RU2775976C1 - Method for producing steel, electricity, and portland cement - Google Patents

Method for producing steel, electricity, and portland cement Download PDF

Info

Publication number
RU2775976C1
RU2775976C1 RU2021118033A RU2021118033A RU2775976C1 RU 2775976 C1 RU2775976 C1 RU 2775976C1 RU 2021118033 A RU2021118033 A RU 2021118033A RU 2021118033 A RU2021118033 A RU 2021118033A RU 2775976 C1 RU2775976 C1 RU 2775976C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melting
slag
gas
chamber
production
Prior art date
Application number
RU2021118033A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Ласанкин
Original Assignee
Сергей Викторович Ласанкин
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Викторович Ласанкин filed Critical Сергей Викторович Ласанкин
Application granted granted Critical
Publication of RU2775976C1 publication Critical patent/RU2775976C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to ferrous metallurgy, power engineering, and cement production and can be used for producing steel, electricity, and Portland cement within the framework of a single power engineering complex. Steel undergoes liquid-phase reduction of cast iron, oxidative refining, and deoxidative alloying in a melting drum chamber. The forming slag melts are saturated with lime in the saturation drum chamber, and cooling of cement clinker and purification of the cement from metal inclusions are performed outside of the process chambers. Liquid phase reduction of cast iron is herein performed in the course of the recovery stage of melting, and the number of recovery melting operations within the stage is determined based on the volume of cast iron collected into the chamber. Electricity is produced at a thermal power plant included in the complex. The dust and gas mixture released from the melting chamber is after-burned in the burner of the boiler of the thermal power plant, using the corresponding burner mode of the boiler for each melting period in the melting drum chamber. The slag melt and carry-over ash formed at the thermal power plant are used in the recovery stages of melting. The dust and gas phase released from the saturation drum chamber and the clinker refrigerator is used as a heat carrier when firing lime.
EFFECT: possibility of producing a wide range of products within a single production complex.
9 cl, 36 tbl, 6 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, энергетике и цементному производству. Способ может быть использован для производства: стали, электроэнергии и портландцемента в рамках одного энерготехнологического комплекса (ЭТК). При реализации способа вместе с первичными источниками сырья и энергии такими как: железная руда, уголь, известняк, электроэнергия, природный газ и т.д., используют вторичные материальные и энергетические ресурсы (ВМР и ВЭР), такие как: раскаленные печные газы, шлаковые расплавы, некондиционные железоуглеродистые сплавы, отвальные шлаки, металлолом, пыли системы газоочистки, отходы угольной энергетики, продукты криогенной ректификации воздуха, и т.д.The invention relates to ferrous metallurgy, energy and cement production. The method can be used to produce: steel, electricity and Portland cement within a single energy technology complex (ETC). When implementing the method, together with primary sources of raw materials and energy such as: iron ore, coal, limestone, electricity, natural gas, etc., secondary material and energy resources (SMR and VER) are used, such as: hot furnace gases, slag melts, substandard iron-carbon alloys, dump slags, scrap metal, gas cleaning system dusts, coal-fired energy waste, products of cryogenic air rectification, etc.

Известен способ получения стали, включающий производство чугуна в доменной печи [1. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С., Курунов И.Ф., Пареньков А.Е., Черноусов П.И. Металлургия чугуна: учебное пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / Под редакцией Юсфина Ю.С. – М.:ИКЦ «Академкнига», 2004. -774 с.], окислительное рафинирование металла в кислородном конвертере и раскисление-легирование стали в агрегате ковш-печь (АКП) [2. Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали: 3-е изд., перераб. и доп. – Магнитогорск: МГТУ, 2000. – 542 с.]. При реализации данного способа, ВЭР - горючие газы (коксовый и доменный), используют в производстве электроэнергии, а ВМР - гранулированный доменный шлак используют в производстве портландцемента. Данный способ имеет следующие недостатки: во-первых, из-за большого удаления тепловой электростанции и цементного производства от источников вторичных ресурсов, часть энергетических ресурсов (физическое тепло) теряется; во-вторых, данный способ не позволяет перерабатывать в цемент сталеплавильные шлаки и отходы энергетического производства.A known method of producing steel, including the production of iron in a blast furnace [1. Vegman E.F., Zherebin B.N., Pokhvisnev A.N., Yusfin Yu.S., Kurunov I.F., Parenkov A.E., Chernousov P.I. Iron metallurgy: textbook for universities. 3rd ed., revised. and additional / Edited by Yusfin Yu.S. - M.: IKTs "Akademkniga", 2004. -774 p.], oxidative refining of metal in an oxygen converter and deoxidation-alloying of steel in a ladle-furnace unit (AKP) [2. Bigeev A.M., Bigeev V.A. Steel metallurgy: 3rd ed., revised. and additional - Magnitogorsk: MSTU, 2000. - 542 p.]. When implementing this method, VER - combustible gases (coke oven and blast furnace) are used in the production of electricity, and VMP - granulated blast-furnace slag is used in the production of Portland cement. This method has the following disadvantages: firstly, due to the large distance of the thermal power plant and cement production from sources of secondary resources, part of the energy resources (physical heat) is lost; secondly, this method does not allow processing steel-smelting slags and energy production waste into cement.

Известно устройство «рол-камера для реализации термохимических процессов» [3. RU 2692532 C1, 2018], которое используют для аппаратурного оформления различных технологических процессов. Рол-камера имеет корпус, представляющий собой пустотелый ролик с симметричной цилиндрическо-конической поверхностью с бóльшим диаметром в центральной по его длине зоне. Внутренняя рабочая поверхность корпуса футерована. Рол установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. С обеих сторон в него введены невращающиеся вставки, в которых сформированы подводящие каналы, обеспечивающие подачу в камеру материалов и газовых смесей и отводящий канал, по которому из камеры отводят образующуюся пылегазовую смесь. Кроме этого на невращающихся вставках размещают видеокамеры и приборы, позволяющие контролировать процессы в камере и каналах вставок. Каждая вставка установлена с образованием щели между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью вставки. Щель используют в качестве канала для подачи в рол-камеру газовых смесей. Вставки выполнены с возможностью их выведения из камеры, а в местах контакта вставок с вращающимся корпусом установлены уплотнительные манжеты. В центральной части корпуса камеры установлен загрузочный люк. В частных случаях исполнения в центральной части корпуса устанавливают шиберный затвор для выпуска жидких продуктов плавки и механизм для отбора проб, а на невращающихся вставках устанавливают горелки для сжигания дополнительного топлива. Кроме этого в отводящем канале рол-камеры устанавливают систему затворов, позволяющую регулировать логистику отходящей пылегазовой смеси.Known device "roll-camera for the implementation of thermochemical processes” [3. EN 2692532 C1, 2018], which is used for hardware design of various technological processes. The roll-camera has a body, which is a hollow roller with a symmetrical cylindrical-conical surface with a larger diameter in the central zone along its length. The inner working surface of the body is lined. The roll is installed with the possibility of rotation around a horizontal axis. On both sides, non-rotating inserts are introduced into it, in which inlet channels are formed, ensuring the supply of materials and gas mixtures to the chamber and an outlet channel, through which the resulting dust-gas mixture is removed from the chamber. In addition, video cameras and devices are placed on non-rotating inserts, which make it possible to control the processes in the chamber and channels of the inserts. Each insert is installed with the formation of a gap between the inner surface of the housing and the outer surface of the insert. The slot is used as a channel for supplying gas mixtures to the roll chamber. The inserts are made with the possibility of their removal from the chamber, and sealing cuffs are installed at the contact points of the inserts with the rotating body. A loading hatch is installed in the central part of the chamber body. In particular cases of execution, a sliding gate is installed in the central part of the body for discharging liquid products of melting and a sampling mechanism, and burners for burning additional fuel are installed on non-rotating inserts. In addition, a system of shutters is installed in the outlet channel of the roller chamber, which makes it possible to regulate the logistics of the outgoing dust-gas mixture.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения стали и портландцемента [4. RU 2710088 C1, 2017]. В способе используют вращающиеся технологические камеры: камера плавления и камера насыщения. Камеры являются аналогом рол-камеры [3. RU 2692532 C1, 2018]. В камере плавления производят основные технологические операции, связанные с получением стали, а именно: жидкофазное восстановление чугуна, окислительное рафинирование и раскисление-легирование стали. В камере насыщения, получают портландцементный клинкер. Клинкер получают посредством насыщения известью шлаковых расплавов, образующихся в камере плавления. Охлаждение клинкера проводят в клинкерном холодильнике. В соответствии с заданием формируют портландцементную смесь, в которую входит клинкер и технологические добавки [5. ГОСТ31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2016. – 12 с.] и [6. ГОСТ30515-2013 Цементы. Общие технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2014. – 41 с.]. Чистку портландцементной смеси от металлических включений проводят в процессе измельчения и воздушной сепарации. Данный способ имеет следующие недостатки. Во-первых, в способе не предусмотрено производство электроэнергии. Во-вторых, в способе не предусмотрено производство извести, которая является важным сырьевым компонентом, как при производстве стали, так и при производстве портландцемента.The closest in technical essence and the achieved effect is the method of obtaining steel and Portland cement [4. RU 2710088 C1, 2017]. The method uses rotating technological chambers: a melting chamber and a saturation chamber. Cameras are analogous to a roll-camera [3. RU 2692532 C1, 2018]. In the melting chamber, the main technological operations associated with the production of steel are carried out, namely: liquid-phase reduction of cast iron, oxidative refining and deoxidation-alloying of steel. In the saturation chamber, Portland cement clinker is obtained. Clinker is obtained by saturating slag melts formed in the melting chamber with lime. The clinker is cooled in a clinker cooler. In accordance with the task, a Portland cement mixture is formed, which includes clinker and technological additives [5. GOST 31108-2016 General construction cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2016. - 12 p.] and [6. GOST 30515-2013 Cements. General specifications. - M.: "Standartinform", 2014. - 41 p.]. Cleaning of Portland cement mixture from metal inclusions is carried out in the process of grinding and air separation. This method has the following disadvantages. First, the method does not provide for the production of electricity. Secondly, the method does not provide for the production of lime, which is an important raw material component, both in the production of steel and in the production of Portland cement.

Задачей изобретения является предложение способа производства стали, электроэнергии и портландцемента в рамках одного энерготехнологического комплекса (ЭТК). В этом комплексе энергетическая подсистема должна производить электроэнергию, а технологическая – сталь и портландцемент. При этом энергетическая подсистема будет перерабатывать ВЭР и ВМР, образующиеся в технологической подсистеме, а технологическая будет перерабатывать ВЭР и ВМР, образующиеся в энергетической подсистеме. Такое взаимодействие материальных и энергетических потоков в рамках единого ЭТК откроет широкие возможности для снижения энергозатрат на указанных производствах и, в случае необходимости, позволит произвести их углеродную нейтрализацию, то есть прекратить эмиссию СО2 в атмосферу.The objective of the invention is to propose a method for the production of steel, electricity and Portland cement within a single energy technology complex (ETC). In this complex, the energy subsystem should produce electricity, and the technological subsystem should produce steel and Portland cement. In this case, the energy subsystem will process the SER and SMR formed in the technological subsystem, and the technological subsystem will process the SER and SMR generated in the energy subsystem. Such an interaction of material and energy flows within the framework of a single ETC will open up wide opportunities for reducing energy costs in these industries and, if necessary, will make it possible to carry out their carbon neutralization, that is, to stop the emission of CO 2 into the atmosphere.

Поставленная задача решается заявляемым способом производства стали, электроэнергии и портландцемента. В предложенном способе сталь, электроэнергию и портландцемент производят в рамках одного ЭТК. В способе используют технологические камеры, предложенные в прототипе [4. RU 2710088 C1, 2017]. Согласно способу, жидкофазное восстановление чугуна проводят в процессе восстановительного этапа плавки, включающего, по меньшей мере, одну жидкофазную восстановительную плавку. Количество таких плавок в этапе определяют исходя из объема чугуна, набираемого в рол-камеру плавления перед окислительным рафинированием. Электроэнергию производят на тепловой электростанции посредством сжигания топлива, получения излучающего газового тела, передачи тепловой энергии от газового тела воде, получения водяного пара и преобразования энергии пара в электрическую энергию. Причем пылегазовую фазу из рол-камеры плавления дожигают в топке котла тепловой электростанции. Сжигание топлива проводят в соответствии с топочным режимом котла, обеспечивая заданный режим работы турбины электрогенератора, в течение металлургического цикла работы рол-камеры плавления. При этом топочный режим котла определяет расход основного топлива - пылегазовой фазы из рол-камеры плавления, дополнительного топлива и окислителя. Шлаковый расплав и золу-унос с тепловой электростанции используют на восстановительных плавках, а пылегазовую смесь, отходящую из рол-камеры насыщения и клинкерного холодильника - в качестве теплоносителя при обжиге извести, которую используют в способе, для насыщения шлаковых расплавов и в качестве флюса при производстве стали. Все образующиеся в процессе реализации способа газовые смеси после их использования обеспыливают и подвергают десульфурации, а полученный в процессе десульфурации гипс, используют как технологическую добавку при формировании портландцементной смеси.The problem is solved by the claimed method of production of steel, electricity and Portland cement. In the proposed method, steel, electricity and Portland cement are produced within the same ETC. The method uses technological chambers proposed in the prototype [4. RU 2710088 C1, 2017]. According to the method, the liquid-phase reduction of cast iron is carried out in the process of the reduction stage of melting, which includes at least one liquid-phase reduction melting. The number of such melts in the stage is determined based on the volume of cast iron collected in the melting roll-chamber before oxidative refining. Electricity is produced at a thermal power plant by burning fuel, producing a radiating gaseous body, transferring thermal energy from the gaseous body to water, generating water vapor, and converting steam energy into electrical energy. Moreover, the dust-gas phase from the melting roll-chamber is burnt out in the boiler furnace of a thermal power plant. Combustion of fuel is carried out in accordance with the combustion mode of the boiler, providing a given mode of operation of the turbine of the electric generator, during the metallurgical cycle of the melting roll-chamber. At the same time, the combustion mode of the boiler determines the consumption of the main fuel - the dust-gas phase from the melting roll-chamber, additional fuel and oxidizer. Slag melt and fly ash from a thermal power plant are used in reduction smelting, and the dust-gas mixture leaving the saturation roll-chamber and clinker cooler is used as a heat carrier during lime roasting, which is used in the method, to saturate slag melts and as a flux in production. become. All gas mixtures formed during the implementation of the method after their use are dedusted and subjected to desulfurization, and the gypsum obtained in the process of desulfurization is used as a technological additive in the formation of the Portland cement mixture.

В частных случаях реализации способа на восстановительном этапе плавки в рол-камеру плавления вносят металлолом. Металлолом фракции (0-50) мм вносят в твердом состоянии сразу в рол-камеру. Крупный лом, сначала плавят под слоем шлакового расплава, поступающего с тепловой электростанции, а затем, заливают в рол-камеру плавления, вместе со шлаком. При плавке металлолома с повышенным содержанием меди, в металл вносят серу.In particular cases of the implementation of the method at the reduction stage of melting, scrap metal is introduced into the melting roll chamber. Scrap metal fraction (0-50) mm is introduced in the solid state immediately into the roll-chamber. Large scrap is first melted under a layer of melted slag coming from a thermal power plant, and then it is poured into a melting roll chamber, along with slag. When melting scrap metal with a high copper content, sulfur is added to the metal.

В частных случаях реализации способа в качестве реакционной среды для жидкофазного восстановления чугуна используют, расплавы железистых шлаков и железоуглеродистых сплавов.In particular cases of the implementation of the method, molten iron slags and iron-carbon alloys are used as a reaction medium for the liquid-phase reduction of cast iron.

В частных случаях реализации способа сырьевые материалы, поступающие на переработку с техногенного захоронения (отвала), подготавливают и вводят в рол-камеру плавления на восстановительном этапе плавки. В процессе подготовки, отвальный шлак измельчают, отделяют от металлических включений, сушат и усредняют его химический состав. При этом отвальный шлак вводят в технологический процесс в составе шихтовой смеси, а металл - вместе с металлоломом.In particular cases of the implementation of the method, raw materials coming for processing from a technogenic dump (dump) are prepared and introduced into the melting roll chamber at the reduction stage of melting. In the process of preparation, the waste slag is crushed, separated from metal inclusions, dried and its chemical composition is averaged. At the same time, waste slag is introduced into the technological process as part of the charge mixture, and metal - together with scrap metal.

