Регистрация / Вход
Прислать материал

14.574.21.0090

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.574.21.0090
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет(национальный исследовательский университет)"
Название доклада
Разработка технологии пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства
Докладчик
Чуманов Илья Валерьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Основной целью проекта является: разработка комплекса научно-технологических решений в области создания новой технологии переработки шлаков сталеплавильного производства, включающей процесс пирометаллургического восстановления ценных металлов из их оксидов, для уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду и получения ценных вторичных ресурсов.
В ходе выполнения ПНИ должны быть получены следующие научно-технические результаты:
1 Лабораторный технологический регламент пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства.
2 Термодинамическая модель процессов восстановления (твёрдофазного и жидкофазного) шлаков сталеплавильного производства.
3 Экспериментальный образец установки пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства.
4 Экспериментальный образец технологической линии для переработки шлаков сталеплавильного производства включающей следующие компоненты (экспериментальные образцы агрегатов): шаровую мельницу, установку для магнитной (электромагнитной) сепарации, установку для разделения немагнитной составляющей по плотности, печь для твердофазного восстановления, установку пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства.
5 Рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики.
6 Технические требования в виде проекта технического задания для выполнения ОКР по теме: “Создание опытно-промышленной установки для пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства ”.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность работы обусловлена следующими обстоятельствами. Переработка и утилизация отвальных шлаков сталеплавильного производства является нерешенной задачей ввиду сложности и разнообразия состава фаз, слагающих такого рода отвалы, и отсутствия достаточно простых и эффективных технологий их переработки. Значительный объем шлаковых отвалов металлургических производств и их фазовый состав стимулируют проработку вопросов их полной или частичной переработки с целью извлечения металлов с одновременным уменьшением объема шлаковых материалов и нивелирования негативного воздействия на экологическую обстановку. Процесс переработки может основываться на разных подходах, различающихся уровнем технологического решения и его экономической обоснованностью.
Наибольший интерес представляет создание эффективных технологий высокотемпературного восстановления металлической части шлаков с последующим ее извлечением и повторным использованием. Перспективными являются процессы извлечения из оксидной составляющей отвальных шлаков железа и ряда легирующих элементов (Mn, Cr, V, Ti) с использованием процесса твердофазного и жидкофазного восстановления предварительно обогащенной металлической составляющей шлаков.
Описание исследования

В ходе работ, проведённых в 2016 г. осуществлены исследовательские испытания экспериментального образца установки пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства. Проведённые испытания выполнены в установленные сроки и с должным качеством. Полученные в процессе экспериментального изучения результаты вполне однозначны, хорошо обоснованы, обладают научной новизной и были использованы для формулирования рекомендаций по оптимизации процесса пирометаллургического восстановления шлаков.

Впервые разработан лабораторный технологический регламент пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства. Разработанный регламент соответствует "Положению о технологических регламентах производства на предприятиях химкомплекса" и позволяет обеспечивать выполнение технологического процесса в соответствии с требованиями Технического задания.

За счёт собственных средств Исполнителя работ выполнены работы по проектированию и созданию экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства. Разработанные новые комплекты эскизной документации в совокупности с ранее разработанными комплектами других установок могут быть использованы для создания частей экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства. Работы, направленные на создание экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства позволили осуществить испытание экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства.

Проведены комплексные исследовательские испытания с целью изучения свойств экспериментальных партий продукции линии в зависимости от вариации режимов и параметров технологического процесса переработки шлаков. Новым результатом проведённых исследований стал вывод о том, что при любых параметрах проведения процесса переработки (из использованных интервалов) получаются три продукта (металл и две оксидных многокомпонентных субстанции), которые могут быть использованы для получения стали или отливки чугунных изделий, а также для получения цемента и других строительных материалов.

Экспериментальные исследования поставленных перед четвёртым и пятом этапами ПНИ задач обеспечены необходимым оборудованием. В частности выполнены работы по ремонту и модификации нагревательной печи СНО-60/12-И1, которая использована в ходе экспериментальных работ.

Индустриальным партнёром выполнены работы по монтажу экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства. Проведённые работы позволили привести все составные части экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства в работоспособное состояние и таким образом подготовить линию к испытаниям, проведённым в ходе пятого этапа работ по ПНИ.

