ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЫНОСА ПЫЛИ ИЗ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ ВАНЮКОВА

Для организации внутрипечного пылеосаждения на печи Ванюкова в ОАО «СУМЗ» (Россия, г. Ревда) была применена технология с использованием акустических излучателей. Конструкция излучателя включала сопловую трубу, воздушное сопло, резонатор и фокусирующую поверхность. Исходя из площади поверхности ванны расплава печи и рекомендуемых значений удельной акустической мощности для внутрипечного пылеосаждения, была рассчитана суммарная звуковая мощность акустического поля и определены оптимальное количество и места расположения акустических излучателей. Для формирования акустического поля на печи Ванюкова для плавки сульфидного медного цинксодержащего сырья и обеднения жидких конвертерных шлаков в торцевой стене через смотровое окно были установлены 4 акустических излучателя: два со стороны аптейка и два со стороны загрузки шихтовых материалов. Всего было реализовано шесть опытных режимов испытаний системы внутрипечного пылеосаждения с различными настройками работы акустических излучателей и один базовый – для сравнения показателей работы. Продолжительность опытных периодов колебалась от 5 до 18 сут, причем общее время работы агрегата с использованием акустических излучателей составило 68 сут. Наличие в рабочем пространстве печи акустического поля при любых настройках работы излучателей в той или иной мере способствовало снижению концентрации пылевых частиц после цепочки газоочистных аппаратов (в товарной точке). По экспериментальным данным было выявлено, что минимальная суммарная звуковая мощность акустического поля, обеспечивающая снижение концентрации пыли за счет коагуляции пылевых частиц внутри печного пространства, составляет 800 Вт. 

1. Гущин С.Н., Телегин А.С., Лобанов В.И., Корюков В.Н. Теплотехника и теплоэнергетика металлургического производства. М.: Металлургия, 1993.

2. Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Челябинск: Металлургия, 1988.

3. Han Feng, Yu Fei, Cui Zhaojie. Industrial metabolism of copper and sulfur in a copper-specific eco-industrial park in China //J. Clean. Product. 2015. Vol. 133. P. 459— 466.

4. Набойченко С.С., Агеев Н.Г., Дорошкевич А.П., Жуков В.П., Елисеев Е.И., Карелов С.В., Лебедь А.Б., Мамяченков С.В. Процессы и аппараты цветной металлургии: Учеб. для вузов / Под ред. С.С. Набойченко. Екатеринбург: УГТУ—УПИ, 2005.

5. Vaisburd S., Berner A., Brandon D.G., Kozhakhmetov S., Kenzhaliyev E., Zhalelev R. Slags and mattes in Vanyukov’s process for the extraction of copper // Metal. Mater. Trans. 2015. Vol. 33. No. 4. P. 551—559.

6. Chen L., Bin W., Yang T., Liu W., Bin S. Research and industrial application of oxygen-rich side-blow bath smelting technology // Proc. of 4-th Int. Symp. on High-Temperature Metallurgical Processing (TMS 2013). Annual Meeting and Exhibition (San Antonio, TX, United States, 3—7 March 2013). 2013. P. 49—55.

7. Ярошенко Ю.Г., Матюхин О.В., Паньшин А.М., Коновалов И.С. Использование энергии акустического поля для улучшения показателей работы шахтных печей // Цвет. металлы. 2013. No. 8. С. 64—70.

8. Asanov D.A., Filyanova L.A., Zapasnyi V.V., Sukhova N.M. Study of the performance indices of a dust-cleaning system at the balkhash copper smelter // Metallurgist. 2016. No. 3-4. P. 331—338.

9. Zhang H.L., Zhou C.Q., Bing W.U., Chen Y.M. Numerical simulation of multiphase flow in a Vanyukov furnace // J. Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2015. Vol. 115. No. 5. P. 457—463.

10. Кутателадзе С.С. Тепло- и массообмен в звуковом поле. Новосибирск: СО АН СССР, 1970.

11. Cafiero G., Greco C.S., Astarita T., Discetti S. Flow field features of fractal impinging jets at short nozzle to plate distances // Exp. Therm. Fluid Sci. 2016. No. 78. P. 334— 344.

12. Andrade M.A.B., Skotis G.D., Ritchie S.B, Cumming D.R.S., Riehle M.O., Bernassau A.L. Contactless acoustic manipulation and sorting of particles by dynamic acoustic fields // IEEE Trans. Ultrason., Ferroelectr., Frequ. Contr. 2016. Vol. 63. Iss. 10. P. 1593—1600.

13. Dong X.-R., Liu Y.-X, Chen Y.-H., Dong G. Research on control of hypersonic shock wave/boundary layer interactions by double micro-ramps// Binggong Xuebao. Acta Armamentarii. 2016. Vol. 37. No. 9. P. 1624—1632.

14. Долинский А.А., Басок Б.И., Гулый С.И. Дискретно-импульсный ввод энергии в теплотехнологиях. Киев: ИТТФ НАНУ, 1996.

15. Серегин П.С. Исследование газовой динамики внутрипечного пространства, пылевыноса и настылеобразования в печи Ванюкова с использованием метода физического моделирования: Дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург: Институт Гипроникель, 2001.

16. Селиванов Е.Н., Скопов Г.В., Гуляева Р.И., Матвеев А.В. Вещественный состав пыли электрофильтров печи Ванюкова ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод» // Металлург. 2014. No. 5. С. 92—95.

17. Кардашев Г.А. Физические методы интенсификации процессов в химической технологии. М.: Химия, 1990.

18. Коновалов И.С. Совершенствование тепловой и газодинамической работы шахтных медеплавильных печей: Дис. … канд. техн. наук. Екатеринбург: УрФУ, 2012.

19. Shilton R.J., Yeo L.Y., Friend J.R. Quantification of surface acoustic wave induced chaotic mixing-flows in microfluidic wells // Sensors and Actuators. B: Chem. 2011. Vol. 160. No. 1. P. 1565—1572.

20. Khabeev N.S. Intensification of the effect exerted by bubbles on a body immersed in a liquid due to the radial bubble oscillations // J. Eng. Phys. Thermophys. 2015. Vol. 88. No. 3. P. 645—651.

21. Ивановский А.И. Теоретическое и экспериментальное изучение потоков, вызванных звуком. М.: Гид-рометеоиздат, 1959.

22. Руденко О.В., Молен С.И. Теоретические основы нелинейной акустики. М.: Наука, 1978.