автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Теория и практика усовершенствованных технологий в производстве цветных металлов (Ni, Cu, W, Al) с применением улучшенных углеграфитовых материалов

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1 Предложен механизм процесса вакуумного рафинирования металлического расплава, содержащего повышенные количества элементов, образующих газообразные продукты. Определено значение коэффициента массопереноса серы в никелевом расплаве-209.10"3 см.сек"1 для температуры 1700°С. Разработана детерминированная математическая модель процесса вакуумиро-вания для кипящего расплава. На Норильском ГМК проведены промышленные испытания, разработана и подготовлена к внедрению технология вакуумного рафинирования чернового никеля, содержащего около 4% серы и 6% кислорода, полученного в результате кислородной продувки никелевого концентрата от разделения файнштейна с получением анодного никеля, следующего состава: в среднем, % (масс): 87.3№, 1.0Ре, 7.21Си, 1.06Со, 0.918, соответствующий требованиям к данному полупродукту. Определены технологические режимы, позволяющие получать анодный никель с остаточным содержанием серы менее 0.8 %(масс). Содержание серы в черновом никеле %(масс)-3.8-4.2. Начальная температура расплава °С,- 1700-1680. Остаточное давление-20-30мм рт ст. Масса расплава, т-10-12. Уровень расплава, см-45-65.Время вакуумирования, мин 12-14.

Разработаны методы управления процессом по температуре отходящих газов, которые прошли испытания в анодном цехе никелевого завода Норильского ГМК и апробированы при ва-куумировании стали на заводе «Днепроспецсталь».

2. Исследовано поведение основных компонентов расплава в процессе получения черновой меди в вертикальном кислородном конвертере КВК-ЗО.Разработана детерминированная математическая модель процесса получения черновой меди в вертикальном кислородном конвертере при переработке расплавленного медного концентрата (штейна), предварительно подсушенного концентрата и их сочетания, позволяющая научно обосновано прогнозировать состав и температуру конвертерной ванны по ходу процесса, определять оптимальный режим процесса. Выявлена взаимосвязь между излучением факела конвертера, звуковым сигналом на резонансной частоте и уровнем заглубления фурмы. Установлено, что по сигналу на частоте 150Гц, можно судить о составе конвертерной массы и ее температуре, а по сигналу полного излучения можно диагностировать состояние наконечника фурмы. Показана зависимость между излучением факела в видимом диапазоне и содержанием сернистого ангидрида в отходящих газах. В промышленных условиях комбината "Североникель" отработаны процессы конвертирования штейна отражательной плавки и автогенной плавки высушенного концентрата. Получена черновая медь с содержанием % (масс): никеля-до 0.6, меди около 98, железа и кобальта-менее 0.01 и серы менее 0.05.

3. Изучены кинетика и механизм процесса вольфрамового ангидрида. Определена закономерность изменения зернистости порошков при прокаливании, исследован механизм роста зерен порошков. Установлено, что наибольший рост зерна наблюдается при 500-600°С, где имеет место заметное изменение адсорбции и уменьшение содержания самой мелкой фракции (0-10 мкм). Установлено, что эффект измельчения зерна заметен при температуре 700°С. При 720°С происходит переход ос-модификаций ангидрида в р-модификацию. Определен рост зерна с повышением температуры от 0,04 мкм при 200°С до 0,07 мкм при 700°С. Установлена зависимость коэффициента отражения поверхности порошка вольфрамового ангидрида от его крупности, разработана методика экспрессного контроля крупности порошка вольфрамового ангидрида. Разработана модель сушки и прокалки вольфрамовой кислоты, прогнозирующая качество материала на выходе из муфельных печей. Отработаны технологические режимы процесса, которые прошли апробацию, на заводах " Победит" и Нальчинском ГМЗ.

5. Изучены реакционные свойства нефтяных малосернистых коксов в диапазоне температур 900-1050°С, являющихся наполнителем углеграфитовых материалов и в основном определяющие показатели электроплавильных процессов в никелевом и медном производстве, а также при электролизе алюминия.