Проведена технико-экономическая оценка предложенной технологии. Проведено обобщение и оценка полученных результатов, включающая оценку полноты решения задач и достижения поставленных целей ПНИ. Выполнены работы по проведению маркетинговых исследований с целью изучения перспектив коммерциализации РИД, полученных при выполнении ПНИ.

Выработаны рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках. Разработан проект технического задания для выполнения ОКР по теме: “Создание опытно-промышленной установки для пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства ”.

Участники коллектива исполнителей приняли участие в мероприятиях, направленном на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ. По результатам проведённых работ опубликована статьи в журнале, реферируемом системой "Scopus". Один из постоянных участников коллектива исполнителей защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата технических наук.

Результаты исследования

Главными результатами первого этапа ПНИ стали термодинамическая модель процессов восстановления шлаков сталеплавильного производства и результаты комплексного изучения шлаковых отвалов Златоустовского металлургического завода.

На втором этапе ПНИ основным результатом стали результаты лабораторных исследований процессов пирометаллургического восстановления шлаков различного химического и фазового состава.

На третьем этапе ПНИ ключевыми результатами стали комплекты эскизной конструкторской документации для экспериментального образца установки пирометаллургического восстановления шлаков, а также агрегатов для подготовки шлаков к пирометаллургическому восстановлению. Изготовлен экспериментальный образец установки пирометаллургического восстановления шлаков. Проведено исследование процессов подготовки шлаков к пирометаллургическому восстановлению. Разработаны рекомендации по оптимизации процессов подготовки шлаков.

На четвёртом и пятом этапах выполнения ПНИ:

1. Осуществлены исследовательские испытания экспериментального образца установки пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства.

2. Разработан лабораторный технологический регламент пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства. Разработанный регламент позволяет обеспечивать выполнение технологического процесса в соответствии с требованиями Технического задания.

3. Проведены необходимые работы по проектированию и созданию экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства.

4. Осуществлены комплексные исследовательские испытания с целью изучения свойств экспериментальных партий продукции линии в зависимости от вариации режимов и параметров технологического процесса переработки шлаков. Новым результатом исследований стал вывод о том, что при любых параметрах проведения процесса переработки (из использованных интервалов) получаются три продукта (металл и две оксидных многокомпонентных субстанции), которые могут быть использованы для получения стали или отливки чугунных изделий, а также для получения цемента и других строительных материалов.

5. Проведены работы по монтажу экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства.

6. Проведена технико-экономическая оценка предложенной технологии. Осуществлено обобщение и оценка полученных результатов. Выработаны рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.

7. Разработан проект технического задания для выполнения ОКР по теме: “Создание опытно-промышленной установки для пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства ”.

8. Проведены работы по оптимизации режимов реализации предложенной технологии применительно к шлакам различных составов различных предприятий металлургической отрасли Российской Федерации.

9. Разработана программа и методики испытания работы экспериментального образца технологической линии по переработке шлаков сталеплавильного производства. Осуществлено испытание работы экспериментального образца технологической линии.

10. Выполнены работы по проведению маркетинговых исследований с целью изучения перспектив коммерциализации РИД, полученных при выполнении ПНИ.

Практическая значимость исследования
Полученные результаты и разработанная технология ориентированы на широкое применение в организациях, разрабатывающих и совершенствующих процессы переработки шлаков сталеплавильного производства, а также на промышленные предприятия чёрной металлургии. Полученные результаты станут важным вкладом в разработку технических решений, направленных на переработку шлаков сталеплавильного производства и окажут влияние на развитие соответствующего научно-технического направления.
Основным следствием внедрения результатов проекта станет уменьшение отрицательного техногенного воздействия на окружающую среду. Ликвидация существующих шлаковых отвалов и не допущение образования новых отвалов позволит существенно улучшить экологическую обстановку в ряде городов, в которых действуют предприятия чёрной металлургии.
Основной формой коммерциализации полученных результатов проекта станет продажа технологии переработки шлаков сталеплавильного производства, а также изготовление и продажа оборудования, которое можно использовать для реализации разработанной технологии.