В частных случаях реализации способа для оптимизации температуры излучающего газового тела в него вводят газ-охладитель, кроме этого, в шлаковый расплав, образующийся в топке котла тепловой электростанции, вводят корректирующие добавки, позволяющие оптимизировать его химический состав и вязкость, при этом расход газа-охладителя и корректирующих добавок определяют топочным режимом котла, обеспечивая заданный режим работы турбины электрогенератора, в течение металлургического цикла.In particular cases of the implementation of the method, in order to optimize the temperature of the radiating gaseous body, a coolant gas is introduced into it, in addition, corrective additives are introduced into the slag melt formed in the boiler furnace of a thermal power plant to optimize its chemical composition and viscosity, while the flow rate of the coolant gas and corrective additives are determined by the furnace mode of the boiler, ensuring the specified mode of operation of the turbine of the electric generator, during the metallurgical cycle.

В частных случаях реализации способа оставшийся в рол-камере плавления, после выпуска стали, шлаковый расплав подвергают корректирующей восстановительной плавке. В результате получают откорректированный шлаковый расплав, который используют в способе при производстве цемента.In particular cases of the implementation of the method, the molten slag remaining in the melting roll chamber after the steel is tapped is subjected to corrective reduction melting. As a result, a corrected slag melt is obtained, which is used in the method in the production of cement.

В частных случаях реализации способа при сжигании топлива на тепловой электростанции используют комплексный окислитель, включающий кислород и наполнитель газового тела. При этом кислород вводят пропорционально органической составляющей топлива, обеспечивая требуемую полноту её сгорания, а расход, состав и температуру наполнителя регулируют таким образом, чтобы сформировать, в процессе сжигания, излучающее газовое тело, способное обеспечить требуемый режим испарения воды и получения пара с заданными параметрами.In particular cases of the implementation of the method when burning fuel at a thermal power plant, a complex oxidizer is used, including oxygen and a gaseous body filler. At the same time, oxygen is introduced in proportion to the organic component of the fuel, ensuring the required completeness of its combustion, and the flow rate, composition and temperature of the filler are regulated in such a way as to form, during the combustion process, a radiating gaseous body capable of providing the required mode of water evaporation and steam production with specified parameters.

В частных случаях реализации способа, образующиеся газовые смеси, после обеспыливания и десульфурации, используют при формировании наполнителя газового тела. Для этого из них удаляют избыточный азот и вводят недостающую воду (в виде пара).In particular cases of the implementation of the method, the resulting gas mixtures, after dedusting and desulfurization, are used in the formation of a gas body filler. To do this, excess nitrogen is removed from them and the missing water (in the form of steam) is introduced.

В частных случаях реализации способа часть образующихся на тепловой электростанции газовых смесей, после обеспыливания и десульфурации, подвергают криогенной чистке с получением сухого льда. Одну часть полученного льда, подвергают сублимации и используют в приготовлении наполнителя газового тела, а другую – отправляют потребителям или накапливают в хранилищах. Для охлаждения очищаемых газовых смесей используют продукты криогенной ректификации воздуха и сублимируемую часть льда, а мощность тепловой электростанции подбирают таким образом, чтобы минимизировать энергозатраты связанные с производством сухого льда.In particular cases of the implementation of the method, part of the gas mixtures formed at a thermal power plant, after dedusting and desulfurization, is subjected to cryogenic cleaning to obtain dry ice. One part of the resulting ice is subjected to sublimation and used in the preparation of a gas body filler, and the other part is sent to consumers or accumulated in storage facilities. To cool the gas mixtures to be cleaned, the products of cryogenic air rectification and the sublimated part of the ice are used, and the power of the thermal power plant is selected in such a way as to minimize the energy costs associated with the production of dry ice.

Поскольку все физико-химические процессы, связанные с производством стали в предлагаемом способе последовательно проводят в одном объеме (рол-камера плавления). Для стороннего наблюдателя весь металлургический цикл производства стали здесь будет представлять одну плавку. Такая плавка будет включать восстановительный этап, окислительный этап и раскисление-легирование. Since all physico-chemical processes associated with the production of steel in the proposed method are sequentially carried out in one volume (roll-melting chamber). For an outside observer, the entire metallurgical cycle of steel production here will represent one heat. Such melting will include a reduction step, an oxidizing step, and deoxidation-doping.

В рассматриваемом способе восстановительный этап плавки может включать одну или несколько жидкофазных восстановительных плавок. Каждую жидкофазную плавку, как правило, проводят до тех пор, пока не наберут максимально допустимый объем расплава (чугуна и шлака) в рол-камеру плавления. После выпуска избыточного шлака проводят следующую плавку, заполняя рол-камеру плавления металлом. Количество плавок определяют исходя из заданного объем чугуна. При этом для каждой восстановительной плавки рассчитывают свой материальный и тепловой баланс. Рол-камеру плавления (КП) можно отнести к полупериодическим химическим реакторам, в которых одна часть продукта накапливается, а другая часть, газовая фаза, непрерывно отводится. Поскольку отвод газа проходит в реальном масштабе времени, то параметры газового потока являются важным информационным каналом, позволяющим управлять процессами в КП и в топке котла ТЭС, куда отводят пылегазовую смесь. Так температура и химический состав отходящей газовой фазы, позволяет оценить энергетику процесса в КП, а изменение его расхода - оценить интенсивность восстановительных процессов (FeO+C=Fe+CO) в камере и уточнить расход материалов, вносимых в топку котла ТЭС. На Фиг.1 показан график изменения расхода газа в отводящем канале КП в течение восстановительной плавки, от начала ввода шихтовых материалов до выпуска избыточного шлака. График представляет собой трапецию ABCD. τ2 - время подачи шихтовых материалов, с. Угол наклона стороны АВ характеризует скорость нарастание расхода газа по мере внесения в камеру шихтовых материалов, а τ1 - время выхода на штатный режим плавки, с. ВС= τ3 - время работы при штатном режиме плавки, с. Его определяют, как разницу τ21. Высота трапеции qг - секундный расход газа через отводящий канал при штатном режиме плавки, м3/с. Этот расход постоянен, поскольку при штатном режиме выработавшие свой ресурс угольные частицы, замещаются вновь вводимыми в камеру. Угол наклона стороны CD характеризует скорость затухания восстановительных процессов в камере, после прекращения подачи шихтовых материалов, а τ4 - время затухания процесса, с. Если в процессе плавки фракционный и марочный состав восстановителя не меняется, то τ14, а трапеция ABCD является равнобедренной. Основание трапеции AD=τ521 – это полное время плавки, с, от начала подачи материала до выпуска избыточного шлака. Площадь трапеции равна расходу газа через отводящий канал за плавку Vг, м3. Расход газа определяют из материального баланса.In the process under consideration, the melt reduction step may include one or more liquid phase reduction melts. Each liquid-phase melting, as a rule, is carried out until the maximum allowable volume of melt (cast iron and slag) is collected in the melting roll-chamber. After the release of excess slag, the next melting is carried out, filling the melting roll-chamber with metal. The number of heats is determined based on the given volume of cast iron. At the same time, for each reduction heat, their own material and heat balance is calculated. Roll-melting chamber (CM) can be attributed to semi-batch chemical reactors, in which one part of the product is accumulated, and the other part, the gas phase, is continuously discharged. Since the gas is removed in real time, the parameters of the gas flow are an important information channel that allows you to control the processes in the CP and in the furnace of the TPP boiler, where the dust-gas mixture is removed. Thus, the temperature and chemical composition of the outgoing gas phase makes it possible to evaluate the energy of the process in the CP, and the change in its consumption - to evaluate the intensity of reduction processes (FeO + C = Fe + CO) in the chamber and clarify the consumption of materials introduced into the furnace of the TPP boiler. Figure 1 shows a graph of changes in the gas flow rate in the discharge channel of the KP during the reduction melting, from the start of the input of charge materials to the release of excess slag. The graph is a trapezoid ABCD. τ 2 - time of supply of charge materials, s. The angle of inclination of the side AB characterizes the rate of increase in gas consumption as charge materials are introduced into the chamber, and τ 1 is the time it takes to reach the normal melting mode, s. ВС= τ 3 - operating time in normal melting mode, s. It is defined as the difference τ 21 . The height of the trapezoid q g - second gas flow through the discharge channel in the normal mode of melting, m 3 / s. This flow rate is constant, since in the normal mode, the coal particles that have exhausted their resource are replaced by newly introduced into the chamber. The angle of inclination of the CD side characterizes the decay rate of the recovery processes in the chamber after the supply of charge materials is stopped, and τ 4 is the decay time of the process, s. If during the melting process the fractional and grade composition of the reducing agent does not change, then τ 14 and the trapezoid ABCD is isosceles. The base of the trapezoid AD=τ 521 is the total melting time, s, from the start of the material supply to the release of excess slag. The area of the trapezoid is equal to the gas flow rate through the discharge channel for melting V g , m 3 . Gas consumption is determined from the material balance.

Окислительный этап плавки включает частные физико-химические процессы, связанные с окислением вредных примесей и избыточного углерода. Поскольку основным процессом удаления примесей на этом этапе является окисление, то этап называют окислительным рафинированием.The oxidizing stage of melting includes particular physical and chemical processes associated with the oxidation of harmful impurities and excess carbon. Since the main process for removing impurities at this stage is oxidation, the stage is called oxidative refining.

Использование в формуле изобретения технологического этапа «раскисление-легирование» вместо «раскисления» и «легирования» вызвано тем, что вводимые на этом этапе добавки, часто являются одновременно и раскисляющими, и легирующими. Подробное название этапа плавки используют в специальной литературе (см. [2. Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали: 3-е изд., перераб. и доп. – Магнитогорск: МГТУ, 2000. -542 с.], стр. 22).The use in the claims of the technological stage "deoxidation-doping" instead of "deoxidation" and "alloying" is due to the fact that the additives introduced at this stage are often both deoxidizing and alloying. The detailed name of the smelting stage is used in the special literature (see [2. Bigeev A.M., Bigeev V.A. Metallurgy of steel: 3rd ed., revised and additional - Magnitogorsk: MSTU, 2000. -542 p. ], page 22).

В процессе раскисления-легирования стали из нее удаляют: водород, кислород, азот и водят легирующие элементы. Использование в рассматриваемом способе, выполненной в едином корпусе РОЛ-камеры, позволяет создавать в ней вакуум или заполнять ее инертным газом. При этом создание специальной атмосферы здесь удается совместить с интенсивным перемешиванием металла и шлака в процессе вращения камеры. Это значительно повышает эффективность традиционных физико-химических процессов, используемых на этом этапе плавки. In the process of deoxidation-alloying of steel, hydrogen, oxygen, nitrogen are removed from it and alloying elements are added. The use of a ROL-chamber made in a single housing in the method under consideration makes it possible to create a vacuum in it or fill it with an inert gas. At the same time, the creation of a special atmosphere here can be combined with intensive mixing of metal and slag during the rotation of the chamber. This greatly improves the efficiency of the traditional physico-chemical processes used in this smelting step.

В рассматриваемом способе электроэнергию получают на паротурбинной тепловой электростанции (ТЭС), в состав которой входит котельный агрегат (котёл), паровая турбина (турбина) и электрогенератор. В топке котла сжигают топливо, получая излучающее газовое тело. Далее в газоходах котла происходит передача тепловой энергии от газового тела воде с получением пара. В турбине ТЭС происходит преобразование энергии пара в механическую энергию, которая, в свою очередь, преобразуется генератором в электрическую. In the method under consideration, electricity is obtained at a steam turbine thermal power plant (TPP), which includes a boiler unit (boiler), a steam turbine (turbine) and an electric generator. Fuel is burned in the boiler furnace, producing a radiating gaseous body. Further, in the gas ducts of the boiler, thermal energy is transferred from the gas body to water with the production of steam. In the TPP turbine, the steam energy is converted into mechanical energy, which, in turn, is converted into electrical energy by the generator.

В рассматриваемом способе пылегазовую фазу, образующуюся в течение металлургического цикла в рол-камере плавления, используют в качестве основного топлива при производстве пара для турбины электрогенератора. Расход, температура и химический состав пылегазовой фазы из КП в течение цикла меняется. Чтобы, в этих условиях, обеспечить заданные параметры работы турбины электрогенератора в топку котла вводят дополнительное топливо. При этом подаваемый в топку окислитель должен обеспечивать требуемую полноту сгорания, как основного топлива (пылегазовой фазы), так и дополнительного. В рассматриваемом способе расход вводимых в топку компонентов производят в соответствии с топочным режимом котла (ТРК). ТРК – это полученная, расчетным путем, система расходов компонентов, вводимых в топку котла ТЭС для обеспечения заданной работы паровой турбины. Расчет ТРК проводят в соответствии исходными параметрами компонентов. Обычно в расчете используют такие параметры компонентов, как химический состав, температура, давление и т.д. In the method under consideration, the dust-gas phase formed during the metallurgical cycle in the roll melting chamber is used as the main fuel in the production of steam for the turbine of an electric generator. The flow rate, temperature and chemical composition of the dust-gas phase from the CP during the cycle changes. In order, under these conditions, to ensure the specified operation parameters of the turbine of the electric generator, additional fuel is introduced into the boiler furnace. In this case, the oxidizer supplied to the furnace must ensure the required completeness of combustion, both of the main fuel (dust-gas phase) and of the additional one. In the method under consideration, the consumption of components introduced into the furnace is carried out in accordance with the combustion mode of the boiler (TRK). TRK is a calculated system of consumption of components introduced into the furnace of a TPP boiler to ensure the specified operation of a steam turbine. The calculation of the fuel dispenser is carried out in accordance with the initial parameters of the components. Usually, such parameters of the components as chemical composition, temperature, pressure, etc. are used in the calculation.

В частных случаях реализации способа топочным режимом котла определяют расход, состав и температуру газа-охладителя. Дожигание в топке котла раскаленных газов из камеры плавления приводит к чрезмерному росту температуры газов, отходящих из топки котла. В связи с этим для оптимизации температурного режима излучающего газового тела в топку котла вводят газ - охладитель. Обычно в качестве охладителя, используют цеховой воздух или наполнитель газового тела (трехатомные газы). Введение газа-охладителя позволяет удержать температуру отходящих из топки газов на комфортном для радиационной камеры котла уровне. При расчете ТРК с газом – охладителем учитывают его химический состав и температуру. In particular cases of the implementation of the method by the combustion mode of the boiler, the flow rate, composition and temperature of the gas-cooler are determined. Afterburning in the boiler furnace of hot gases from the melting chamber leads to an excessive increase in the temperature of the gases leaving the boiler furnace. In this regard, in order to optimize the temperature regime of the radiating gaseous body, gas is introduced into the boiler furnace - coolant. Usually shop air or a filler of a gaseous body (triatomic gases) is used as a coolant. The introduction of a coolant gas makes it possible to keep the temperature of the exhaust gases from the furnace at a level that is comfortable for the radiation chamber of the boiler. When calculating the fuel dispenser with a gas-cooler, its chemical composition and temperature are taken into account.

В частных случаях реализации способа топочным режимом котла определяют расход корректирующих добавок. В рассматриваемом способе используют котлы ТЭС с жидким шлакоудалением. При этом шлак не удаляют сразу, а накапливают до определенного объема. После выпуска шлаковый расплав сначала участвует в производстве чугуна, а затем, в производстве цемента. В связи с этим в частных случаях реализации способа в топку котла вносят добавки, корректирующие в шлаковом расплаве содержание: CaO, FeO, SiO2 Al2O3. Это позволяет с одной стороны оптимизировать вязкость шлакового расплава в накопителе котла, а с другой - получить требуемый химический состав расплава для последующей переработки. Наиболее часто в качестве корректирующей добавки используют известь. Внесение корректирующих добавок снижает КПД тепловой электростанции, но повышает энергетическую эффективность металлургического и цементного производства.In particular cases of the implementation of the method by the combustion mode of the boiler, the consumption of corrective additives is determined. In the method under consideration, TPP boilers with liquid ash removal are used. In this case, the slag is not removed immediately, but accumulated to a certain volume. After release, the melted slag is first involved in the production of iron, and then, in the production of cement. In this regard, in particular cases of implementing the method, additives are introduced into the boiler furnace that correct the content in the slag melt: CaO, FeO, SiO 2 Al 2 O 3 . This allows, on the one hand, to optimize the viscosity of the slag melt in the boiler storage tank, and, on the other hand, to obtain the required chemical composition of the melt for subsequent processing. Lime is most often used as a corrective additive. The introduction of corrective additives reduces the efficiency of a thermal power plant, but increases the energy efficiency of metallurgical and cement production.

