперсного сырья и эффект отделения его от газового потока в расширяющемся шахтном аппарате,который сообщается с замкнутым в него пневмотру-бопроводом в соответствии с а.с. №1306138.Исходная температура восстановительного газа на уровне 1000 °С,при прохождении газа через 3-4 ступени пневмотрубопровода при нагрузке шихты 50-70кг/м; газа понижается до 250-350°С. За время транспортировки материала происходит одновременно его восстановление. Для транспортировки концентрата,как показали экспериментальные исследования на горячей модели аппарата,достаточна скорость движения газа В м/с, На установке,состоящей из 4 секций при длкне пневмотрубопровода на каждой секции 10-12 м,общее время контакта концентрата с газом составит 5-6 сек,что достигается эффект противотока в доменной печи. Но в отличие от доменной печи,в данном случае имеем мелкодисперсный материал,скорость восстановления которого на порядок выше,чем у окускованного сырья.

Апробацию процесса осуществили на лабораторной установке одной секции предложенного шахтного аппарата.Восстановление Липа-ковского гравитационно-магнитного концентрата проводили в изотермических условиях при 600,700,800,900 °С.Степень использования газа в стояке высотой 800 мм за один цикл достигала значения

0,2-0,3. При температурах ^0,700,800 и 900 °С за время 170,150, 155 и 90 мин достигнута степень восстановления массы концентрата 800 гр соответственно /1=0,4; 0,5; 0,8; 0,84. В указанных интервалах температуры происходило непрерывное движение концентрата по замкнутому кольцу,признаков подстоя и слипания не обнаружено. Данные лабораторных исследований показали возможность получения металлизованного концентрата,исключающая использование кокса и стадий окускования сырья из основного металлургического передела.

На основе ранее полученных теоретических закономерностей разработана технология и конструкция агрегата для твердофазной металлизации дисперсного сырья углеродом.Разработана конструкция аппарата для реализации процесса (по заявке №4940144/02).

При нагреве до 700-800 °С начинается процесс восстановления Рабочей температурой процесса является 1000-1250 °С.Центральный столб концентрата по мере металлизации спекается в твердый,но довольно пористый цилиндр, с охраняющий дальше свою форму.. Опускание цилиндра вниз и его выдача регулируется движением подпорки.Отрезанная часть стержня направляется в холодильник или на дальнейшую горячую обработку. В нижней части печи уголь практически превращается в золу,которая потоком азота перебрасывается "в наклонный лоток.

В лабораторных условиях апробирована работа печи без золоудаления. При рудной нагрузке окалины или концентрата 5 в несме-шивающихся и пространственно-разобщенных вертикальных слоях в интервале 900-1250 °С стабильно получены металлизованные стержни диаметром 40-50 мм. Установлена динамика металлизации стержня в зависимости.от температуры и степени восстановления массы стержня в целом. В интервале температуры 950/1000 °С материалы стержня восстанавливаются со скоростью(I,8ьЗ,05).Т0-ямин~* цо степе-

ни 0,3.Дальнейшее повышение температуры .по 1100 °С поддерживает

3 I

скорость процесса на уровне (I,5*3,96)10 мин до степени восстановления 0,6. Скорость процесса на эгом уровне поддерживается при постепенном повышении температуры до 1250 °С вплоть до степени восстановления 0,9. На завершающей стадии процесса ( £=0,95-

3 —I

0,98) скорость падает до 0,8.10" мин" . Указанные закономерности представлены в виде графически* зависимостей.

Разработанный режим восстановления концентрата и мелкой окалины углеродом в несмешивающихся и пространственно разобщенных слоях при температурах 950-1250 °С позволяет вести металлизацию стержней.или полос толщиной 50-60 мм со скоростью,соответствующей скорости восстановления окускованного сырья в доменной и шахтной печах газом,но при температурах 800-950 °С.Отсутствие особых требований к углю,особенно при ведении процесса в пространственно-разобщенных слоях.расширяет топливную базу.предложенного металлургического процесса.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Реализовано твердофазное восстановление Fe углеродом в смешанном.несмешивающихся и пространственно-разобщенных слоях дисперсного сырья и углеродсОдержащих восстановителей при 10001250 °С и установлено,что скорость процесса при этом сопоставима со скоростью восстановления окускованного сырья газом при 800... 900 °С.

2. Экспериментально установлено,что несмотря на избыток углерода в слое дисперсного сырья с рудной нагрузкой 4-6 состав газа в области 900-1250 °С определяется не регенерацией СО, в. кинетикой восстановления железа углеродом.