Разработаны детерминированная математическая модель процесса прокалки и алгоритмы ее адаптации для печей различных типоразмеров и для различного типа углеродистого сырья. Усовершенствована технология процесса прокалки различных углеграфитовых материалов, освоение которой на Таджикском алюминиевом, Богословском алюминиевом и Новосибирском электродных заводах позволило увеличить производительность печей по прокаленному на 8-10%,сократить безвозвратные потери материала до 2%, улучшить показатели качества по удельному электросопротивлению и истинной плотности.

6.Научно обоснованы методы усовершенствования процесса обжига с получением улучшенной электродной продукции, отвечающей требованиям электроплавки никелевых и медных материалов, электролиза алюминия, включающие перевод печей обжига за на импульсное сжигание топлива при низком давлении газа и изменение схемы подачи топлива. Разработана математическая модель и программа для расчета процесса обжига улучшенных углеграфитовых материалов. Внедрена усовершенствованная технология процесса обжига электродной продукции на 30 камерной печи Новочеркасского электродного завода. Увеличен выход улучшенной годной продукции за счет повышения качества теплового режима печи и снижения перепада температуры по высоте камеры до 40%. Получена экономия природного газа до 12%.

8.Суммарный экономический эффект от внедрения результатов работы составил 1,5 млн. долларов США.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЛИССЕРТДТТИИ

ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 .Тертичный А.И., Огарков A.B., Чеджемов М.М., Гордеев А.П., Сошкин C.B., Цемехман Л.Ш. и др. Вакуумирование малосернистого никелевого расплава.//»Пирометаллургические процессы в технологии никеля и кобальта» (Сб. научных трудов вып.8(72).-Ленинград.-1978.-С.25-28.

2.Филатов A.B., Цемехман Л.Ш., Вайсбурд С.Е., Тертичный А.И., Гордеев А.П., Сошкин C.B., Топчаев В.П. Вакуумирование чернового никеля. //»Применение вакуума в черной и цветной металлургии» (Тезисы докладов к Всесоюзному совеща-нию).-Москва.-1979.-С .103.

3.A.C.647347 СССР М. Кл. С 22 В 23/02 Способ управления процессом вакуумирования никелевых расплавов. Сошкин C.B., Топчаев В.П., Жуковецкий О.В., Попов С.Г., Цемехман Л.Ш., Вайсбурд С.Е., Шустицкий В.Д., Чеджемов М.М., Гордеев А.П., Тертичный А.И. Заявл. 06 06.77.

4.Сошкин C.B., Цемехман Л.Ш., Топчаев В.П., Вайсбурд С.Е., Жуковецкий О.В. Исследование кинетики взаимодействия серы и кислорода, растворенных в никелевом расплаве при пониженных давлениях с помощью математической модели процесса. //Физическая химия взаимодействия сульфидных расплавов с окислительными и восстановительными газами» (Тезисы докладов к семинару)- Москва.-1979.-С.1-2.

5.А.с.885314 СССР М.Кл С 22 В 23/02 Способ управления процессом вакуумной обработки жидкого металла. Сошкин C.B., Топчаев В.П., Жуковецкий О.В., Попов С.Г., Цемехман JI.1II.,. Вайсбурд С.Е. Заявл.10.03.80.

6.А.с. 1018982 А СССР С 21 С 7/10 Способ управления процессом вакуумной обработки жидкого металла. Сошкин C.B., Топчаев В.П., Жуковецкий О.В., Попов С.Г., Цемехман Л.Ш., Вайсбурд С.Е. Заявл.26.01.82.

7.Попов С.Г., Топчаев В.П., Жуковецкий О.В., Текиев Ю.М., Сошкин C.B., Толстых Ю.И. Идентификация математической модели процесса конвертирования медных штейнов в вертикальном конвертере с верхним кислородным дутьем. //»Автоматический контроль и управление в цветной металлур-гии».(Тезисы докладов к республиканскому научно-техническому совещанию).-Ташкент,-1983.-С.68-69.