Чтобы привязать топочный режим котла к конкретному этапу плавки в рол-камере плавления (КП) производят его кодировку. В рассматриваемом способе используют следующе обозначения ТРК. ТРК-1 на восстановительном этапе плавки, ТРК-2 на окислительном этапе плавки и ТРК-3 - при автономной работе котла, то есть когда топка котла отделена шлюзовым затвором от рол-камеры плавления и котел работает только на вспомогательном (дополнительном) топливе. В этот период в КП проводят раскисление-легирование стали, обработку её вакуумом или инертным газом, выпуск продуктов плавки, заправку рол-камеры, заливку расплава и т.д. Не все перечисленные операции проводят при полностью закрытом шлюзовом затворе, но в приводимых ниже примерах все перечисленные операции (для простоты изложения) относят к ТРК-3. При более точных технологических расчетах ТРК-1, ТРК-2 и ТРК-3 уточняют, разделяя на несколько режимов. Так ТРК-1 разделяют, по числу восстановительных плавок. Таким образом, получают: ТРК1-1, ТРК1-2, ТРК1-3 и т.д. При этом все эти режимы используют ВЭР, который поступает из КП, в период, когда плавка проходит в штатном режиме (см. Фиг.1). Если восстановительная плавка в КП еще (уже) не в штатном режиме, то используют: ТРК1-0 – с пылегазовой фазой (ВЭР), когда плавка еще не вышла на штатный режим или восстановительный процесс затухает, но шлюзовой затвор еще не закрыт. ТРК-2 также разделяют на несколько режимов: ТРК2-1 – когда в КП проводят окисление примесей (дефосфорация металла), ТРК2-2 – когда в КП проводят окисление избыточного углерода дутьем; ТРК2-3 – когда в КП производят окисление углерода железной рудой или прямое легирование стали. ТРК-3 при более точном расчете разделяют на три режима. ТРК3-1, когда потребителем пара является только турбина электрогенератора. ТРК3-2, когда пар расходуется не только на работу турбины, но и на работу пароэжекторного вакуумного насоса. ТРК3-3, когда пар расходуется на турбину и на производство тепловой энергии. Таким образом, используя ТРК, связывают технологические параметры котла ТЭС, с металлургическим циклом работы рол-камеры плавления.In order to link the furnace mode of the boiler to a specific stage of melting in the melting roll-chamber (CP), its encoding is performed. In the method under consideration, the following notation for the fuel dispenser is used. TRK-1 at the reduction stage of melting, TRK-2 at the oxidative stage of melting and TRK-3 - during autonomous operation of the boiler, that is, when the boiler furnace is separated from the melting roll chamber by a sluice gate and the boiler operates only on auxiliary (additional) fuel. During this period, steel deoxidation-alloying, its treatment with vacuum or inert gas, the release of smelting products, filling the roll chamber, pouring the melt, etc. are carried out in the KP. Not all of the listed operations are carried out with a fully closed sluice gate, but in the examples below, all of the listed operations (for simplicity of presentation) are referred to as TRK-3. With more accurate technological calculations, TRK-1, TRK-2 and TRK-3 are specified, dividing into several modes. So TRK-1 is divided according to the number of reduction heats. Thus, receive: TRK1-1, TRK1-2, TRK1-3, etc. At the same time, all these modes use the VER, which comes from the KP, during the period when the melting takes place in the normal mode (see Fig.1). If the reduction melting in the CP is not yet (already) in the normal mode, then they use: TRK1-0 - with a dust-gas phase (VER), when the melting has not yet reached the normal mode or the reduction process is dying out, but the sluice gate is not yet closed. TRC-2 is also divided into several modes: TRC2-1 - when impurities are oxidized in the CP (metal dephosphorization), TRC2-2 - when excess carbon is oxidized by blast in the CP; TRK2-3 - when carbon is oxidized with iron ore or steel is directly alloyed in the KP. TRK-3 with a more accurate calculation is divided into three modes. TRK3-1, when only the turbine of the electric generator is the consumer of steam. TRK3-2, when steam is consumed not only for the operation of the turbine, but also for the operation of the steam jet vacuum pump. TRK3-3, when steam is consumed for the turbine and for the production of thermal energy. Thus, using the fuel dispenser, the technological parameters of the TPP boiler are associated with the metallurgical cycle of the melting roll-chamber.

Уголь – один из древнейших видов топлива, который до середины ХХ века был основным источником энергии. Сегодня доля угля в мировом производстве энергии сокращается. Это вызвано тем, что он, в отличие от природного газа, не сгорает полностью. При производстве энергии используют только органическую часть угля, в то время как его минеральную часть отправляют в отвал, создавая экологические, а значит и экономические проблемы. Coal is one of the oldest types of fuel, which until the middle of the twentieth century was the main source of energy. Today, the share of coal in world energy production is declining. This is because, unlike natural gas, it does not burn completely. In energy production, only the organic part of coal is used, while its mineral part is sent to the dump, creating environmental and, therefore, economic problems.

При сжигании углей на ТЭС минеральные компоненты преобразуются в золу и шлак. Шлак остается в топке котла, а зола-унос задерживается системой аспирации за котлом. При этом зола-унос, кроме минеральной составляющей, содержит в себе несгоревший углерод, содержание которого зависит от условий сжигания топлива. When coal is burned at thermal power plants, mineral components are converted into ash and slag. The slag remains in the boiler furnace, and the fly ash is retained by the aspiration system behind the boiler. At the same time, fly ash, in addition to the mineral component, contains unburned carbon, the content of which depends on the conditions of fuel combustion.

Образование золы и шлака происходит при температуре (1500-1800)°С. Процесс преобразования минеральной составляющей угля в золу и шлак включает в себя: эндотермические процессы, связанные с разложением исходных минералов. С завершением этих процессов отходы угольной энергетики превращаются в более ценный сырьевой материал для производства цемента, чем традиционное сырье. Чтобы еще больше повысить их привлекательность, необходимо максимально сохранить тепло, полученное ими при производстве энергии. Если зола-унос, в процессе ее извлечения из газового потока, уже успевает остыть, то топливный шлак вовлекают в производства в виде расплава с температурой (1400-1600)°С. Для этого в способе используют топки котла ТЭС с жидким шлакоудалением. Расплав накапливают в накопителе котла и периодически выпускают на переработку. В составе шлака содержится значительное количество железа (10-20)%. Чтобы привести шлаковый расплав к заданному составу клинкера сначала из него восстанавливают избыточные компоненты, а затем вносят недостающие. Поэтому шлаковый расплав, образующийся в накопителе котла ТЭС, сначала отправляют на жидкофазный восстановительный этап плавки, где он используется в качестве реакционной среды (жидкая фаза) и как железосодержащий компонент, а затем на насыщение, где в него вводят недостающую известь.The formation of ash and slag occurs at a temperature of (1500-1800)°C. The process of converting the mineral component of coal into ash and slag includes: endothermic processes associated with the decomposition of the original minerals. With the completion of these processes, coal energy waste turns into a more valuable raw material for cement production than traditional raw materials. To further increase their attractiveness, it is necessary to preserve as much as possible the heat received by them during energy production. If the fly ash, in the process of its extraction from the gas stream, already has time to cool down, then the fuel slag is involved in production in the form of a melt with a temperature of (1400-1600) ° C. To do this, the method uses the furnaces of a TPP boiler with liquid slag removal. The melt is accumulated in the storage tank of the boiler and periodically released for processing. The composition of the slag contains a significant amount of iron (10-20)%. In order to bring the slag melt to a given clinker composition, excess components are first restored from it, and then the missing ones are added. Therefore, the slag melt formed in the accumulator of the TPP boiler is first sent to the liquid-phase reduction stage of melting, where it is used as a reaction medium (liquid phase) and as an iron-containing component, and then to saturation, where the missing lime is introduced into it.

Золу-унос ТЭС используют как железосодержащий материал, как восстановитель и как флюс, поскольку зола содержит: и железо, и углерод, и известь. Чтобы выработать из золы весь углерод в шихтовую смесь дополнительно вводят железную руду, чтобы обеспечить плавку энергией в камеру дополнительно вводят уголь, а чтобы получить заданную основность шлака - известь. Обычно, при переработке золы ТЭС, восстановительный этап включает одну жидкофазную плавку. Это связано с тем, что целью процесса является не восстановление заданного объема чугуна, а переработка вторичного ресурса. В результате восстановительной плавки, получают чугун и восстановленный шлак. Чугун вносят в КП на восстановительном этапе плавки, а шлак направляют на насыщение. Кроме чугуна и восстановленного шлака в процессе переработки золы-уноса получают пылегазовую фазу с повышенным содержанием возгоняемых компонентов, таких как: Na, K, Zn и т.д. Повышенное содержание этих компонентов является следствием их возгонки, сначала в КП и топке ТЭС, а затем в КП. Эту пыль используют в качестве сырья на предприятиях цветной металлургии или в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Fly ash from thermal power plants is used as an iron-containing material, as a reducing agent and as a flux, since the ash contains: iron, carbon, and lime. In order to work out all the carbon from the ash, iron ore is additionally introduced into the charge mixture, in order to ensure melting with energy, coal is additionally introduced into the chamber, and in order to obtain a given basicity of the slag, lime is added. Usually, when processing TPP ash, the reduction stage includes one liquid-phase melt. This is due to the fact that the purpose of the process is not to restore a given volume of cast iron, but to recycle a secondary resource. As a result of reduction melting, cast iron and reduced slag are obtained. Cast iron is introduced into the CP at the reduction stage of melting, and the slag is sent for saturation. In addition to cast iron and reduced slag, in the process of processing fly ash, a dusty gas phase is obtained with a high content of sublimated components, such as: Na, K, Zn, etc. The increased content of these components is a consequence of their sublimation, first in the CP and the furnace of the TPP, and then in the CP. This dust is used as a raw material in non-ferrous metallurgy enterprises or as fertilizers in agriculture.

Портландцементный клинкер получают в камере насыщения (КН). Шлак, поступающий на насыщение, образуется в рол-камере плавления в течение всего металлургического цикла. Шлак направляют в миксер, где происходит его накопление и усреднение химического состава. Накопленный в миксере расплав делят в зависимости от производственной необходимости на две части: одну часть направляют на грануляцию с целью получения активной минеральной добавки для цемента (АМД) [7. ГОСТ3476-74 Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов. – М.: «Стандартинформ», 1974. – 6 с.], а другую на насыщение с целью получения клинкера.Portland cement clinker is produced in a saturation chamber (KN). The slag entering the saturation is formed in the melting roll-chamber during the entire metallurgical cycle. The slag is sent to the mixer, where it is accumulated and the chemical composition is averaged. The melt accumulated in the mixer is divided depending on the production need into two parts: one part is sent for granulation in order to obtain an active mineral additive for cement (AMD) [7. GOST 3476-74 Granular blast-furnace and electrothermophosphorus slags for cement production. - M .: "Standartinform", 1974. - 6 p.], and the other for saturation in order to obtain clinker.

Процесс получения портландцементного клинкера включает в себя следующие частные процессы: внесение в исходный расплав извести и корректирующих добавок, образование белита и алита, образование легкоплавких минералов и регулируемое охлаждение клинкерных шаров. Все эти процессы, кроме охлаждения клинкера, проводят в рол-камере насыщения. The process of obtaining Portland cement clinker includes the following partial processes: the introduction of lime and corrective additives into the initial melt, the formation of belite and alite, the formation of fusible minerals and controlled cooling of clinker balls. All these processes, except for cooling the clinker, are carried out in a saturation roller chamber.

Металлургическое и цементное производство потребляют значительное количество извести, которую обжигают газами, отходящими из КН и клинкерного холодильника.Metallurgical and cement production consume a significant amount of lime, which is calcined with exhaust gases from the KH and the clinker cooler.

В частном случае реализации способа агрегат для обжига извести включает две шахты для обжига. Шахты работают поочередно. Одна шахта находится в работе, а другая под загрузкой - выгрузкой. Для обжига извести в рабочую шахту сначала подают пылегазовую фазу из клинкерного холодильника, а потом из камеры насыщения.In a particular case of implementing the method, the lime calciner includes two calcination shafts. The mines work alternately. One mine is in operation, and the other is under loading - unloading. For burning lime, the dust-gas phase is first fed into the working shaft from the clinker cooler, and then from the saturation chamber.

Важным преимуществом стали перед другими конструкционными материалами является ее высокая степень оборотного использования (рециклинг). Металлолом является важным сырьевым материалом, используемым в способе. Металлолом вводят на восстановительном этапе плавки. Введение металлолома позволяет ускорить процесс заполнения КП металлом, что сокращает время восстановительного этапа плавки. В связи с этим, в частных случаях использования способа, металлолом вводят для регулирования продолжительности металлургического цикла, чтобы спланировать работу участка разливки и прокатного производства. An important advantage of steel over other structural materials is its high degree of reuse (recycling). Scrap metal is an important raw material used in the process. Scrap metal is introduced at the recovery stage of melting. The introduction of scrap metal makes it possible to speed up the process of filling the CP with metal, which reduces the time of the recovery stage of melting. In this regard, in particular cases of using the method, scrap metal is introduced to control the duration of the metallurgical cycle in order to plan the operation of the casting and rolling production site.

Мелкий металлолом (0-50) мм вводят непосредственно в камеру плавления через загрузочный люк или по каналу, расположенному в подающей вставке и предназначенному для подачи ферросплавов. При этом размер максимального и минимального куска металлолома, вводимого непосредственно в КП, зависит от способа загрузки и конструкции канала. Загрузку металлолома по ферросплавному каналу проводят в течение всего восстановительного этапа плавки. Подачу осуществляют с небольшим расходом, чтобы не переохладить ванну. Тепловую балансировку процесса производят посредством дожигания над ванной отходящих газов, а в случаи их недостатка используют дополнительное топливо.Small scrap metal (0-50) mm is introduced directly into the melting chamber through a loading hatch or through a channel located in the supply insert and designed for supplying ferroalloys. At the same time, the size of the maximum and minimum piece of scrap metal introduced directly into the CP depends on the method of loading and the design of the channel. The loading of scrap metal through the ferroalloy channel is carried out during the entire reduction stage of melting. Feeding is carried out with a small flow rate, so as not to supercool the bath. Thermal balancing of the process is carried out by post-combustion of exhaust gases above the bath, and in case of their deficiency, additional fuel is used.

Крупный лом предварительно расплавляют, используя для этого дуговые сталеплавильные печи (ДСП), агрегаты ковш-печь (АКП) и т.д.Large scrap is pre-melted using arc steel-smelting furnaces (EAF), ladle-furnace units (LAF), etc. for this purpose.

В частных случаях реализации способа в процессе плавки лома в шихту вносят: уголь, флюс, железосодержащие материалы. На этом этапе в технологический процесс вовлекают чугун с переработки золы-уноса и шлаковый расплав из накопителя котла ТЭС. Введение этих компонентов позволяет снизить расход электроэнергии и электродов на этапе плавки металлолома. Расплавленный металл вводят в камеру плавления на восстановительном этапе плавки вместе со шлаком, находящимся в плавильном агрегате.In particular cases of the implementation of the method in the process of melting scrap, the following are introduced into the charge: coal, flux, iron-containing materials. At this stage, pig iron from the processing of fly ash and melted slag from the storage tank of the TPP boiler are involved in the technological process. The introduction of these components makes it possible to reduce the consumption of electricity and electrodes at the stage of melting scrap metal. The molten metal is introduced into the melting chamber at the reduction stage of melting together with the slag located in the melting unit.