3. Используя оригинальные методики исследования и высокоточные термоанализаторы производства Фрслции,СШЛ и Взнгрии,впервые

установлено,что ступенчатое восстановление железа углеродом в сложной системе Ре-0-С(тв) - С0,С0^ при 800,850,900,950,1000 , 1050 °С протекает через ряд равновесных состояний с возрастанием степени восстановления железа в соответствии с повышением температуры в пределах от й, =0,35 до /г. =0,95.При 1100 °С и выше процесс завершается достижением И =1,0.

4. Внесена поправка в оценку возможности диссоциации оксидов в присутствии твердого восстановителя.При этом возможность

и ускорение диссоциации прочных .оксидов - магнетита и вюстита определяются не равновесным парциальным давлением,как принято считать,а его разностью между поверхностями твердых частиц оксида и восстановителя,которая возрастает с увеличением химического потенциала восстановителя к кислороду и повышением температуры. ■

5. Впервые осуществлено восстановление железа из вюстита до металла твердым восстановителем (А1, Ыд. ) в пространственно-разобщенных слоях без участия газа-восстановителя в массоперено-се.что позволило обосновать и предложить новый диссоциационно-адеорбционный механизм восстановления железа и подтвердить непосредственное участие свободного кислорода - продукта диссоциации в массопереносе.

' 6. При резких повышениях температуры системы состоящей из оксидов железа и углерода в несмешивающихся и пространственно-разобщенных слоях,со скоростью 140...150 °С/мин,впервые получено превышение концентрации СО^ в смеси СО+СО^ выше равновесного зна -чения, что объясняется лимитированием процесса циссоциационным звеном и участием в реакциях свободного кислорода.

7. Показан механизм разложения СО и вторичного окисления же леза в системе Ре-0-С^гарС0,С0^ при понижении температуры от достигнутого уровня восстановления собственным газом (СОгСО^). который не ограничивается,как принято,реакцией Белла,а состоит

из трех-.замыкающихся реакций: 2С0-^С+С0^: С+Рсмет-*- РеС; Ремет+ СО^РеО+СО.

8. Новое представление процесса твердофазного восстановления железа с участием диссоциационно-адсорбционного механизма позволяет эффективно использовать твердый углерод для регулирования селективного восстановления металла из различного дисперсного сырья,создавать совершенную технологию его переработки на уровне разрабатываемых в США,Японии и Германии технологии.

9. Установлено,что в полидисперсном слое шихты сопротивление движению газового потока,оказываемое 1% фр. ^1,5 мм в 8...10 раз выше,чем I % фр. 5,0...2,5 мм.Предложено новое техническое решение эффективного удаления мелкой фракции и загрузки штаты с возможностью регулирования удаляемой фракции в пределах *;2,5 мм

(а.с.№1327536). На доменных печах КарМК а) освоен отсев мелочи с уменьшением размера отсеваемой мелочи; б) разработан и внедрен способ непрерывного контроля газопроницаемости шихты; в) разработан и освоен контроль окружного распределения шихты и газа и его р. гулирование с помощью ВШ и БЗУ.

10. Исходя из взаимодействия твердого углерода с оксидами железа с образованием газов СО^ и СО',введена поправка в определений степени прямого восстановления как величины,выражаемой отношением газифицированного твердым углеродом кислорода оксидов железа ( в виде СО и СО^) ко всему газифицируемому количеству кислорода оксидов железа.При этом получана более благоприятная зависимость расхода кокса от |Чем от 'Ъд и Яа. «учитывающих взаимодействия углерода с оксидами железа только до образования СО.

11. Методами вертикального и горизонтального зонцирсзания доменной печи установлены дефицит газа-восстановителя в промежуточной зоне столба шихты и развитие здесь восстановления железа углеродом.Накопление С0£ в газе от горна до низа тахты достигает

12,0...13,8 %,т.е. 2 % на I м высоты шихты,в то время как по высоте всей шахты оно составляет 0,22...0,28 % на I м. Для интенсификации восстановления железа с участием твердого углерода предложен и внедрен в производство на НТМК и комбинате "Криворож-сталь" способ загрузки шихты (патент по заявке №4771167/02).позволивший снизить расход кокса в пределах 5...7 кг/т чугуна,получить экономический эффект более 1,2 млн.руб.

12. Впервые показано протекание твердофазной реакции замещения фосфата железа в фосфаты кальция.