8.Попов С.Г., Топчаев В.П., Жуковецкий О.В., Текиев Ю.М., Сошкин C.B. Математическая модель процесса конвертирования медных штейнов в вертикальном конвертере с верхним кислородным дутьем. //»Автоматический контроль и управление в цветной металлургии».(Тезисы докладов к республиканскому научно-техническому совещанию).-Ташкент.-1983 .-С.69-70.

9.Попов С.Г., Топчаев В.П., Жуковецкий О.В., Текиев Ю.М., Сошкин C.B., Толстых Ю.И., Ридель Г.В. Алгоритм оптимального управления процессом конвертирования никельсодер-жащего медного штейна в вертикальном конвертере с верхним кислородным дутьем. //»Состояние автоматизации производственных процессов и перспективы ее развития на предприятиях цветной металлургии» (Тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому совещанию) -Москва.-1984.-С.51-52.

Ю.Сошкин C.B., Жуковецкий О.В., Береснев А.Л., Цемехман Л.Ш., Ермаков Т.П., Лившиц Г.П, Щечка В.Г. Разработка структуры и выбор комплекса технических средств АСУТП конвертирования медных концентратов в вертикальных конвертерах.

Автогенные процессы в металлургическом производстве» (Тезисы докладов к научно-технической конференции) Мончегорск.-1988.-С.57-58.

П.Сошкин C.B., Мамырин Б.А., Жуковецкий О.В., Лиф-шиц А.И. Применение системы «Фтиан» для контроля процессов конвертирования медных штейнов. //»Проблемы автоматизации медной подотрасли» (Тезисы докладов к научно- технической конференции) -Свердловск.-1988.-С.ЗЗ-34.

12.Сошкин C.B., Гадиев М.Б., Бекузарова М.Б., Цемехман Л.Ш., Ермаков Г.П. Техническое обоснование способа контроля количества отходящих конвертерных газов. //»Проблемы автоматизации медной подотрасли». (Тезисы докладов к научно-технической конференции).-Свердловск.-1988.-С.34-35.

П.Сошкин C.B., Жуковецкий О.В., Бекузарова М.Б., Цемехман Л.Ш., Ермаков Г.П., Щечка В.Г. Разработка структуры и комплекса технических средств АСУТП конвертирования медных концентратов в вертикальных конвертерах. //»Проблемы автоматизации медной подотрасли» (Тезисы докладов к научно-технической конференции).-Свердловск.-1988.-С.35-36.

14.Сошкин C.B. , Жуковецкий О.В., Цемехман Л.Ш., Ермаков Г.П., Лифшиц А.И., Щечка В.Г. Измерение расхода отходящих технологических газов. //Цветные металлы.-1989.^ 8.-С.129-131.

15.Гадиев М.Б., Сошкин C.B., Жуковецкий О.В., Готовчик A.B., Береснев А.Л.,. Цемехман Л.Ш. Вихревой расходомер отходящих технологических газов и система преобразования и индикации расходомера //»Состояние автоматизации производственных процессов и перспективы ее развития на предприятиях цветной металлургии» (Тезисы к научно-техническому совеща-нию).-Орджоникидзе.-1989.-С.96-97.

16.Сошкин C.B., Готовчик A.B., Береснев А.Л., Жуковецкий О.В., Цемехман Л.Ш., Щечка В.Г. Система газового анализа «Фтиан-3» в структуре АСУТП автогенной плавки и конвертирования медных концентратов. //»Состояние автоматизации производственных процессов и перспективы ее развития на предприятиях цветной металлургии» (Тезисы к научно-техническому совещанию)-Орджоникидзе.-1989.-С.97-98.