В частных случаях реализации способа для удаления из металла меди, в процессе плавки лома, в металл вносят серу. Это позволяет перевести медь в сульфид 2[Cu]+(FeS)=[Fe]+(Cu2S). Оставшуюся в металле серу (FeS) переводят в шлак на восстановительном этапе плавки. Предлагаемый способ имеет хороший потенциал для десульфурации этого металла. Во-первых, плавку проводят при повышенной основности шлака. Во-вторых, вращающаяся РОЛ-камера, обеспечивает высокую эффективность рафинировочных процессов. В-третьих, восстановительный этап включает несколько плавок, то есть в камере несколько раз меняют высокоосновный шлак. При этом использованный шлак не отправляют в отвал, а перерабатывают в портландцемент. Таким образом, способ позволяет решить проблему меди в стали.In particular cases of the implementation of the method for removing copper from metal, in the process of melting scrap, sulfur is introduced into the metal. This allows copper to be converted into sulfide 2[Cu]+(FeS)=[Fe]+(Cu 2 S). The sulfur (FeS) remaining in the metal is converted into slag at the reduction stage of melting. The proposed method has good potential for desulfurization of this metal. First, melting is carried out at an increased basicity of the slag. Secondly, the rotating ROL-camera ensures high efficiency of refining processes. Thirdly, the recovery stage includes several heats, that is, the highly basic slag is changed several times in the chamber. At the same time, the used slag is not sent to the dump, but is processed into Portland cement. Thus, the method allows to solve the problem of copper in steel.

В частных случаях реализации способа, при жидкофазном восстановлении чугуна используют расплавы железистых шлаков металлургического происхождения, некондиционные железоуглеродистые сплавы. Использование дополнительных железосодержащих и углерод содержащих материалов в процессе жидкофазного восстановления, повышает эффективность металлургического производства и позволяет, параллельно, решать проблему переработки отходов.In particular cases of the implementation of the method, in the liquid-phase reduction of cast iron, melts of ferrous slags of metallurgical origin, substandard iron-carbon alloys are used. The use of additional iron-containing and carbon-containing materials in the process of liquid-phase reduction increases the efficiency of metallurgical production and, in parallel, allows solving the problem of waste processing.

В частных случаях реализации способ используют для переработки техногенных захоронений отходов (отвалов) металлургического производства. Состав неметаллических отходов сталеплавильного производства включает: шлак, полученный в результате окислительного рафинирования стали (конвертерный шлак или шлак с ДСП), шлак с АКП, пыль системы газоочистки (СГО), окалина, шамотный бой, магнезитовый бой и т.д. Для простоты изложения перечисленные отходы, направляемые в отвал, будем называть «Отвальный шлак».In particular cases, the implementation of the method is used for processing man-made waste disposal sites (dumps) of metallurgical production. The composition of non-metallic waste from steelmaking includes: slag obtained as a result of oxidative refining of steel (converter slag or slag with EAF), slag with ACP, gas cleaning system dust (GSS), scale, fireclay cullet, magnesite cullet, etc. For simplicity of presentation, the listed waste sent to the dump will be called "Dump slag".

Кроме неметаллических отходов в отвал попадает металл. Металл представлен, главным образом, присадом, унесенным из металлургических печей (всплески, корольки и т.д.).In addition to non-metal waste, metal also enters the dump. The metal is represented mainly by additives carried away from metallurgical furnaces (splashes, pellets, etc.).

Таким образом, отвал сталеплавильного производства представляет собой техногенное захоронение, содержащее (15-20)% металлического железа, (25-35)% железа в оксидах и (25-35)% извести в минералах. Очевидно, что данный сырьевой материал имеет слишком низкое содержание железа, чтобы считаться качественным сырьем для традиционного сталеплавильного производства и, наоборот, имеет много железа, чтобы считаться хорошим сырьем для производства цемента.Thus, the dump of steelmaking is a technogenic burial containing (15-20)% metallic iron, (25-35)% iron in oxides and (25-35)% lime in minerals. Obviously, this raw material has too low an iron content to be considered a quality raw material for traditional steelmaking and, conversely, has a lot of iron to be considered a good raw material for cement production.

Поступающий с отвала материал готовят к восстановительной плавке. В процессе подготовки неметаллическую составляющую шлакометаллической смеси постадийно переводят в пыль и удаляют регулируемым воздушным потоком. Перед очередной стадией измельчения материал подвергают магнитной сепарации. Для измельчения материала используют традиционное дробильно-размольное оборудование, а для обеспыливания традиционные обеспыливающие устройства и воздушные сепараторы. При этом в процессе воздушной сепарации производят сушку очищенного от металла продукта. Подготовленный отвальный шлак накапливают и усредняют его химический состав.The material coming from the dump is prepared for reduction melting. In the process of preparation, the non-metallic component of the slag-metal mixture is gradually converted into dust and removed by a controlled air flow. Before the next stage of grinding, the material is subjected to magnetic separation. For grinding the material, traditional crushing and grinding equipment is used, and for dedusting, traditional dedusting devices and air separators are used. At the same time, in the process of air separation, the product purified from metal is dried. The prepared waste slag is accumulated and its chemical composition is averaged.

Полученные в процессе подготовки продукты вводят в технологический процесс на восстановительном этапе плавки. Отвальный шлак вводят в камеру плавления в составе шихтовой смеси, а металл – вместе с металлоломом.The products obtained during the preparation are introduced into the technological process at the reduction stage of melting. Waste slag is introduced into the melting chamber as part of the charge mixture, and the metal is introduced together with scrap metal.

В частных случаях реализации способа шлаковый расплав, направляемый на насыщение, может содержать избыточные компоненты, которые снижают качество получаемого продукта (портландцемента или активной минеральной добавки). Чтобы получить заданный химический состав шлакового расплава, проводят корректирующую восстановительную плавку. Плавку проводят в рол-камере плавления после выпуска рафинированной стали. Раскисление-легирование стали, в этом случае, проводят за пределом технологической камеры в разливочном ковше, в АКП или другом металлургическом производстве, где проводят ее финишную обработку. В результате корректирующей восстановительной плавки получают металлический сплав, в который переходят избыточные компоненты и откорректированный шлаковый расплав. Металлический сплав направляют на металлургические производства, а откорректированный шлаковый расплав используют в способе при производстве портландцемента.In particular cases of the implementation of the method, the slag melt directed to saturation may contain excess components that reduce the quality of the resulting product (Portland cement or active mineral additive). To obtain a given chemical composition of the slag melt, corrective reduction melting is carried out. Melting is carried out in a melting roll-chamber after the release of refined steel. Deoxidation-alloying of steel, in this case, is carried out outside the technological chamber in a pouring ladle, in automatic transmission or other metallurgical production, where it is finished. As a result of corrective reduction melting, a metal alloy is obtained, into which excess components and corrected slag melt pass. The metal alloy is sent to metallurgical production, and the corrected molten slag is used in the process for the production of Portland cement.

В частных случаях реализации способа при сжигании органической составляющей основного и дополнительного топлива в котле ТЭС используют комплексный окислитель, в состав которого входит кислород и наполнитель газового тела. Таким образом, в топочном режиме котла (ТРК) вместе с кислородом появляется еще один компонент – наполнитель газового тела.In particular cases of the implementation of the method, when the organic component of the main and additional fuel is burned in a TPP boiler, a complex oxidizer is used, which includes oxygen and a gas body filler. Thus, in the combustion mode of the boiler (TRK), along with oxygen, another component appears - the filler of the gaseous body.

Под кислородом, в рассматриваемом способе, следует понимать технический кислород, содержащий по меньшей мере 95% О2. Сжигание топлива в кислороде позволяет исключить из образующегося газового тела балластный (не участвующий в теплообмене излучением) N2 и радикально решить проблему выброса в атмосферу таких вредных соединений, как NхOу. Кислород вводят в топку котла пропорционально органической составляющей топлива, обеспечивая требуемую полноту её сгорания. В рассматриваемом способе, как правило, не стремятся к полному сжиганию углерода в топливе, поскольку зола-унос ТЭС используется как углеродсодержащий компонент шихты при жидкофазном восстановлении чугуна.Under oxygen, in this method, should be understood as technical oxygen containing at least 95% O 2 . Combustion of fuel in oxygen makes it possible to exclude ballast (not participating in heat exchange by radiation) N 2 from the resulting gaseous body and radically solve the problem of emission of such harmful compounds as N x O y into the atmosphere. Oxygen is introduced into the boiler furnace in proportion to the organic component of the fuel, ensuring the required completeness of its combustion. In the method under consideration, as a rule, they do not strive for complete combustion of carbon in the fuel, since fly ash from thermal power plants is used as a carbon-containing charge component in the liquid-phase reduction of cast iron.

Важным недостатком сжигания топлива в кислороде является: высокая температура горения. Чтобы удержать температуру в топке на комфортном для котла уровне, в комплексный окислитель вводят наполнитель газового тела. Расход, состав и температуру наполнителя регулируют таким образом, чтобы получить в процессе сжигания топлива излучающее газовое тело, способное обеспечить требуемый режим испарения воды и получения пара с заданными параметрами. Иногда наполнитель газового тела вводят ещё и как газ-охладитель (см. выше). Введение наполнителя двумя частями позволяет уберечь от переохлаждения и загущения минеральную составляющую топлива. В этом случае первую часть наполнителя вводят, как обычно, вместе с окислителем. Расход этой части регулируют таким образом, чтобы не перегреть и не переохладить минеральную составляющую топлива (шлак в накопителе котла ТЭС). Вторую часть наполнителя (газ-охладитель) вводят в газовое тело на выходе из топки, когда минеральная составляющая уже находится в накопителе котла и температура газового тела уже не оказывает на неё влияния.An important disadvantage of burning fuel in oxygen is the high combustion temperature. To keep the temperature in the furnace at a level comfortable for the boiler, a gas body filler is introduced into the complex oxidizer. The flow rate, composition and temperature of the filler are regulated in such a way as to obtain a radiating gaseous body in the process of fuel combustion, capable of providing the required mode of water evaporation and steam production with specified parameters. Sometimes the filler of the gaseous body is also introduced as a gas-cooler (see above). The introduction of the filler in two parts makes it possible to protect the mineral component of the fuel from hypothermia and thickening. In this case, the first part of the filler is introduced, as usual, together with the oxidizing agent. The consumption of this part is regulated in such a way as not to overheat or supercool the mineral component of the fuel (slag in the storage tank of the TPP boiler). The second part of the filler (gas-cooler) is introduced into the gas body at the outlet of the furnace, when the mineral component is already in the boiler storage and the temperature of the gas body no longer affects it.

Известно, что при передаче тепла излучением хорошо работают трехатомные газы, такие как: CO2, H2O и т.д., именно эти газы и являются основными при формировании наполнителя газового тела. Таким образом, в результате использования комплексного окислителя в топке котла образуется излучающее газовое тело, в состав которого входит первичный газ – результат окисления органических компонентов топлива кислородом и наполнитель газового тела. Это позволяет: во-первых, повысить эффективность теплообменных процессов в котле, за счет замены азота трехатомными газами, а во-вторых, открывает широкие возможности по управлению мощностью котла, что очень важно в условиях меняющегося энергопотребления. Так, для уменьшения паропроизводительности котла, первичный газ частично замещают наполнителем газового тела, а для увеличения паропроизводительности наполнитель частично замещают первичным газом. Такая регулировка позволяет изменять температуру излучающего газового тела, сохраняя неизменным его объемный расход, что важно для стабилизации пылеотвода из низкоскоростных газовых каналов котла.It is known that triatomic gases, such as: CO 2 , H 2 O, etc., work well when transferring heat by radiation, it is these gases that are the main ones in the formation of the filler of a gaseous body. Thus, as a result of the use of a complex oxidizer in the boiler furnace, a radiating gaseous body is formed, which includes the primary gas - the result of the oxidation of the organic components of the fuel with oxygen and the filler of the gaseous body. This allows: firstly, to increase the efficiency of heat exchange processes in the boiler, by replacing nitrogen with triatomic gases, and secondly, it opens up wide opportunities for controlling the boiler power, which is very important in conditions of changing energy consumption. So, to reduce the steam output of the boiler, the primary gas is partially replaced by a gas body filler, and to increase the steam output, the filler is partially replaced by primary gas. This adjustment allows changing the temperature of the radiating gaseous body, keeping its volume flow unchanged, which is important for stabilizing dust removal from the low-velocity gas channels of the boiler.

В процессе сжигания топлива в котле ТЭС образуется газовая смесь, которую после обеспыливания и десульфурации выпускают в атмосферу. Такая смесь при традиционном окислении топлива воздухом содержит примерно 70 об.% N2 и только 30 об.% CO2 и Н2О. Переход на предложенный в способе комплексный окислитель, позволяет получать газ с содержанием (96-99) об.% трехатомных газов (CO2 и Н2О) и только (1-4) об.% N2. Наличие в этой газовой смеси азота объясняется его присутствием в органическом топливе.In the process of fuel combustion in the TPP boiler, a gas mixture is formed, which, after dedusting and desulfurization, is released into the atmosphere. Such a mixture in the traditional oxidation of fuel with air contains approximately 70 vol.% N 2 and only 30 vol.% CO 2 and H 2 O. The transition to the complex oxidizer proposed in the method makes it possible to obtain a gas containing (96-99) vol.% triatomic gases (CO 2 and H 2 O) and only (1-4) vol.% N 2 . The presence of nitrogen in this gas mixture is explained by its presence in organic fuel.

Газовые смеси, образующиеся на цементном производстве, в рол-камере насыщения, уже содержат (99-100) об.% трехатомных газов и всего (0-1) об.% N2, так как в рол-камеру вносят значительно меньше топлива. Обычно газ с рол-камеры насыщения в количественном выражении составляет всего (1-10) мас.% от газа с ТЭС.The gas mixtures formed in the cement production, in the saturation roll-chamber, already contain (99-100) vol.% triatomic gases and only (0-1) vol.% N 2 , since much less fuel is introduced into the roll-chamber. Usually, the gas from the saturation roll chamber in quantitative terms is only (1-10) wt.% of the gas from the TPP.

Состав результирующей газовой смеси, образующейся в процессе производственного цикла, будет близок к составу газа с тепловой электростанции. Газовую смесь с таким содержанием трехатомных газов можно использовать в качестве наполнителя газового тела. Однако при многократной циркуляции такого газа, в нем будет расти содержание азота (он содержится в топливе), что приведет к снижению эффективности работы котла. Чтобы обеспечить заданный состав наполнителя газового тела, необходимо, перед каждым новым циклом использования газовой смеси, удалять из нее избыточные компоненты (азот) и вводить недостающие (Н2О). Влага частично переходит в конденсат.The composition of the resulting gas mixture formed during the production cycle will be close to the composition of gas from a thermal power plant. A gas mixture with such a content of triatomic gases can be used as a gas body filler. However, with repeated circulation of such gas, the content of nitrogen will increase in it (it is contained in the fuel), which will lead to a decrease in the efficiency of the boiler. To provide a given composition of the gas body filler, it is necessary, before each new cycle of using the gas mixture, to remove excess components (nitrogen) from it and introduce the missing ones (H 2 O). Moisture partially turns into condensate.

Удаление избыточных компонентов проводят, например, адсорбционным или мембранным способом. При этом, как правило, чистке подвергают только газ, поступающий с ТЭС, а газ с рол-камеры насыщения используют при формировании наполнителя газового тела без очистки.Removal of excess components is carried out, for example, by adsorption or membrane methods. In this case, as a rule, only the gas coming from the thermal power plant is subjected to cleaning, and the gas from the saturation roll-chamber is used in the formation of the filler of the gas body without purification.

Потерянную влагу возмещают подачей в результирующую смесь пара. Это позволяет не только воспроизвести требуемый состав наполнителя газового тела, но и поднять его температуру, чтобы не нарушить тепловой режим котла. Lost moisture is compensated by supplying steam to the resulting mixture. This allows not only to reproduce the required composition of the gas body filler, but also to raise its temperature so as not to disturb the thermal regime of the boiler.

В частных случаях реализации способа для удаления из газовой смеси избыточных компонентов проводят её криогенную чистку. Суть чистки заключается в последовательной десублимации и отделении компонентов газовой смеси. В результате получают чистый СО2 (сухой лед) с плотность 1561 кг/м3. На Фиг.2 показана принципиальная технологическая схема подготовки НГТ и криогенной чистки дымовых газов в рамках ЭТК.In particular cases of the implementation of the method, to remove excess components from the gas mixture, it is cryogenically cleaned. The essence of cleaning is the sequential desublimation and separation of the components of the gas mixture. The result is pure CO 2 (dry ice) with a density of 1561 kg/m 3 . Figure 2 shows a schematic diagram of the preparation of NGT and cryogenic cleaning of flue gases in the framework of the ETC.