13. Впервые в лабораторных условиях реализован способ получения конструкционного металла с содержанием .[Р] =0,028...0,05%;

[С] =0,1. ..0,25 %; Гг.] =0,008.. .0,03 % из офлюсованного лисаков-ского железорудного сырья и конвертерного шлака путем прямого и селективного восстановления железа с последующим плавлением ме-таллизованного продукта в нейтральной атмосфере (а.с.№1073288).

14. Разработан принцип работы шахтной печи без коксового слоя (а.с. №759595) разработана конструкция. Шахтная печь апробирована в виде опытной установки,получены положительные результаты. Разработана техническая документация опытной установки.На опытной установке получены закономерности теплообмена и твердофазного восстановления железа из окускованного сырья.

15. Разработана конструкция устройства для металлиз;ции концентратов и проведена его апробация (а.с.№1306138).

16. Разработаны устройства и реализованы в лабораторных условиях способы твердофазного восстановления железа из дисперсного сырья углеродом в несмешивающихся и пространственно-разобщенных слоях,что расширяет ¡энергетическую базу восстановительного металлургического процесса (патент по заявке №494144) .создает ос нову перспективной технологии переработки дисперсного железорудного сырья и отходов производства.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тлеугабулов С.М. Теория и технология твердофазного восстановления железа углеродом. Алма-Ата: 1 Лллым", 1991. 312 с.

2. Тлеугабулов С.М. .Носов К.Г. .Урюпин С.Д. .Шидловский A.A. Управление процессом смешанного восстановления железа в шахте доменной печи. Алма-Ата: Тылым", 1991. 191 с.

3. Тлеугабулов С.М. Исследование кинетики восстановления железа углеродом твердого топлива // Комплексное использование минера ьного сырья. 1986. №9. С.58-62.

4. Тлеугабулов С.М. Кинетика и особенности восстановления слоя лисаковских концентратов //Производство чугуна. Свердловск: Изд. УПИ, 1979. С. 3-8.

5. Тлеугабулов С.М. Диссоциационно-ацсорбционный механизм и кинетика восстановления железа углеродом//Сталь. 1991. И.О.15-18.

6. Тлеугабулов С.М. Кинетика твердофазного восстановления железа углеродом// Стнль. 1988. №12. С.8-12.

7. Тлеугабулов С.М. Разработка технологии эффективной переработки дисперсных и мелкодисперсных отходов металлургического производства// Сб.докладов Международного симпозиума " ¡litii-zplogicss-tneiatiuzqy "• Кощице-Братислава, 26-29 июня 1990. С.230-235.

8. Тлеугабулов С.М., Тлеугабулов B.C. Твердофазные превращения npi. восстановлении и нагреве железорудных окатышей // Комплексное использование минерального сырья. 1987.№12. С.53-57;

9.. Тлеугабулов С.М. .Шумаков Л.Г. .Фиалков B.C. Давление'столба шихты в доменной печи//Сталь. 1965. №11. С.969-973.

10.Тлеугабулов С.М. Расчеты по бескоксовой металлургии железа и проектирование шахтной печи/ А^ма-Ата: Изд.Минвуз КазССР, 1976. 54 с.

П.флеугабулов С.М. Кинетика металлизации прокатной окалины углеродом твердого топлива//Симпозиум по кинетике.термодинамике и механизму процессов восстановления: Тез.докл. М.: АН СССР, 1986. 1:.2. С. 36-37.

12.Тлеугабулов С.М. Расчеты по проектированию и эксплуатации доменных и шахтных печей.Караганда: изд. Минвуз Каз ССР, 1978,

81 с.

13.Тлеугабулов С.М.,Култаев Е.А. КинЬтика металлизации концентрата в рециркулирующемся слое: Материалы Всесоюзной конкуренции по бескоксовой металлургии железа ЗДСП).Челябинск: Изд. МЧМ

СССР,1986. С.78.

14.Тлеугабулов С.М. Организация восстановительного обжига концентрата в рециркулируемом слое // Пути улучшения газомеханики металлургических шихт: Тез.докл. республиканской конференции. Караганда. 1990. С.58-59.

15.Тлеугабулов С.М. Технология металлизации мелких и мелкодисперсных рудных материалов углеродом // Совершенствование технологии производства и качества металлов: Тез.докл.Всесоюзной научно-технической конференции Днепропетровск, 1989. С. 8-9.