17.Данилин Л.А., Малюгин A.C., Петросянц С.А., Сошкин C.B. Исследование процесса прокалки вольфрамовой кислоты на Нальчикском горно-металлургическом заводе с целью создания АСУТП. //»Контроль и автоматизация процессов обогащения и цветной металлургии (Тезисы докладов к научно-технической конференции) -Иркутск.-1974.-С. 122.

18.Сошкин C.B. Устройство управления загрузкой печи УЗП-6. //СО МТЦ научно-технической информации. -Орджоникидзе.-1988.-№88-6.-С.1-2.

19.Малюгин A.C., Мкртычан В.Е., Быкадоров A.B., Сошкин C.B. Изучение процесса прокалки вольфрамовой кислоты. //»Металлургия и обогащение» (Труды Северо-Кавказского Горно-металлургического института. Вып.37).-Орджоникидзе.-1974,-С.76-78.

20.Данилин Л.А., Малюгин A.C., Петросянц С.А., Сошкин C.B. Исследование процесса прокалки вольфрамовой кислоты с целью его автоматизации. //»Автоматический контроль и управление при обогащении и металлургии цветных металлов» (Тезисы докладов к V Республиканскому научно-техническому совещанию). Ташкент,-1976.-С.51-54.

21.Данилин Л.А., Малюгин A.C., Петросянц С.А., Сошкин C.B. О возможности контроля дисперсности вольфрамового ангидрида по коэффициенту отражения поверхности порошка в монохроматическом свете. //Заводская лаборатория.-1978.-N7.-С.835-836.

22.Сошкин C.B., Липовой А.И., Рябов Д.В. Разработка архитектуры и математического обеспечения системы управления производства вольфрамового ангидрида. //Сб. научных трудов СКГТУ.-Владикавказ.-1998.-С.64-68.

23.Слицан В.В., Колодин Э.А., Канчеров Ш.А., Татищев

A.C., Текиев Ю.М., Сошкин С. В. К вопросу о кинетике выделения из нефтекокса влаги и летучих при термообработке. //»Химическая электрохимия и плазмохимия» (Межвузовский сборник научных трудов).-Ленинград.-1982.-С. 11-17.

24.Текиев Ю.М., Сошкин C.B., Жуковецкий О.В., Слицан

B.В. и др. Состояние и основные направления создания автоматических и автоматизированных систем контроля и управления прокалочных отделений электродного производства. //»Состояние автоматизации производственных процессов и перспективы ее развития на предприятиях цветной металлургии» (Тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому совеща-нию).-Москва.-1984.-С.24-25.

25.Слицан В.В., Колодин Э.А., Татищев A.C., Текиев Ю.М., Сошкин C.B. О реакционных свойствах прокаленных нефтяных коксов. //Журнал прикладной химии АН СССР. N8. 1985.-С.1847-1851.

26.Сошкин C.B., Текиев Ю.М., Шайдурова Л.Д., Таджи-ев.В.Я., Кротких В.И., Слицан В.В. АСУТП прокалки кокса в трубчатых вращающихся печах. //Цветная металлургия.-1988,-N2.-C.67-70.

27.Топчаев В.П., Жуковецкий О.В., Сошкин C.B., Шехи-наева Ф.А. Уровень автоматизации и направление создания типовой АСУТП прокалочного цеха. //Цветная металлургия,-1989,-N12.-C.37-39.

28.Сошкин C.B., Жуковецкий О.В., Цемехман Л.Ш., Аминов А.Н., Коробкин В.М. Техническое предложение по созданию системы управления процессом прокалки кокса во вращающихся печах с применением системы «Фтиан-3» //»Состояние и перспективы автоматизации производственных процессов в цветной металлургии» (Тезисы докладов к научно-техническому совещанию) -Орджоникидзе.-1989.-С.114.

29.Сошкин C.B., Береснев А.Л., Гадиев М.Б., Кубанцева З.В., Паличев Н.Ф. Микропроцессорная система автоматического контроля и управления прокалкой кокса. //Цветная металлургия,-1990.-N7.-C.112-114.