Ключевой идеей, лежащей в основе совместного производства: стали, электроэнергии и цемента, является взаимное использование союзными производствами образующихся здесь вторичных ресурсов. При криогенной чистке газовых смесей используют «холодные» вторичные ресурсы - продукты криогенной ректификации воздуха. Чтобы максимально увеличить их охлаждающую способность, на кислородной станции производят не только жидкий кислород и жидкий аргон, но и жидкий азот. The key idea underlying the joint production of steel, electricity and cement is the mutual use of secondary resources formed here by the allied industries. During cryogenic cleaning of gas mixtures, "cold" secondary resources are used - products of cryogenic air rectification. To maximize their cooling capacity, the oxygen station produces not only liquid oxygen and liquid argon, but also liquid nitrogen.

На переработку поступают дымовые газы с ТЭС и цементного производства (чистый газ). Их направляют, соответственно, в газгольдеры 1 и 2. При этом часть газа с ТЭС (газ без очистки) и, большую часть чистого газа направляют в смесительный газгольдер 3, где формируют состав НГТ. Оставшуюся часть газа с ТЭС из газгольдера 1 направляют на криогенную чистку (газ на очистку).Flue gases from thermal power plants and cement production (clean gas) are supplied for processing. They are sent, respectively, to gas holders 1 and 2. At the same time, part of the gas from the thermal power plant (gas without purification) and most of the clean gas are sent to the mixing gas holder 3, where the composition of the CNG is formed. The rest of the gas from the TPP from the gas holder 1 is sent for cryogenic cleaning (gas for cleaning).

В процессе криогенной чистки различают два этапа: этап предварительного охлаждения газовой смеси и этап фазового превращения (получения льда). На этапе предварительного охлаждения из газовой смеси извлекают компоненты, которые переходят в другое агрегатное состояние раньше СО2, а на этапе фазового превращения уже углекислый газ отделяют от избыточных компонентов, посредством перевода его в твёрдое состояние (сухой лед).In the process of cryogenic cleaning, two stages are distinguished: the stage of preliminary cooling of the gas mixture and the stage of phase transformation (obtaining ice). At the stage of pre-cooling, components are removed from the gas mixture that pass into another state of aggregation before CO 2 , and at the stage of phase transformation, carbon dioxide is already separated from excess components by transferring it to a solid state (dry ice).

На первой стадии предварительного охлаждения в теплообменнике 4 из газовой смеси удаляют водяной конденсат. Температура газовой смеси в теплообменнике 4 - Tсм ≥ 273 K. На второй стадии предварительного охлаждения в теплообменниках 5,6 и 7, отделяют остатки H2O и SO2, по мере перехода их в твердую фазу. Температура газовой смеси в этот период находится в диапазоне Тсм=(273-195) K. Подготовленная таким образом, газовая смесь с температурой Тсм≈195 K поступает на этап фазового превращения (образования льда). На этом этапе в качестве охладителей используют первичные (жидкие) продукты криогенной ректификации воздуха, а именно: жидкий азот, жидкий кислород и жидкий аргон. Схема получения льда зависит от того какой продукт криогенной ректификации воздуха используют в качестве охладителя: At the first stage of pre-cooling in the heat exchanger 4, water condensate is removed from the gas mixture. The temperature of the gas mixture in the heat exchanger 4 - T cm ≥ 273 K. In the second stage of pre-cooling in the heat exchangers 5,6 and 7, H 2 O and SO 2 residues are separated as they pass into the solid phase. The temperature of the gas mixture during this period is in the range T cm =(273-195) K. Prepared in this way, the gas mixture with a temperature of T cm ≈195 K enters the stage of phase transformation (ice formation). At this stage, primary (liquid) products of cryogenic air rectification are used as coolants, namely: liquid nitrogen, liquid oxygen and liquid argon. The scheme for obtaining ice depends on which product of cryogenic air rectification is used as a cooler:

При использовании жидкого азота. Очищаемую газовую смесь сжимают в компрессоре 8, вводят в неё жидкий азот и направляют в детандер 9. При этом образуется гетерогенная термодинамическая система «очищаемая газовая смесь – жидкий азот». Основные компоненты этой системы находится в процессе фазового перехода. Жидкий азот, взаимодействуя с компонентами очищаемой газовой смеси, нагревается и переходит в газообразное состояние, забирая тепло фазового перехода у углекислого газа. В результате такого теплообмена значительная часть диоксида углерода переходит в твердое состояние. Поскольку процесс происходит с образованием новой фазы (сухого льда), то его можно считать изотермическим (Т=194 K). Оставшийся в газообразном состоянии диоксид углерода переводят в твердое состояние, посредством совершения газовой смесью механической работы в детандере. Работа детандера в изотермическом процессе определяется формулой When using liquid nitrogen . The gas mixture to be purified is compressed in compressor 8, liquid nitrogen is introduced into it and sent to expander 9. In this case, a heterogeneous thermodynamic system “gas mixture to be purified - liquid nitrogen” is formed. The main components of this system is in the process of a phase transition. Liquid nitrogen, interacting with the components of the gas mixture being purified, heats up and passes into the gaseous state, taking the heat of the phase transition from carbon dioxide. As a result of this heat exchange, a significant part of the carbon dioxide is converted into a solid state. Since the process occurs with the formation of a new phase (dry ice), it can be considered isothermal (T=194 K). The carbon dioxide remaining in the gaseous state is converted into a solid state by performing mechanical work by the gas mixture in the expander. The work of the expander in an isothermal process is determined by the formula

L дт =RT ln

Figure 00000001
, (Дж/кг) (1) L dt =RT ln
Figure 00000001
, (J/kg) (1)

где p1 и p2 соответственно исходное и конечное давление рабочего тела в детандере.where p1 and p2 , respectively, are the initial and final pressures of the working fluid in the expander.

Таким образом, сжимая в компрессоре 8 очищаемую газовую смесь, получают необходимое исходное давление рабочего тела, обеспечивая, тем самым, перевод оставшегося газообразного диоксида углерода в лед. Совершенную в детандере механическую работу преобразуют в электрическую энергию, которую используют в рамках ЭТК.Thus, by compressing the gas mixture to be purified in the compressor 8, the necessary initial pressure of the working fluid is obtained, thereby ensuring the transfer of the remaining gaseous carbon dioxide into ice. The mechanical work done in the expander is converted into electrical energy, which is used within the ETC.

Таким образом, в результате теплообмена и расширения газовой смеси, производят отвод тепла фазового перехода от углекислого газа. Образующаяся при этом твердая фаза (сухой лед) и вторичный азот (газ), попадают в осадительную камеру детандера 10, где сухой лед СО2 задерживают, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K отводят. Вместе с вторичным азотом из осадительной камеры уходит азот и кислород, содержавшийся в очищаемой газовой смеси.Thus, as a result of heat exchange and expansion of the gas mixture, the phase transition heat is removed from carbon dioxide. The resulting solid phase (dry ice) and secondary nitrogen (gas) enter the settling chamber of the expander 10, where dry ice CO 2 is retained, and secondary nitrogen with a temperature of TWN =194 K is removed. Together with the secondary nitrogen, the nitrogen and oxygen contained in the gas mixture to be purified leave the settling chamber.

При использовании жидкого кислорода и аргона. Часть вторичного азота, из осадительной камеры 10, охлаждают в рекуперативных теплообменниках 11 и 12. В качестве охладителей здесь используют соответственно жидкий кислород и жидкий аргон, которые в процессе теплообмена меняют свое агрегатное состояние. Охлажденный, таким образом, вторичный азот, вместе с жидким азотом, вводят в очищаемую газовую смесь после компрессора 13 и направляют в детандер 14. В образовавшейся термодинамической системе «очищаемый газ – охлажденный вторичный азот – жидкий азот», в результате теплообмена и совершения механической работы, образуется сухой лед (СО2) и новый вторичный азот (газ). Сухой лед задерживают в осадительной камере детандера 10, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K удаляется из камеры, унося с собой азот и кислород из очищаемой газовой смеси. When using liquid oxygen and argon . Part of the secondary nitrogen from the settling chamber 10 is cooled in recuperative heat exchangers 11 and 12. Liquid oxygen and liquid argon are used as coolants, respectively, which change their state of aggregation during heat exchange. The thus cooled secondary nitrogen, together with liquid nitrogen, is introduced into the gas mixture to be purified after the compressor 13 and sent to the expander 14. , dry ice (CO 2 ) and new secondary nitrogen (gas) are formed. Dry ice is retained in the settling chamber of the expander 10, and secondary nitrogen with a temperature of T WN =194 K is removed from the chamber, taking nitrogen and oxygen with it from the gas mixture being purified.

Образующиеся на этапе фазового превращения вторичные теплоносители (N2, O2 и Ar) используют в качестве охладителей на стадии предварительного охлаждения очищаемой газовой смеси. После чего азот направляют, например, на производство удобрений, а кислород и аргон используют в способе. Кислород используют как окислитель, а аргон - как инертный газ, в металлургическом производстве.The secondary coolants (N 2 , O 2 and Ar) formed at the stage of phase transformation are used as coolants at the stage of pre-cooling of the gas mixture to be purified. After that, nitrogen is sent, for example, to the production of fertilizers, and oxygen and argon are used in the process. Oxygen is used as an oxidizing agent, and argon as an inert gas, in metallurgical production.

Полученный в результате криогенной чистки лед поступает на склад 15. Одну порцию, подлежащего сублимации льда, направляют сначала в теплообменник 4, где он меняет свое агрегатное состояние, охлаждая газовую смесь, поступающую на очистку, а затем в смесительный газгольдер 3, где производят формирование НГТ. Другую порцию льда через шлюз 16 подают в сублимационную камеру 17, где он меняет свое агрегатное состояние, охлаждая воду с конденсатора ТЭС. Регулируя подачу льда, в сублимационной камере создают избыточное давление. Газ, с повышенным давлением, из камеры 17 подогревается в теплообменнике 18 и совершает работу, вращая турбину электрогенератора 19. Произведенная здесь электроэнергия используется в рамках ЭТК, а СО2 с заданным давлением и температурой поступает в смесительный газгольдер 3, где формируют НГТ.The ice obtained as a result of cryogenic cleaning enters warehouse 15. One portion of the ice to be sublimated is first sent to heat exchanger 4, where it changes its state of aggregation, cooling the gas mixture supplied for cleaning, and then to mixing gas holder 3, where NGT is formed . Another portion of ice is fed through the lock 16 into the sublimation chamber 17, where it changes its state of aggregation, cooling the water from the TPP condenser. By adjusting the supply of ice, excess pressure is created in the sublimation chamber. The pressurized gas from the chamber 17 is heated in the heat exchanger 18 and performs work by rotating the turbine of the electric generator 19. The electricity produced here is used within the framework of the ETC, and CO 2 with a given pressure and temperature enters the mixing gas holder 3, where the gas turbine is formed.

Расход газовых смесей, используемых при формировании НГТ регулируют таким образом, чтобы содержание азота в результирующем составе, не превысило допустимого значения. Полученную газовую смесь подают из газгольдера 3 к котлу ТЭС через смешивающий подогреватель 20, где в неё вводят водяной пар. Температуру и расход пара регулируют таким образом, чтобы обеспечить заданный состав НГТ и не нарушить температурный режим работы подогревателя в котле ТЭС. Полученный в результате криогенной очистки, но неиспользуемый в способе лед (СО2) перевозят к месту дальнейшей переработки или захоронения.The flow rate of gas mixtures used in the formation of NGT is regulated in such a way that the nitrogen content in the resulting composition does not exceed the permissible value. The resulting gas mixture is fed from the gas holder 3 to the TPP boiler through the mixing heater 20, where water vapor is introduced into it. The temperature and steam flow rate are regulated in such a way as to ensure the specified composition of the NGT and not disturb the temperature regime of the heater in the TPP boiler. Received as a result of cryogenic cleaning, but not used in the method of ice (CO 2 ) is transported to the place of further processing or disposal.

Важным фактором, определяющим жизнеспособность этого частного случая реализации способа, является энергоемкость производства льда, которая зависит от соотношения энергетической и технологической подсистемы в составе ЭТК. При достижении оптимального соотношения энергоемкость производства льда будет минимальна. Это соотношение уникально для каждого конкретного ЭТК. Кроме этого, оно может меняться в зависимости от качества сырья, состава производимых продуктов, технологических режимов производства и так далее. В связи с этим на этапе проектирования энерготехнологического комплекса, когда определены условия его эксплуатации, выбирают мощность тепловой электростанции, чтобы приблизить соотношение энергетической и технологической подсистемы к оптимальному значению. Оценить соразмерность этих подсистем можно по расходу в них кислорода, или, что то же самое, по расходу энергии на производство кислорода.An important factor determining the viability of this particular case of the implementation of the method is the energy intensity of ice production, which depends on the ratio of the energy and technological subsystems in the composition of the ETC. When the optimal ratio is reached, the energy intensity of ice production will be minimal. This ratio is unique for each specific ETC. In addition, it may vary depending on the quality of raw materials, the composition of the products produced, the technological modes of production, and so on. In this regard, at the design stage of the energy technological complex, when the conditions for its operation are determined, the power of the thermal power plant is chosen in order to bring the ratio of the energy and technological subsystems closer to the optimal value. The proportionality of these subsystems can be assessed by the consumption of oxygen in them, or, what is the same, by the energy consumption for oxygen production.

Углекислый газ играет важную роль в формировании климата на нашей планете. Находясь в атмосфере, он задерживает инфракрасное излучение. В связи с этим снижение содержания СО2 в атмосфере приводит к понижению средней годовой температуры на земле, а рост – к повышению. Для поддержания баланса в природе существуют как источники, так и потребители углекислого газа. Крупнейшими природными производителями СО2 являются вулканы, а основными потребителями – растения (фитопланктон, леса и т.д.). Таким образом, на нашей планете существует замкнутый биогеохимический цикл обращения углерода. С началом промышленной революции человек тоже заявил о себе как о крупном производителе СО2. Тепловая энергетика, металлургия и цементная промышленность - основные производители углекислого газа. В настоящее время мы наблюдаем беспрецедентный рост диоксида углерода в атмосфере. Это может привести к экологической катастрофе.Carbon dioxide plays an important role in shaping the climate on our planet. Being in the atmosphere, it delays infrared radiation. In this regard, a decrease in the content of CO 2 in the atmosphere leads to a decrease in the average annual temperature on the earth, and an increase leads to an increase. To maintain balance in nature, there are both sources and consumers of carbon dioxide. The largest natural producers of CO 2 are volcanoes, and the main consumers are plants (phytoplankton, forests, etc.). Thus, on our planet there is a closed biogeochemical cycle of carbon circulation. With the beginning of the industrial revolution, man also announced himself as a major producer of CO 2 . Thermal power, metallurgy and the cement industry are the main producers of carbon dioxide. We are currently seeing an unprecedented rise in carbon dioxide in the atmosphere. This can lead to an ecological disaster.

Одной из задач изобретения является предложение способа, позволяющего провести углеродную-нейтрализацию сталеплавильного, энергетического и цементного производств в рамках ЭТК. Для решения этой задачи необходимо провести отделение, образующегося здесь СО2 и организовать его транспортировку к месту переработки или захоронения. Как было показано выше, криогенная очитка газовой смеси позволят отделить СО2 из дымовых газов и превратить его в лед с плотностью 1561 кг/м3. Такая плотность продукта делает возможной его перевозку к месту переработки или захоронения обычным транспортом. Это, в свою очередь, открывает широкие возможности по переработке СО2 как природными, так и промышленными потребителями. Следует отметить, что перевод газообразного диоксида углерода в твердое состояние, решает целый ряд проблем и при геологическом захоронении СО2.One of the objectives of the invention is to propose a method that allows carbon-neutralization of steel, energy and cement industries within the framework of the ETC. To solve this problem, it is necessary to separate the CO 2 formed here and organize its transportation to the place of processing or disposal. As shown above, cryogenic sedum of the gas mixture will allow CO 2 to be separated from flue gases and turn it into ice with a density of 1561 kg/m 3 . This density of the product makes it possible to transport it to the place of processing or disposal by conventional transport. This, in turn, opens up wide opportunities for the processing of CO 2 by both natural and industrial consumers. It should be noted that the conversion of gaseous carbon dioxide into a solid state solves a number of problems in the geological disposal of CO 2 .

