Кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе ВНИИЦветмет.
070002, Усть-Каменогорск, ул. Промышленная, 1
Cand. Sci. (Tech.), Deputy director of Scientific Work VNIItsvetmet.
070002, Ust’-Kamenogorsk, Promyshlennaja str., 1
Кандидат технических наук, доцент, заведующий научно-производственным комплексом «Металлургия» ВКГТУ.
070010, Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19
Cand. Sci. (Tech.), Associate prof., Head of Research and production complex «Metallurgy», (EKSTU).
070010, Ust’-Kamenogorsk, Serikbayev str., 19
Доктор PhD, заведующий кафедрой «Инновационные технологии в горно-металлургической отрасли» ВКГТУ.
070010, Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19
PhD, Head of Sub-department «New Technologies of Mining and Metallurgy Industry», EKSTU.
070010, Ust’-Kamenogorsk, Serikbayev str., 19
Доктор PhD, ВКГТУ.
070010, Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19
Doctoral student, EKSTU.
070010, Ust’-Kamenogorsk, Serikbayev str., 19
Доктор технических наук, профессор кафедры металлургии тяжелых цветных металлов УрФУ.
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 17, оф. С-108
Dr. Sci. (Tech.), Prof., Department of metallurgy of heavy non-ferrous metals.
620002, Ekaterinburg, Mira str., 17, off. С-108
Приведены результаты модельных исследований возможности сокращения энергозатрат и выбросов углекислого газа при вельцевании окисленного цинксодержащего материала. При этом использовался специализированный программный продукт METSIM, широко известный в мировой практике моделирования металлургических процессов и производств, позволяющий анализировать влияние изменения технологических режимов на конечные результаты процесса. Модельные расчеты показали, что наибольшее снижение удельных расходов энергоносителей и выхода CO2 наблюдается при использовании подогретого до 200 °С воздушного дутья с увеличением его расхода от 1000 до 7000 н.м3/ч и сопутствующим снижением подсоса атмосферного воздуха. Расчетное сокращение удельных затрат углерода и выбросов CO2 составило 30,2—35,5 %, а общих удельных затрат энергоносителей — 28—32 %. При этом подогрев дутья до 200 °С в воздухоподогревателе котла-утилизатора не требует дополнительных энергозатрат, в отличие от варианта использования кислородного дутья с расходом электроэнергии на производство кислорода. Интенсификация процесса вельцевания с применением дополнительного кислородного дутья (или обогащения воздушного дутья кислородом) и подачей нагретого воздушного дутья с сопутствующим снижением подсосов атмосферного воздуха приводит не только к снижению удельного расхода углеродного энергоносителя, но и к повышению степени использования углерода. Максимальное расчетное повышение степени использования углерода составило 6,2 отн.% — от 60,3 % (на холодном воздушном дутье без использования кислорода) до 66,5 % (на нагретом до 200 °С воздушно-кислородном дутье (7000 н.м3/ч воздуха и 185 н.м3/ч кислорода) без подсосов атмосферного воздуха). Поддержание оптимального окислительно-восстановительного и теплового режимов процесса требует корректного регулирования тягодутьевого режима печи с учетом подсосов атмосферного воздуха в разгрузочной головке печи. Несогласованные изменения удельных расходов шихты, углерода, дутья и разрежения в пылевой камере ведут к сопутствующему снижению извлечения цинка в возгоны и увеличению его потерь с клинкером.
The results of model studies on the possibility of reducing energy costs and carbon dioxide emissions during the Waelz processing of oxidized zinc-containing material in waelz kilns are presented. The studies were carried out using a specialized software product METSIM widely known in the world practice of metallurgical process and production modeling that allows analyzing the effect of changes in technological modes on the final results of the process. Model calculations showed that the greatest decrease in specific energy consumption and CO2 emissions is observed when using blast air heated to 200 °C with an increase in its flow rate from 1000 to 7000 n.m3/h and concomitant decrease in atmospheric air suction. The estimated reduction in the specific costs of carbon and CO2 emissions amounted to 30,2—35,5 %, and the total specific cost of energy carriers — 28—32 %. At the same time, blast air heating to 200 °C in the heat exchanger of the recovery boiler does not require additional energy inputs, in contrast to the use of oxygen blast with the cost of electricity for producing oxygen. Intensification of the waelz process using additional oxygen blasting (or air blast enrichment with oxygen) and heated blast air supply with concomitant decrease in air suction into the furnace from the atmosphere leads not only to a decrease in the specific consumption of the carbon energy carrier, but also to an increase in the degree of carbon utilization. The maximum estimated increase in the degree of carbon utilization was 6,2 rel.% — from 60,3 % on cold air blast without oxygen to 66,5 % on an air-oxygen blast (7000 n.m3/h of air and 185 n.m3/h of oxygen) heated up to 200 °C without atmospheric air. Maintaining optimal oxidation-reduction and thermal modes of the process requires correct regulation of the kiln draft mode taking into account atmospheric air suction in the unloading head of the kiln. Uncoordinated changes in the specific consumptions of charge, carbon, blast air and rarefaction in the dust chamber lead to a concomitant decrease in the extraction of zinc to sublimates and increase in its losses with clinker.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.