16.Тлеутабулов С.М..Култаев Е.А. Кинетика восстановления смеси Ванадиевого шлака и окалины // Физико-химия процессов вос^ становления металлов:Тез.докл.Всесоюзной научно-технической конференции Днепропетровск,1988. С.117.

17.Тлеугабулов С.М., Коваев Е.В. Исследование возможности прямого получения железа из фосфористых руд: Межвузовский сб.тр. Металлургия черных металлов. Алма-Ата: изд.КазПТИ, 1982.С.20-23.

18. Тлеугабулов С.М.,Абишев Ж.Н. Исследование твердофазной реакции образования фосфата кальция в металлургическом процессе //Сталь. 1984. №4. C.I7-2I.

19.Тлеугабулов С.М. Влияние твердофазных превращений в кусках рудного материала на температуру начала размягчения //Метал лургия и обогащение. Алма-Ата: Изд.КазПТИ, 1978. Вып.13,

С.78-81.

20.Тлеугабулов С.М. Оценка порозности смеси и степени разрыхления движущегося слоя // Металлургия черных металлов.Алма-Ата: Изд. КазПТИ,1979. С.6-9.

21.Тлеугабулов С.М..Алтынбеков Ж.О. Исследование влияния мелкозернистых и пылевидных частиц на газопроницаемость агломерата // Металлургия черных металлов. Алма-Ата: Изд. КазПТИ,1973. Вып.I. С.33-37.

22.Тлеугабулов С.М.,Ли A.M..Алтынбеков Ж.О. Исследование газодинамики столба рудных материалов при восстановительном обжиге // Сталь.1973.№1. С.10-12.

23.Тлеугабулов С.М..Алтынбеков Ж.О..Шумаков Л.Г. Алгоритм степени прямого восстановления и выбор величин теплового регулирования доменного процесса // Металлургия черных металлов. Алма-Ата: Каз1ГГИ,1975. С.27-35.

24. TleluAcjaiu^ov 5- М. pirucie ¿isemciüidioa und ihv ¿infbLSi an den. konsvvttrxauefo hu Ucchüfan// реъ 8. mtez-

ttaiLomiea ксп&г-еп.? dax Hcc.hc/m£mie. „ Viiwice - I'JSs" ¡1-19. I0-I3S0, OsiTOYCL-CztblivbloVriKici.. s. m-№4.

25.Тлеугабулов С.М. Д-щловский A.A. .Урюпин С.Д. Работа углерода в процессе восстановления желеэа//Известия вузов.Черная металлургия. 1990.Ю. С.5-7.

26.Тлеугабулов С.М. Определение и оптимизация расхода комбинированного дутья для доменной плавки// 2-ая республиканская научно-техническая конференция "Пути улучшения газомеханики металлургических шихт".Караганда, 27-29 ноября 1990. С.58-59.

27.Тлеугабулов С.М. Исследование количественного распределения шихты и газов в доменной печи.Сообщение I // Известия вузов.Черная металлургия. 1977.И. С.30-33.

28.Тлеугабулов С.М. Исследование количественного распределе ния шихты и газов в доменной печи. Сообщение 2 // Известия вузов Черная металлургия. 1977. №3. С.34-37.

29. Тлеугабулов С.М.,Сарекенов К.З. Влияние размера частиц и гранулометрического состава агломерата на его объемный расход // Межвузовский сб.тр."Технология,производство и обработка стали Алма-Ата: КазПТИ,1983. C.I2-I7.

30.Шумаков Л.Г..Тлеугабулов С.М. Структура движущегося стол ба шихты в больших моделях доменной печи // Известия вузов.Чер-ная металлургия. 1966.И. С.31-36.

31.Тлеугабулов С.М.,Покрышкин В.Л..Иванцов В.И. Влияние режима загрузки и распределения шггы на показатели работы доменной печи // Материалы Международной конференции "Новые и усовершенствованные технологии для окускования сырья и производства чугуна ферросплавов". Болгария,Варна, 12-14 теня 1990. С.89.

32.Тлеугабулов С.М.,Сарекенов К.З.,Миникес Э.Э. Взаимосвязь схода шихты в печи с текущими параметрами доменной плавки //Межвузовский сб.тр.:Металлургия черта металлов,Алма-Ата: Изд.КазПТИ 1982. С.10-18.

33.Алтынбеков Ж.0..Тлеугабулов С.М..Фиалков Б.С. и др. Опытная шахтная печь для металлизации руд // Металлургия черных металлов.Вып.3.,Алма-Ата: Изд.КазПТИ, 1977. C.7-II.