Таким образом, предложенный способ, в частных случаях его реализации, позволяет провести углеродную нейтрализацию сталеплавильного, энергетического и цементного производства в рамках ЭТК. Thus, the proposed method, in particular cases of its implementation, allows for carbon neutralization of steel, energy and cement production within the framework of the ETC.

Далее, упомянутые выше существенные признаки, достоинства и преимущества заявляемого способа будут проиллюстрированы на примерах. Приведенные примеры не ограничивают всех возможностей способа.Further, the above-mentioned essential features, advantages and benefits of the proposed method will be illustrated by examples. The given examples do not limit all possibilities of the method.

Пример 1Example 1

Получение стали [8. ГОСТ1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2014.- 32 с.], электроэнергии [9. ГОСТ32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: «Стандартинформ», 2014. – 16 с.] и портландцемента [5. ГОСТ31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2016. – 12 с.] в рамках энерготехнологического комплекса (ЭТК).Obtaining steel [8. GOST 1050-2013 Steel products from non-alloyed structural high-quality and special steels. General specifications. - M.: "Standartinform", 2014.- 32 p.], electricity [9. GOST32144-2013 Power quality standards in general-purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.] and Portland cement [5. GOST 31108-2016 General construction cements. Specifications. - M .: "Standartinform", 2016. - 12 p.] within the framework of the energy technology complex (ETC).

Рол-камера плавленияMelting roll chamber

Рол-камера плавления (КП) имеет цилиндрическо-коническую форму [3. RU2692532 C1, 2018, 4. RU2710088 C1, 2017]. Рабочая поверхность камеры имеет магнезитовую футеровку. Внутренний диаметр центральной цилиндрической части камеры – 3.3 м. Длина центральной цилиндрической части камеры по футеровке – 5.2 м. Диаметр горловин, через которые вводят подающую и отводящую вставку– 1.25 м. Наружный диаметр вставок – 1.15 м. Масса КП без расплава – 115 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере, – 12.9 м3. На центральной цилиндрической части камеры размещен загрузочный люк, шиберный затвор для выпуска жидких продуктов плавки и механизм для отбора проб. Камера плавления вращается вокруг горизонтальной оси на опорных роликах. Частоту вращения камеры в процессе плавки меняют в диапазоне (0–30) об/мин. Вращение задают четыре, симметрично расположенных привода, которые синхронизируются в процессе работы гидромуфтами. Крутящий момент от привода передается через два зубчатых колеса, симметрично расположенных относительно центра камеры. В камере плавления проводят восстановительный этап плавки, окислительное рафинирование металла и раскисление-легирование стали. Шихтовые материалы и ферросплавы вводят в КП через подающую вставку, а через отводящую вставку из КП отводят пылегазовую фазу. Отводящий канал КП связан через систему затворов с котлом тепловой электростанции (ТЭС) и пароэжекторным вакуумным насосом. Затвор, соединяющий (отделяющий) КП с топкой ТЭС позволяет дросселировать отходящий газовый поток. Roll-melting chamber (CP) has a cylindrical-conical shape [3. RU2692532 C1, 2018, 4. RU2710088 C1, 2017]. The working surface of the chamber has a magnesite lining. The inner diameter of the central cylindrical part of the chamber is 3.3 m. The length of the central cylindrical part of the chamber along the lining is 5.2 m. The diameter of the necks through which the inlet and outlet inserts are inserted is 1.25 m. The outer diameter of the inserts is 1.15 m. The mass of the CP without melt is 115 tons. The allowable volume of the melt that can be in the chamber is 12.9 m 3 . On the central cylindrical part of the chamber there is a loading hatch, a sliding gate for discharging liquid melting products and a sampling mechanism. The melting chamber rotates around a horizontal axis on support rollers. The frequency of rotation of the chamber during the melting process is changed in the range (0–30) rpm. The rotation is set by four symmetrically located drives, which are synchronized during operation by hydraulic couplings. Torque from the drive is transmitted through two gears, symmetrically located relative to the center of the chamber. In the melting chamber, the reduction stage of melting, the oxidative refining of the metal and the deoxidation-alloying of the steel are carried out. Charge materials and ferroalloys are introduced into the CP through the supply insert, and the dust-gas phase is removed from the CP through the outlet insert. The discharge channel of the CP is connected through a system of gates with a boiler of a thermal power plant (TPP) and a steam jet vacuum pump. The shutter connecting (separating) the CP with the TPP furnace allows throttling the exhaust gas flow.

Восстановительный этап плавкиRecovery stage of melting

В КП после предыдущего металлургического цикла остается 0.84 т оборотного шлака. Перед началом восстановительного этапа плавки через загрузочный люк в КП заливают 11.67 т чугуна и 17.71 т шлака. Чугун и шлак поступает с плавильного агрегата, где под слоем шлака из котла ТЭС проводят плавку лома и науглероживание металлического расплава (см. ниже). Полученную таким образом в КП металлошлаковую ванну используют в качестве реакционной среды для жидкофазного восстановления. В процессе плавки в исходный расплав вводят шихтовые материалы. В состав шихтовых материалов, входят железосодержащее сырье, восстановитель и флюс. В качестве железосодержащего материала, в рассматриваемом примере, используют смесь, состоящую из 80% железной руды - Feобщ=58% и 20% прокатной окалины - Feобщ=71%. В качестве восстановителя используют уголь марки «Т», а в качестве флюса известь. Фракционный состав шихтовых материалов (0-5) мм. Шихтовую смесь подают в КП пневмотранспортом. В качестве транспортирующей среды используют кислородсодержащее дутье. Расход шихтовых материалов регулируют таким образом, чтобы скорость газов в отводящем канале камеры не превышала 40 м/с, а фиктивная скорость отходящих из ванны газов находилась в диапазоне (0.3-1.7) м/с. В этом случае пена на поверхности ванны не переходит в брызговой режим, а равномерно покрывает все зеркало расплава. Когда объем расплава в камере достигнет максимально допустимого значения, плавку прекращают. Выпускное отверстие шиберного затвора, вращением камеры, устанавливают выше уровня металла и выпускают находящийся в КП шлак. При этом 10% шлака остается в камере и переходит на следующую восстановительную плавку. Для получения заданного объема чугуна на восстановительном этапе проводят пять жидкофазных плавок. Избыточный шлак, образующийся в 1-4 плавках, выпускают, а шлак с пятой плавки переходит на окислительный этап. В таблице 1 приведен материальный баланс восстановительных плавок и время подачи шихтовых материалов в КП (см. Фиг.1). В таблице 2 показан тепловой баланс восстановительного этапа, а в таблице 3 показатели, характеризующие энергетические параметры отходящих из КП газов. Составы продуктов, полученных в процессе работы ЭТК, приведены в таблицах 8-11.In the CP after the previous metallurgical cycle, 0.84 tons of recycled slag remains. Before the start of the reduction stage of melting, 11.67 tons of cast iron and 17.71 tons of slag are poured into the KP through the loading hatch. Cast iron and slag come from the melting unit, where, under a layer of slag from the TPP boiler, scrap is melted and the metal melt is carburized (see below). The metal-slag bath thus obtained in the CP is used as the reaction medium for the liquid-phase reduction. During the melting process, charge materials are introduced into the initial melt. The composition of charge materials includes iron-containing raw materials, reducing agent and flux. As iron-containing material, in this example, use a mixture consisting of 80% iron ore - Fe total =58% and 20% mill scale - Fe total =71%. Grade T coal is used as a reducing agent, and lime is used as a flux. Fractional composition of charge materials (0-5) mm. The charge mixture is fed into the CP by pneumatic transport. An oxygen-containing blast is used as a transport medium. The charge material flow rate is controlled in such a way that the gas velocity in the outlet channel of the chamber does not exceed 40 m/s, and the fictitious velocity of gases leaving the bath is in the range (0.3-1.7) m/s. In this case, the foam on the surface of the bath does not go into a spray mode, but evenly covers the entire surface of the melt. When the volume of the melt in the chamber reaches the maximum allowable value, melting is stopped. The outlet of the sliding gate is set above the level of the metal by rotating the chamber and the slag located in the gearbox is released. At the same time, 10% of the slag remains in the chamber and passes to the next reduction melt. To obtain a given volume of cast iron at the recovery stage, five liquid-phase heats are carried out. Excess slag formed in melts 1-4 is released, and the slag from the fifth melt passes to the oxidizing stage. Table 1 shows the material balance of the recovery melts and the time of supply of charge materials in the CP (see Fig.1). Table 2 shows the heat balance of the recovery stage, and Table 3 shows the indicators characterizing the energy parameters of the exhaust gases from the CP. The compositions of the products obtained during the operation of the ETC are shown in tables 8-11.

Таблица 1 - Материальный баланс восстановительных плавокTable 1 - Material balance of recovery heats

Статьи материального баланса Material balance items 1-я1st
пл-каpl-ka
2-я2nd
пл-каpl-ka
3-я3rd
пл-каpl-ka
4-я4th
пл-каpl-ka
5-я5th
пл-каpl-ka
Сумм.Total
балансbalance
Время подачи материла, с Material submission time, s 22302230 45874587 33553355 24722472 17651765 1440914409 Шлак оборотный, тRecycled slag, t 0.840.84 2.542.54 1.911.91 1.421.42 1.051.05 0.840.84 Шлак с ДСП, тSlag with chipboard, t 17.7117.71 00 00 00 00 17.3617.36 Чугун с ДСП, тCast iron with chipboard, t 11.6711.67 00 00 00 00 11.6611.66 Руда (окал. 20%, руда 80%), тOre (approx. 20%, ore 80%), t 12.3712.37 30.7030.70 22.4322.43 16.5316.53 11.8111.81 93.8493.84 Уголь марки «Т», тCoal grade "T", t 7.457.45 15.1015.10 11.0411.04 8.148.14 5.815.81 47.5447.54 Флюс, тFlux, t 6.606.60 10.4210.42 7.787.78 5.745.74 4.104.10 34.6434.64 Дутье в зону дожигания, тBlowing into the afterburning zone, t 8.018.01 16.616.6 12.1512.15 8.958.95 6.406.40 52.1152.11 Итого приходные статьи:Total income items: 64.6564.65 75.3675.36 55.3155.31 40.7840.78 29.1729.17 258.35258.35 Чугун, тCast iron, t 20.9020.90 18.4618.46 13.4913.49 9.949.94 7.107.10 69.8969.89 Шлак, т, в том числе:Slag, t, including: 25.3925.39 19.1119.11 14.1914.19 10.4610.46 7.517.51 Шлак, оставленный в КП, т Slag left in the CP, t 2.542.54 1.911.91 1.421.42 1.051.05 00 Шлак продукт, т Slag product, t 22.8522.85 17.2017.20 12.7712.77 9.419.41 7.51*7.51* 69.7569.75 Газ, тGas, t 17.8417.84 36.6736.67 26.8326.83 19.7719.77 14.1214.12 115.23115.23 Пыль, тDust, t 0.510.51 1.081.08 0.790.79 0.580.58 0.420.42 3.383.38 Примеси газа, тGas impurities, t 0.040.04 0.070.07 0.060.06 0.040.04 0.030.03 0.240.24 Итого расходные статьи:Total expense items: 64.6864.68 75.3975.39 55.3655.36 40.7940.79 29.1829.18 258.49258.49 Невязка баланса, %Balance discrepancy, % 0.050.05 0.040.04 0.090.09 0.020.02 0.030.03 0.050.05

* - Шлак переходит на окислительный этап плавки.* - The slag passes to the oxidative melting stage.

Таблица 2 -Тепловой баланс восстановительных плавокTable 2 - Heat balance of recovery melts

Статьи теплового баланса Heat balance articles 1 пл. МДж/с1 sq. MJ/s 2 пл. МДж/с2 sq. MJ/s 3 пл. МДж/с3 sq. MJ/s 4 пл. МДж/с4 sq. MJ/s 5 пл. МДж/с5 sq. MJ/s СуммаSum
ГДж/пл.GJ/area
Теплосодержание исходного шлакаThe heat content of the original slag 12.0512.05 0.810.81 0.830.83 0.840.84 0.860.86 33.3733.37 Теплосодержание внесенного чугунаHeat content of introduced cast iron 6.746.74 00 00 00 00 15.0315.03 Теплосодержание шихтовых материаловHeat content of charge materials 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.100.10 Тепло от дожигания газа в ПКHeat from gas afterburning in PC 46.6446.64 46.9746.97 47.0347.03 47.0247.02 47.0247.02 477.24477.24 Итого:Total: 65.4465.44 47.7947.79 47.8747.87 47.8747.87 47.8947.89 525.75525.75 Теплосодержание чугунаHeat content of cast iron 12.0412.04 5.175.17 5.165.16 5.165.16 5.165.16 67.8867.88 Теплосодержание шлакаHeat content of slag 16.6016.60 6.076.07 6.156.15 6.166.16 6.186.18 85.4985.49 Теплосодержание газаHeat content of gas 18.4918.49 18.5518.55 18.5618.56 18.5618.56 18.5618.56 188.59188.59 Теплосодержание пылиHeat content of dust 0.40.4 0.410.41 0.410.41 0.410.41 0.410.41 4.154.15 Теплосодержание примесей газаHeat content of gas impurities 0.030.03 0.030.03 0.030.03 0.030.03 0.030.03 0.310.31 Тепло на восстановление шихтыHeat for charge recovery 16.4716.47 16.0016.00 16.0016.00 16.0016.00 16.0016.00 163.80163.80 Тепло на испарение влагиHeat to evaporate moisture 1.211.21 1.341.34 1.341.34 1.341.34 1.341.34 13.3413.34 Потери тепла через стенки ПКHeat loss through PC walls 0.250.25 0.250.25 0.250.25 0.250.25 0.250.25 2.542.54 Итого:Total: 65.4965.49 47.8247.82 47.9047.90 47.9147.91 47.9347.93 526.10526.10 Невязка баланса, %Balance discrepancy, % 0.080.08 0.060.06 0.060.06 0.080.08 0.080.08 0.070.07

Таблица 3 - Энергетические параметры отходящих из КП газовTable 3 - Energy parameters of exhaust gases from the CP

Наименование показателя Name of indicator 1 пл. 1 sq. 2 пл. 2 sq. 3 пл. 3 sq. 4 пл. 4 sq. 5 пл. 5 sq. Степень дожигания СО в смеси, %The degree of afterburning of CO in the mixture, % 65.8865.88 67.2467.24 67.3567.35 67.3467.34 67.3467.34 Температура отходящих газов, СExhaust gas temperature, С 16501650 16501650 16501650 16501650 16501650

Восстановительный этап плавки проводят при температуре расплава 1450°С. Температурный режим регулируют посредством дожигания в КП, части, отходящих из ванны горючих газов. Для этого в зону дожигания подают кислородсодержащее дутье, которое содержит 90% технического кислорода и 10% воздуха.The recovery stage of melting is carried out at a melt temperature of 1450°C. The temperature regime is regulated by means of afterburning in the gearbox, a part of the combustible gases exhausted from the bath. To do this, an oxygen-containing blast is supplied to the afterburning zone, which contains 90% technical oxygen and 10% air.

Окислительное рафинирование стали (окислительный этап плавки)Oxidative refining of steel (oxidizing stage of melting)

Окислительное рафинирование включает два периода: окислительное рафинирование стали от вредных примесей и избыточного углерода.Oxidative refining includes two periods: oxidative refining of steel from harmful impurities and excess carbon.

Окислительное рафинирование металла от примесейOxidative refining of metal from impurities

Перед началом окислительного рафинирования в КП находится 69.88 т чугуна, с содержанием углерода 4.49% и 7.51 т шлака.Before the start of oxidative refining, 69.88 tons of pig iron with a carbon content of 4.49% and 7.51 tons of slag are located in the KP.