30.Жуковецкий О.В., Сошкин C.B., Шехинаева Ф.А. Система оптимального управления прокалочными агрегатами углеродных материалов. //»Состояние и перспективы автоматизации в цветной металлургии» (Тезисы докладов к Международному научно-техническому семинару).-Москва.-1995.-С.37-38.

31 .Царахов С.С., Сошкин C.B. Пирометр спектрального отношения для прокалочных печей. //»Состояние и перспективы автоматизации в цветной металлургии» (Тезисы докладов к Meждународному научно-техническому семинару).-Москва.-1995.-С.38-39.

32.Царахов С.С, Сошкин C.B. Разработка и опыт эксплуатации пирометра для прокалочных печей. //Цветные металлы.-1996.-N1.-C.78-79.

33.Сошкин C.B., Плеханов Ю.В., Жуковецкий О.В., Аминов А.Н. Перспективы и направления повышения эффективности производства цехов анодной массы. //»Алюминий Урала-97» (Вторая региональная научно-практическая конференция).-Краснотурьинск.-1997.-С. 1-2.

34.Текиев Ю.М., Толстых Ю.И., Жуковецкий О.В., Сошкин C.B., Гавдинова Ф.В. К вопросу разработки микропроцессорной системы контроля потерь кокса при прокалке в трубчатых печах. //»Состояние автоматизации производственных процессов и перспективы ее развития на предприятиях цветной металлургии» (Тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому совеща-нию).-Москва.-1984.-С.54-55.

35.Сошкин C.B. Автоматизированная система управления технологическим процессом прокалки кокса. //СО МТЦ научно-технической информации. -Орджоникидзе.-1988.-№ 103-86.-С.1-2.

36.Сошкин C.B., Априамов В.Н., Жуковецкий О.В., Шипи-лов Е.М., Береснев A.J1. Импульсная система управления температурным режимом обжиговых печей. //Цветная металлургия,

1988.-N 11.-С.36-37.

37.Киселев А.И., Сошкин C.B., Сычева О.В., Береснев A.JL, Урумбаев Б.Я., Ляндрас М.Б. Локальные средства управления процессом обжига в многокамерных печах ТадАЗа для АСУТП «Обжиг». //»Состояние и перспективы автоматизации производственных процессов цветной металлургии» (Тезисы докладов к научно-техническому совещанию) -Орджоникидзе.-1989.-С.ЮО-101.

38.Царахов С.С., Сошкин C.B., Жуковецкий О.В. Разработка приборов для контроля высоких температур в металлургии. //»Электронные приборы и системы в промышленности».(Тезисы докладов к научно-техническому совещанию) -Орджоникидзе.

1989.-С.21-22.

39.Епхиев А.И., Сошкин C.B., Толасов Г.А. Система автоматического регулирования температуры стекломассы в питателе стеклоформующих машин. //Стекло и керамика.-1997.-N12.-С.24

40.Сошкин C.B. К возможности создания импульсной системы сжигания топлива для камерных печей. //Цветная Метал-лургия.-1998.-№.-С.55-58.

41.Сошкин СВ. Проектирование оптимальной системы управления обжигом электродных изделий в камерных печах. //Цветная Металлургия.-1998.-Ш.-С.68-72.

42.Сошкин C.B. Системы оптимального управления обжигом электродных заготовок. //Цветные Металлы.-1998.-N3.-C.66

43.Сошкин C.B. Система управления обжигом электродных изделий в камерных печах и технические средства для ее реализации //»Состояние и перспективы автоматизации в цветной металлургии» (Тезисы докладов к конференции).-Москва.-1995.

44.Сошкин C.B., Малахов С.А. Численное решение задачи теплообмена в камере обжиговой печи. //Сб. научных трудов СКГТУ.-Владикавказ.-1998.-С.64-68.

Типография "П-Центр", заказ №16 10.11.99. Тираж 100 экз.

25.

707

С.8-9