Совершенствование способов утилизации и рециклинга пыли газоочисток металлургического и литейного производства на основе физико-математического моделирования процессов и технико-экономической оценки способов

Abstract

Объектом исследования являются процессы и технологии переработки пыли газоочисток печей металлургического и литейного производства. Цель работы – сравнительный анализ и совершенствование способов утилизации и рециклинга пыли газоочисток металлургического и литейного производства. Исследовать характеристики процессов восстановления, а также последующей плавки восстановленных окускованных или брикетированных пылевидных материалов. Методы проведения работы: аналитические, математическое моделирование, численные расчеты, экспериментальные исследования. В работе проведен анализ опыта применения технологий и оборудования для переработки пыли газоочисток металлургических печей. Определена теоретическая потребность в энергии физико-химических процессов, протекающих при переработке пыли газоочисток металлургического производства (восстановление цинка и его испарение, восстановление железа и др.) при варьировании состава пыли и способов переработки. Определены наиболее эффективные направления утилизации пыли газоочисток, а также факторы, влияющие на экономическую эффективность различных способов. Определены характеристики процессов восстановления окускованных и брикетированных железосодержащих брикетированных материалов. Определено содержание железа в восстановленном железосодержащем продукте с учетом восстановленных и удаленных из материала соединений цинка, а также вносимой золы углеродистого восстановителя. Исследовано влияние количества, подаваемого в плавильные печи материала на выход годного металла, количество образующегося шлака и другие характеристики плавки при плавке восстановленного материала при различной доле материала подаваемого в завалку с шихтой. Выполнен анализ условий плавки материала, проведена оценка времени плавки материала и определены энергетические характеристики процесса плавки. Разработаны оптимальные схемы рециклинга пыли газоочисток содержащей соединения цинка с получением в качестве продуктов переработки оксида цинка и таких продуктов как спек для цементной промышленности, пигмент для плитки и бетона, восстановленное железо с примесями оксидов, шлак. Получена зависимость времени испарения цинкового покрытия различных классов со стального лома при переплаве металлошихты в электродуговых печах. Для определения времени испарения цинка при использовании пакетов проведено моделирование их нагрева. Полученные результаты позволили определить оптимальный режим работы системы пылегазоочистки с раздельным улавливанием пыли обогащенной соединениями цинка. На основе выбранных направлений переработки пыли проведены сравнительные расчеты технико-экономических показателей различных процессов переработки пыли электродуговых печей. Определена технико-экономическая эффективность предварительного обогащения первичной пыли цинком путем инжекции в электродуговые печи действующего производства. Определена технико-экономическая эффективность переработки пыли методом восстановления и переплава в электродуговых печах. Определены технико-экономические показатели переработки пыли в кольцевых печах с вращающимся подом. В качестве самого целесообразного варианта переработки определена переработка пыли во вращающейся трубчатой печи с получением концентрата оксида цинка и железосодержащего клинкера с производительностью не менее 100 тысяч тонн перерабатываемой пыли. Получена зависимость теплового коэффициента полезного действия печей от производительности печей.