Перед началом продувки из КП выпускают 1.95 т избыточного шлака. В процессе продувки в расплав через фурму, расположенную в подающей вставке вводят 1179 нм3 технического кислорода. Время продувки – 550 с. Для того чтобы снизить образование бурого дыма в струю кислорода вводят известь – 0.31 т. В результате продувки и интенсивного перемешивания ванны в КП образуется шлак с основностью В=2.3, в который из металла переходят удаляемые примеси. В конце окислительного рафинирования металла от примесей в КП образуется 68.20 т чугуна, с содержанием углерода 3.09% и 6.51 т шлака. Поскольку в результате окислительного рафинирования выделяется значительное количество тепла, дожигание отходящих из ванны газов в КП не производят. Степень дожигания СО в отходящем газе – 1.52%, а температура газовой смеси 1630°С. Окислительное рафинирование металла от примесей заканчивают выпуском шлака, который содержит фосфор. При этом 10% шлака, вынужденно, остается в плавильной камере и переходит на следующий этап. Before blowing, 1.95 tons of excess slag is released from the CP. In the process of blowing into the melt through the tuyere located in the feed insert enter 1179 nm 3 technical oxygen. Purge time - 550 s. In order to reduce the formation of brown smoke, lime - 0.31 t is introduced into the oxygen jet. As a result of blowing and intensive mixing of the bath, slag with a basicity of B = 2.3 is formed in the CP, into which the removed impurities pass from the metal. At the end of the oxidative refining of the metal, 68.20 tons of pig iron with a carbon content of 3.09% and 6.51 tons of slag are formed from impurities in the CP. Since a significant amount of heat is released as a result of oxidative refining, afterburning of gases leaving the bath in the CP is not performed. The degree of afterburning of CO in the exhaust gas is 1.52%, and the temperature of the gas mixture is 1630°C. Oxidative refining of metal from impurities ends with the release of slag, which contains phosphorus. At the same time, 10% of the slag, by force, remains in the melting chamber and proceeds to the next stage.

Окисление избыточного углеродаOxidation of excess carbon

В начале окисление углерода проводят дутьем. Для этого в ванну подают 1861 нм3 кислорода через фурму. Чтобы использовать образующееся в ванне тепло параллельно вводят шлакообразующие компоненты, а именно: 3.35 т извести и 1.98 т боксита. Боксит содержит Al2O3 – разжижающий компонент в раскисленном шлаке. Основность шлака на этом этапе В=6.6, а отношение В/Al2O3=0.27. Кроме этого, в шлак вносят материалы, которые будут восстанавливаться на этапе раскисления-легирования. В рассматриваемом примере для прямого легирования вносят 0.61 т марганцевой руды. После того, как в ванну подано заданное количество дутья, его подачу прекращают, а окисление углерода продолжается за счет восстановления оксидов железа, содержащихся в шлаке. Для поддержания теплового баланса производят частичное дожигание отходящих из ванны горючих газов. Для этого в зону дожигания, через щели, подают 533 нм3 кислородсодержащего дутья. В этот период плавки из КП уходит 0.12 т пыли и 5.53 т газовой фазы, у которой степень дожигания СО – 27.0%. Температура пылегазовой смеси, отходящей из КП в топку ТЭС - 1680°С. После проведения этого периода в КП остается 66.63 т стали с содержанием углерода 0.22% и 5.92 т частично раскисленного шлака. At the beginning, the oxidation of carbon is carried out by blowing. To do this, 1861 nm 3 oxygen is fed into the bath through a tuyere. To use the heat generated in the bath, slag-forming components are introduced in parallel, namely: 3.35 tons of lime and 1.98 tons of bauxite. Bauxite contains Al 2 O 3 - a diluting component in deoxidized slag. The basicity of the slag at this stage is B=6.6, and the ratio B/Al 2 O 3 =0.27. In addition, materials are introduced into the slag that will be reduced at the stage of deoxidation-alloying. In the example under consideration, 0.61 tons of manganese ore are introduced for direct alloying. After a given amount of blast has been supplied to the bath, its supply is stopped, and the oxidation of carbon continues due to the reduction of iron oxides contained in the slag. To maintain the heat balance, partial afterburning of combustible gases leaving the bath is carried out. To do this, 533 nm 3 oxygen-containing blast is fed into the afterburning zone through slots. During this melting period, 0.12 t of dust and 5.53 t of the gas phase leave the CP, in which the degree of CO afterburning is 27.0%. The temperature of the dust-gas mixture leaving the CP to the TPP furnace is 1680°C. After this period, 66.63 tons of steel with a carbon content of 0.22% and 5.92 tons of partially deoxidized slag remain in the CP.

Раскисление-легирование сталиDeoxidation-alloying of steel

Системой затворов, расположенной в отводящем канале, отделяют КП от котла ТЭС и соединяют ее с пароэжекторным вакуумным насосом. Котел ТЭС работает в автономном режиме, обеспечивая паром только штатную работу турбины электрогенератора. Пароэжекторный вакуумный насос работает на отдельном источнике энергии. Он выходит на остаточное давление в камере 100 Па в течение 1139 с. В процессе вакуумирования продолжается вращение КП. При этом из стали происходит удаление всего водорода и, частично, азота и кислорода. После выхода на заданное остаточное давление, вакуумный затвор закрывают. При разряжении (снижении парциального давления СО) в плавильной камере создаются условия для восстановления из шлака марганцевой руды и вакуумно-углеродного раскисления стали. Чтобы уменьшить испарение металла, камеру плавления заполняют аргоном и приоткрывают затвор, соединяющий её с котлом ТЭС. Чтобы сохранить в плавильной камере атмосферу аргона, его подают через боковые щели с небольшим расходом. Для окончательного раскисления и легирования в ванну вводят 0.24 т ферросилиция и 0.01 т алюминия.The system of gates located in the discharge channel separates the CP from the TPP boiler and connects it to the steam jet vacuum pump. The TPP boiler operates in autonomous mode, providing steam only for the normal operation of the generator turbine. The steam jet vacuum pump runs on a separate power source. It reaches a residual pressure in the chamber of 100 Pa for 1139 s. In the process of evacuation, the rotation of the gearbox continues. In this case, all hydrogen and, partially, nitrogen and oxygen are removed from the steel. After reaching a predetermined residual pressure, the vacuum valve is closed. When rarefied (reducing the partial pressure of CO) in the melting chamber, conditions are created for the recovery of manganese ore from slag and vacuum-carbon deoxidation of steel. To reduce the evaporation of the metal, the melting chamber is filled with argon and the shutter connecting it to the TPP boiler is slightly opened. In order to maintain an argon atmosphere in the melting chamber, it is fed through the side slots at a low flow rate. For final deoxidation and alloying, 0.24 t of ferrosilicon and 0.01 t of aluminum are introduced into the bath.

В процессе всей плавки, когда это необходимо, производят отбор проб металла и шлака, используя для этого механизм для отбора проб.During the entire smelting, when necessary, samples of metal and slag are taken using a sampling mechanism.

Чтобы пополнить приходную часть теплового баланса и разогреть металл до заданной температуры, в зону дожигания подают 127 м3 природного газа и 329 нм3 кислорода.To replenish the incoming part of the heat balance and heat the metal to a given temperature, 127 m 3 of natural gas and 329 Nm 3 of oxygen are fed into the afterburning zone.

После проведения всех процессов, связанных с раскислением-легированием, в КП остается 67.13 т стали, состав которой приведен в таблице 8 и 5.54 т раскисленного глиноземистого шлака.After carrying out all the processes associated with deoxidation-alloying, 67.13 tons of steel, the composition of which is given in Table 8, and 5.54 tons of deoxidized alumina slag remain in the CP.

Чтобы шлак при выпуске не попал в сталь, производят его загущение. Перед загущением выпускают 4.91 т избыточного шлака. В оставшийся шлак вводят 0.082 т извести. Известь подают пневмотранспортом. В качестве транспорта используют аргон. При перемешивании шлак густеет, и металл выпускают в ковш. При выпуске из КП металл защищают от окисления аргоном. To prevent the slag from entering the steel during tapping, it is thickened. Before thickening, 4.91 tons of excess slag is discharged. 0.082 tons of lime are introduced into the remaining slag. Lime is served by pneumatic transport. Argon is used as a transport. With stirring, the slag thickens, and the metal is released into the ladle. When released from the gearbox, the metal is protected from oxidation by argon.

Заправка камеры плавленияFilling the melting chamber

Перед началом следующего металлургического цикла производят осмотр футеровки, используя для этого видеокамеры, расположенные на невращающихся вставках. Если обнаруживают очаги разрушения футеровки, то на них наносят торкретирующую смесь. Для этого в КП через подающую вставку вводят штангу с соплом и поворачивают камеру очагом разрушения к соплу. После того, как очаговые нарушения футеровки устранены, в камере плавления создают пылевое облако из материалов, входящих в ремонтную смесь. Для этого через сопло в камеру вводят 0.53 т сухой ремонтной смеси. В процессе вращения КП пыль частично оседает и закрепляется на футеровке, а частично пополняет загущенный шлак, находящийся в камере. После проведения профилактических мероприятий в КП остается 0.84 т оборотного шлака, который переходит на следующий металлургический цикл.Before the start of the next metallurgical cycle, the lining is inspected using video cameras located on non-rotating inserts. If foci of destruction of the lining are found, then a shotcreting mixture is applied to them. To do this, a rod with a nozzle is inserted into the CP through the feed insert and the chamber is turned with the focus of destruction towards the nozzle. After focal violations of the lining are eliminated, a dust cloud is created in the melting chamber from the materials included in the repair mixture. To do this, 0.53 tons of dry repair mixture is introduced into the chamber through a nozzle. During the rotation of the gearbox, the dust partially settles and is fixed on the lining, and partially replenishes the thickened slag in the chamber. After carrying out preventive measures, 0.84 tons of recycled slag remains in the KP, which passes to the next metallurgical cycle.

Переработка золы-уноса ТЭСProcessing of fly ash from thermal power plants

Для переработки золы-уноса ТЭС используют малую камеру плавления (МКП), конструкция которой аналогична КП. Внутренний диаметр камеры - 2.0 м. Длина цилиндрической части камеры по футеровке - 2.85 м. Диаметр отводящего канала, - 0.44 м. Масса камеры без расплава - 52 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере, - 3.1 м3. МКП вращается на четырех роликах. Привод МКП аналогичен КП.For the processing of fly ash at thermal power plants, a small melting chamber (MCC) is used, the design of which is similar to that of the MC. The inner diameter of the chamber is 2.0 m. The length of the cylindrical part of the chamber along the lining is 2.85 m. The diameter of the discharge channel is 0.44 m. The mass of the chamber without melt is 52 tons. The allowable volume of melt that can be in the chamber is 3.1 m 3 . The MCP rotates on four rollers. The MCP drive is similar to the gearbox.

Поскольку при переработке золы-уноса объем полученного чугуна не имеет значения, то на восстановительном этапе проводят одну жидкофазную плавку. Золу-унос и шихтовые материалы вводят в МКП через подающую вставку. Образующуюся в процессе восстановительной плавки пылегазовую фазу через отводящую вставку и водогрейный котел отводят в систему аспирации. Для очистки газа используют сухие способы пылеулавливания. Оставшийся в газовой фазе SO2 извлекают известковым способом, получая гипс, который используют при производстве цемента.Since the volume of cast iron produced does not matter during the processing of fly ash, one liquid-phase melting is carried out at the recovery stage. Fly ash and charge materials are introduced into the MCP through a feed insert. The dust-gas phase formed in the reduction melting process is discharged through the outlet insert and the hot-water boiler into the aspiration system. Dry dust collection methods are used for gas purification. The remaining SO 2 in the gas phase is extracted by the lime method, obtaining gypsum, which is used in the production of cement.

В МКП после предыдущего металлургического цикла остается 0.69 т шлака. Через подающую вставку во вращающуюся камеру пневмотранспортом подают шихтовые материалы. Состав шихтовых материалов включает 2.86 т золы-уноса, 0.27 т угля, 1.78 т железосодержащих материалов и 0.66 т извести. Время подачи шихтовых материала – 1610 с (см. Фиг.1). Для дожигания образующихся в МКП горючих газов, через щели, вводят кислородсодержащее дутье в объеме 984 нм3. Плавку проводят при температуре расплава 1450°С. В процессе плавки получают 3.44 т чугуна. При этом 0.69 т шлака оставляют в МКП, а избыточный шлак - 2.75 т отправляют в миксер, где собирают и усредняют шлак для цементного производства. Кроме этого, из МКП в систему аспирации уходит 2.69 т газа. Степень дожигания СО в газовой смеси 99.9%. Вместе с газом из КП уходит 0.26 т пыли и 0.08 т примесей газа. Температура пылегазовой смеси – 1672°С. Отходящая из МКП пылегазовая смесь после водогрейного котла поступает в систему аспирации. Пыль, извлеченная в результате газоочистки, имеет повышенное содержание 30.02% калия. Состав пыли приведен в таблице 10. Это следствие его возгонки элемента сначала в КП и топке котла ТЭС, а затем в МКП. Время восстановительной плавки в МКП – 1688 с. 0.69 t of slag remains in the MCP after the previous metallurgical cycle. Charge materials are fed into the rotating chamber through the feed insert by pneumatic transport. The composition of charge materials includes 2.86 tons of fly ash, 0.27 tons of coal, 1.78 tons of iron-containing materials, and 0.66 tons of lime. The charge material supply time is 1610 s (see Fig.1). For afterburning combustible gases formed in the MCP, oxygen-containing blast is injected through the slots in the amount of 984 nm 3 . Melting is carried out at a melt temperature of 1450°C. In the process of melting, 3.44 tons of pig iron are obtained. At the same time, 0.69 tons of slag is left in the MCP, and excess slag - 2.75 tons is sent to the mixer, where slag is collected and averaged for cement production. In addition, 2.69 tons of gas goes from the MCP to the aspiration system. The degree of afterburning of CO in the gas mixture is 99.9%. Together with gas, 0.26 t of dust and 0.08 t of gas impurities leave the CP. The temperature of the dust-gas mixture is 1672°С. The dust-gas mixture leaving the MCP after the hot-water boiler enters the aspiration system. The dust extracted as a result of gas cleaning has an increased content of 30.02% potassium. The composition of the dust is given in Table 10. This is a consequence of its sublimation of the element first in the CP and the furnace of the TPP boiler, and then in the MCP. The reduction melting time in the MCP is 1688 s.

Плавка лома в агрегате ковш-печьScrap melting in the ladle-furnace unit

В рассматриваемом примере в технологический процесс вводят 10 т металлолома. Пред загрузкой в КП лом плавят в агрегате ковш-печь с дуговым подогревом. Поскольку объем вовлекаемого лома небольшой, то его плавку удобно проводить непосредственно в ковше 10 м3. Для этого используют агрегат ковш-печь с дуговым подогревом (АКП). In the example under consideration, 10 tons of scrap metal are introduced into the technological process. Before loading into the gearbox, the scrap is melted in a ladle-furnace unit with arc heating. Since the amount of scrap involved is small, it is convenient to melt it directly in a ladle of 10 m 3 . For this, a ladle-furnace unit with arc heating (AKP) is used.

Подготовленный для плавки лом загружают в ковш. Ковш подают под накопитель котла ТЭС и заливают шлак, накопленный за предыдущий металлургический цикл. Кроме этого в ковш заливают чугун, полученный в МКП. Таким образом, плавку лома проводят под шлаком, что позволяет минимизировать расход энергии и электродов. В процессе плавки в расплав вводят уголь, чтобы понизить температуру плавления металла и известь, чтобы повысить основность шлака, полученного с ТЭС. Для дожигания отходящих из ванны газов в ковш подают кислородсодержащее дутье. Полученный в процессе плавки чугун и шлак отправляют на восстановительный этап плавки в КП. Температура чугуна и шлака перед загрузкой в КП 1450°С. Scrap prepared for melting is loaded into a ladle. The ladle is fed under the accumulator of the TPP boiler and the slag accumulated during the previous metallurgical cycle is poured. In addition, cast iron obtained in the MCP is poured into the ladle. Thus, the melting of scrap is carried out under the slag, which allows minimizing the consumption of energy and electrodes. During the smelting process, coal is introduced into the melt in order to lower the melting point of the metal and lime in order to increase the basicity of the slag obtained from the thermal power plant. For post-combustion of exhaust gases from the bath, oxygen-containing blast is fed into the ladle. The cast iron and slag obtained during the smelting process are sent to the reduction stage of smelting in the KP. The temperature of cast iron and slag before loading into the gearbox is 1450°C.