34.Тлеугабулов С.М., Алтынбеков Ж.О.,Фиалков Б.С. ¡" др.Экспв риментальное исследование металлизации окатышей в опытной шахтной печи.Сообщение 3 //Известия вузов.Черная металлургия,1979,№3.

С.17-19.

35. Тлеугабулов С.М.,Еременко Н.Г. Газодинамика подвешенного столба шихты. Сообщение .1 // Известия вузов,Черная металлургия, 1971,№9. С.32-35.

36. Тлеугабулов С.М.,Еременко Н.Г. Некоторые газодинамические процессы,сопровождающиеся подвешиванием столба шихты.Сообщение 2 // Известия вузов .Черная металлургия, 1971, HI. С. 30-33.

37. Тлеугабулов С.М. Новый метод комплексного расчета доменной плавки и профиля печи.Сообщение 2 // Металлургия и обогащзние Вып.12, Алма-Ата:Тзд.КазГГТИ, 1977. C.I02-I0Ö.

38. Тлеугабулов С.М.,Шидловский A.A.,Урюпин С.Д. Повышение эффективности использования мелкого агломерата режимной загрузкой шихты // Тезисы докл.Всесоюзной конференции: Проблемы повыше ния качества металлопродукции по основным передвлам черной метал лургии. 27-30 ноября 1989. Днепропетровск. С.30-31.

39. Тлеугабулов С.М..Калиакбаров А.Г. Разработка технологии твердофазной дефосфорации лисаковского концентрата//Материалы региональной научно-практической конференции: Интенсификация и повышение эффективности использования научно-производственного потенциала 6-7 декабря 1989, Караганда. С.49.

40. Тлеугабулов С.М..Алтынбеков И.О., Тен С.Б. Обжиг,металлизация и плавление окатышей и агломерата из лисаковских концентра тов // Тезисы докл II -региональной научно-технической конференции: Комплексное использование руд лисаковского месторождения.

29 сент.-02 октября 1982, Темиртау, С.62-64.

41. Тлеугабулов С.М.,Миникес Э.Э.,Супруненко В.В. Влияние измельчения шихты на ход процессов в шахте доменной печи // Tail же,что и по п.40, С.94-96.

42. Тлеугабулов С.М..Тлеугабулов Б.С. А.с.»1049546 (СССР). Способ доменной плавки. Б.И.1983, №39.

43. Тлеугабулов С.М..Стефанович М.А.,Сибагатуллин С.К. A.c. 1327536 (СССР). Способ загрузки шихты в доменную печь.ДСП. - 1984.

44. Тлеугабулов С.М..Тлеугабулов Н.С. A.c. I306I38 (СССР). Ш.ахтный агрегат для металлизации окиси железа. ДСП.- 1985.

45. Тлеугабулов С.М. A.c. 759595 (СССР).Устройство для плавки металла из рудных материалов.Б.И. 1978. №32.

46. Тлеугабулов С.М. Сарекенов К.3..Чернецов В.И. A.c. 1052540 (СССР). Способ непрерывного измерения газопроницаемости шихты в доменной печи. Б.И. IS83. If 41.

47. Тлеугабулов С.М. A.c.. 905288 (СССР). Способ металлизации железорудных материалов в шахтном реакторе.Б.И. -1982.JP6.

48. Тлеугабулов С.М. A.c. 1073288 (СССР).Способ прямого получения железа из фосфористых железных руд. Б.И. 1984. №6.

49. Носов К.Г., Тлеугабулов С.М. и др. Патент по заявке 4771167/02 (СССР). Способ загрузки доменной пеии. ДСП.1990.

50. Тлеугабулов С.М. Патент по заявке 4785862/02.(СССР). Способ выгрузки металлизованного продукта из шахтной печи и устройство для его осуществления. ДСП.1991.

51. Тлеугабулов С.М. Патент по заявке 4940144/02 (СССР) Способ металлизации дисперсного сырья углеродом и устройство агрегата для его осуществления. ДСП-1991 г.

Модп. в печать 6.05 Формат 60x84'/..- Бумага Офсетная печать,

Усл. печ. л. . Усл. кр.-отт. 3, <3 . Уч.-иэд. л. 3,0 , Тира« -Ир »«,.

Зака! Л'> ^-/£>3

Донецкий политехнический институт, 340000, Донецк, ул. Артема, 88. ДМПП, 340050, Донецк, ул. Артема, 9«