Производство электроэнергииPower generation

Каждому периоду металлургической плавки в КП соответствует свой топочный режим котла (ТРК). В таблице 4 показана продолжительность ТРК и приведены технологические параметры, характеризующие энергетику ВЭР, поступающих в топку ТЭС из КП, а в таблице 5 приведены материальные балансы при соответствующих ТРК. Each period of metallurgical melting in the KP corresponds to its own furnace mode of the boiler (TRK). Table 4 shows the duration of the TEC and shows the technological parameters that characterize the energy of the SER entering the furnace of the TPP from the CP, and Table 5 shows the material balances for the corresponding TEC.

Таблица 4 - Время ТРК и параметры ВЭР на выходе из КП Table 4 - Time of the fuel dispenser and parameters of the VER at the exit from the CP

1-01-0 1-11-1 1-21-2 1-31-3 1-41-4 1-51-5 2-12-1 2-22-2 2-32-3 3-13-1 ЦиклCycle Время режима, сMode time, s 28302830 19431943 43044304 30713071 21892189 14831483 550550 11001100 720720 47384738 2292722927 εСО %*ε CO %* 83.783.7 65.8865.88 67.2967.29 67.4067.40 67.3967.39 67.3967.39 1.521.52 27.0127.01 100100 100100 73.5073.50 Темп газа из КП, СGas rate from gearbox, С 16501650 16501650 16501650 16501650 16501650 16501650 16301630 16801680 16701670 00

* εСО – степень дожигания CO в газовой фазе на выходе из ПК, %.* ε CO is the degree of afterburning of CO in the gas phase at the outlet of the PC, %.

Время металлургического цикла 22927 с (6.37 ч).The time of the metallurgical cycle is 22927 s (6.37 h).

Таблица 5 - Материальные балансы при соответствующих ТРК ТЭСTable 5 - Material balances at the respective TEC TPPs

1-01-0
кг/сkg/s
1-11-1
кг/сkg/s
1-21-2
кг/сkg/s
1-31-3
кг/сkg/s
1-41-4
кг/сkg/s
1-51-5
кг/сkg/s
2-12-1
кг/сkg/s
2-22-2
кг/сkg/s
2-32-3
кг/сkg/s
3-13-1
кг/сkg/s
За циклper cycle
т/цt/c
Пыль из ПКPC dust 0.120.12 0.240.24 0.250.25 0.250.25 0.250.25 0.250.25 0.450.45 0.100.10 0.020.02 00 3.943.94 Газ из ПКGas from PC 4.004.00 8.008.00 8.008.00 8.008.00 8.008.00 8.008.00 4.404.40 5.025.02 1.061.06 00 123.95123.95 Уголь (Доп. топ.)Coal (Extra top) 2.142.14 1.391.39 1.431.43 1.431.43 1.431.43 1.431.43 0.940.94 1.281.28 2.752.75 2.842.84 41.9141.91 ИзвестьLime 0.490.49 0.300.30 0.330.33 0.330.33 0.330.33 0.330.33 0.210.21 0.240.24 0.640.64 0.650.65 9.539.53 Воздух горячийThe air is hot 20.9320.93 17.1217.12 17.1917.19 17.1917.19 17.1917.19 17.1917.19 18.1918.19 18.6218.62 23.8423.84 24.6724.67 446.91446.91 Воздух-охладительAir cooler 4.074.07 3.893.89 3.733.73 3.723.72 3.723.72 3.723.72 8.748.74 7.197.19 3.983.98 4.424.42 96.7396.73 Итого:Total: 31.7531.75 30.9430.94 30.9330.93 30.9230.92 30.9230.92 30.9230.92 32.9332.93 32.4532.45 32.2932.29 32.5832.58 722.97722.97 Шлак из КУSlag from KU 0.840.84 0.640.64 0.670.67 0.670.67 0.670.67 0.670.67 0.740.74 0.490.49 0.990.99 1.011.01 17.4717.47 Газовая фазаgas phase 30.7830.78 30.2030.20 30.1430.14 30.1430.14 30.1430.14 30.1430.14 32.1032.10 31.8931.89 31.1331.13 31.4131.41 702.68702.68 ПыльDust 0.140.14 0.110.11 0.110.11 0.110.11 0.110.11 0.110.11 0.100.10 0.080.08 0.160.16 0.160.16 2.842.84 Итого:Total: 31.7631.76 30.9530.95 30.9230.92 30.9230.92 30.9230.92 30.9230.92 32.9432.94 32.4632.46 32.2832.28 32.5832.58 722.99722.99 Невязка, %Discrepancy, % 0.030.03 0.030.03 0.030.03 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.030.03 0.030.03 0.030.03 0.000.00 0.000.00

В таблице 6 приведены основные технологические параметры работы ТЭС в течение всего металлургического цикла.Table 6 shows the main technological parameters of the TPP operation during the entire metallurgical cycle.

Таблица 6 - Технологические параметры работы ТЭTable 6 - Technological parameters of FC operation

1-01-0 1-11-1 1-21-2 1-31-3 1-41-4 1-51-5 2-12-1 2-22-2 2-32-3 3-13-1 b (г/кВт ч)*b (g/kWh)* 322322 210210 215215 216216 216216 216216 141141 194194 314314 329329 Паропроизвод-сть, т/чSteam production, t/h 82.0182.01 82.0082.00 82.0282.02 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 82.0282.02 82.0082.00 82.0082.00 82.0082.00 Температура пара, СSteam temperature, C 535535 535535 535535 535535 535535 535535 535535 535535 535535 535535 Давление пара, МПаSteam pressure, MPa 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8

* b – Удельный расход условного топлива, г/кВт-ч.* b – Specific fuel consumption, g/kWh.

Таким образом, технологические параметры работы котла позволяют обеспечить паром постоянную штатную работу турбоагрегата мощностью 21.3 МВт. При этом за металлургический цикл ТЭС вырабатывает 135700 кВт-ч электроэнергии, используя в среднем 276 г условного топлива на один кВт-ч. Thus, the technological parameters of the boiler operation make it possible to ensure the constant regular operation of the turbine unit with a capacity of 21.3 MW with steam. At the same time, during the metallurgical cycle, the TPP generates 135,700 kWh of electricity, using an average of 276 g of reference fuel per kWh.

Цементное производствоcement production

В течение всего металлургического цикла из КП и МКП получают 77.70 т шлака. Расплавы шлака поступают в миксер для усреднения химического состава. Состав усредненного шлака приведен в таблице 9. В зависимости от производственной необходимости шлак из миксера распределяют для дальнейшей переработки. В рассматриваемом примере 7.77 т шлака направляют на грануляцию с целью получения активной минеральной добавки [7. ГОСТ3476-74 Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов. – М.: «Стандартинформ», 1974. – 6 с.], а 69.93 т разбивают на 4 порции по 17.48 т и подают ковшом к камере насыщения. During the entire metallurgical cycle, 77.70 tons of slag are obtained from CP and MCP. The slag melts enter the mixer for averaging the chemical composition. The composition of the average slag is given in table 9. Depending on the production need, the slag from the mixer is distributed for further processing. In this example, 7.77 tons of slag is sent for granulation in order to obtain an active mineral additive [7. GOST 3476-74 Granular blast-furnace and electrothermophosphoric slags for cement production. - M .: "Standartinform", 1974. - 6 p.], and 69.93 tons are divided into 4 portions of 17.48 tons each and fed by a ladle to the saturation chamber.

Камера насыщенияSaturation chamber

Камера насыщения (КН) [3. RU2692532 C1, 2018, 4. RU 2710088 C1, 2017] футерована магнезитовой футеровкой и имеет цилиндрическо-коническую форму. Внутренний диаметр центральной цилиндрической части камеры – 3.3 м. Длина центральной цилиндрической части камеры по футеровке – 8.0 м. Диаметр горловин, через которые вводят вставки – 1.25 м. Наружный диаметр вставок – 1.15 м. Масса КН – 190 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере – 23.0 м3. Камера вращается вокруг горизонтальной оси на опорных роликах. Частоту вращения камеры регулируют в диапазоне (0–30) об/мин. Вращение задают четыре симметрично расположенных привода, которые синхронизируются в процессе работы гидромуфтами. Крутящий момент от привода передается через два зубчатых колеса, симметрично расположенных относительно центра камеры. В центральной части камеры располагают люк для загрузки расплава и выгрузки клинкера в холодильник. Клинкерный холодильник размещают непосредственно под камерой насыщения. Охлаждение клинкера в холодильнике производят потоком воздуха в кипящем слое на колосниковой решетке. Отводящий канал КН и отводящий канал клинкерного холодильника соединяются в один канал, который подходит к агрегату для обжига извести. Агрегат для обжига извести состоит из двух шахт, работающих поочередно. Одна шахта находится под загрузкой (выгрузкой), а другая в работе.Saturation chamber (KN) [3. RU2692532 C1, 2018, 4. EN 2710088 C1, 2017] is lined with magnesite lining and has a cylindrical-conical shape. The inner diameter of the central cylindrical part of the chamber is 3.3 m. The length of the central cylindrical part of the chamber along the lining is 8.0 m. The diameter of the necks through which the inserts are introduced is 1.25 m. The outer diameter of the inserts is 1.15 m. can be in the chamber - 23.0 m 3 . The camera rotates around a horizontal axis on support rollers. The camera rotation frequency is adjusted in the range (0–30) rpm. The rotation is set by four symmetrically located drives, which are synchronized during operation by hydraulic couplings. Torque from the drive is transmitted through two gears, symmetrically located relative to the center of the chamber. In the central part of the chamber there is a hatch for loading the melt and unloading the clinker into the refrigerator. The clinker cooler is placed directly under the saturation chamber. The clinker is cooled in the refrigerator by air flow in a fluidized bed on a grate. The outlet channel of the KH and the outlet channel of the clinker cooler are connected into one channel, which is suitable for the lime kiln unit. The lime kiln consists of two shafts working alternately. One shaft is under loading (unloading), and the other is in operation.

Насыщение шлакового расплава известьюSaturation of molten slag with lime

Температура футеровки КН перед загрузкой материала - 1300°С. Сначала во вращающуюся КН через подающую вставку вводят 2.11 т извести и 0.6 т железной руды. В результате вращения камеры происходит разогрев материла. Далее через загрузочный люк заливают порцию шлака из миксера (17.48 т). Все это время, пока происходит загрузка материала, в клинкерном холодильнике охлаждают предыдущую партию клинкера. Время охлаждения клинкера в холодильнике - 992 с. Для начала процесса алитообразования сырьевую смесь в КН разогревают. Для этого в камеру подают 0.8 1 т угля, а через боковые щели вводят 1140 нм3 кислорода. В результате сжигания топлива и образования клинкерных минералов температуру сырьевой смеси поднимают до 1431°С. Синтез алита и белита продолжается 1500 с. По истечении этого времени разогрев камеры прекращается. Для начала синтеза легкоплавких минералов смесь охлаждают. С этой целью в камеру вводят 4.76 т известняка. В результате эндотермической реакции декарбонизации температура смеси снижается до 1291°С. Выпуск клинкера в холодильник производят, когда в камере остается около 3% жидкой фазы. Для выгрузки открывают загрузочный люк, поворачивают камеру люком вниз и, раскачивая камеру, выпускают материал в холодильник. Время, затраченное на насыщение одной порции шлака - 5194 с. В результате насыщения всего шлака (четырех порций) получают 92.28 т клинкера КН=0.91, n=2.01, p=2.34. Время на насыщение всех порций шлака 20776 с (5.77 ч). The temperature of the lining KH before loading the material - 1300°C. First, 2.11 tons of lime and 0.6 tons of iron ore are introduced into the rotating KN through a feed insert. As a result of the rotation of the chamber, the material is heated. Next, a portion of slag from the mixer (17.48 t) is poured through the loading hatch. All this time, while the material is being loaded, the previous batch of clinker is cooled in the clinker cooler. Clinker cooling time in the refrigerator - 992 s. To start the process of alite formation, the raw mixture in KN is heated. To do this, 0.8 1 t of coal is fed into the chamber, and 1140 nm 3 of oxygen are introduced through the side slots. As a result of fuel combustion and the formation of clinker minerals, the temperature of the raw mixture is raised to 1431°C. The synthesis of alite and belite continues for 1500 s. After this time, the heating of the chamber stops. To start the synthesis of low-melting minerals, the mixture is cooled. For this purpose, 4.76 tons of limestone are introduced into the chamber. As a result of the endothermic decarbonization reaction, the temperature of the mixture is reduced to 1291°C. The clinker is released into the refrigerator when about 3% of the liquid phase remains in the chamber. To unload, open the loading hatch, turn the chamber with the hatch down and, swinging the chamber, release the material into the refrigerator. The time taken to saturate one portion of the slag is 5194 s. As a result of saturation of the entire slag (four portions), 92.28 tons of clinker are obtained KN=0.91, n=2.01, p=2.34. The time for saturation of all portions of the slag is 20776 s (5.77 h).

Обжиг известиLime firing

Параллельно с получением клинкера производят обжиг извести. Обжиг проводят в двух шахтах, расположенных за камерой насыщения. Агрегаты шахтного типа широко используются для обжига извести. В нашем случае шахты работают поочередно. В одной шахте производится обжиг, а в другой производят выгрузку извести и загрузку следующей порции известняка. Получение за цикл четырех порций клинкера позволяет произвести четыре цикла обжига извести. Для обжига в шахту загружают 25.20 т известняка. Обжиг начинают с подачи в рабочую шахту горячего воздуха из клинкерного холодильника. Температура воздуха 320°С. Время подачи 992 с. Затем через шахту пропускают газовую фазу, отходящую из КН. Средняя температура газа 1250°С. Время его подачи 5194 с. При удельном расходе тепла на обжиг извести 4.6 МДж/кг, для обжига одной порции требуется 66.38 ГДж, в то время как из холодильника и камеры насыщения отходит 97.01 ГДж. Таким образом, в течение одного металлургического цикла удается получить 57.76 т извести, необходимой для воспроизводства способа. Образующаяся в процессе обжига извести пыль возвращается в производство, так как она содержит значительное количество CaO. In parallel with the production of clinker, lime is calcined. Roasting is carried out in two shafts located behind the saturation chamber. Shaft type units are widely used for lime burning. In our case, the mines work alternately. Roasting is carried out in one mine, and lime is unloaded and the next portion of limestone is loaded in the other. Obtaining four portions of clinker per cycle allows four lime firing cycles. For firing, 25.20 tons of limestone is loaded into the mine. Roasting begins with the supply of hot air from the clinker cooler to the working shaft. Air temperature 320°С. Feed time 992 s. Then, the gas phase leaving the KN is passed through the shaft. The average gas temperature is 1250°C. The time of its submission is 5194 s. With a specific heat consumption for roasting lime of 4.6 MJ/kg, 66.38 GJ is required for firing one portion, while 97.01 GJ leaves the refrigerator and saturation chamber. Thus, during one metallurgical cycle, it is possible to obtain 57.76 tons of lime, which is necessary for the reproduction of the method. The dust generated during the lime burning process is returned to production, as it contains a significant amount of CaO.

Производство гипсаGypsum production

Образующаяся в процессе реализации способа газовые смеси содержат SO2. Очистку дымовых газов от диоксида серы производят в скруббере, промывая газовую смесь известковыми суспензиями. В результате получают 1.42 т гипса, который вводят в состав цементной смеси вместе с клинкером и активной минеральной добавкой.The gas mixtures formed during the implementation of the method contain SO 2 . Flue gases are cleaned from sulfur dioxide in a scrubber, washing the gas mixture with lime suspensions. As a result, 1.42 tons of gypsum is obtained, which is added to the cement mixture together with clinker and an active mineral additive.

Очистка портландцемента от металлических включенийCleaning Portland cement from metal inclusions

В рассматриваемом примере получают портландцемент с минеральными добавками ЦЕМ II/А-Ш [5. ГОСТ31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2016. – 12 с.]. Для этого формируют цементную смесь, в которую входит 92.28 т портландцементного клинкера, 7.77 т активной минеральной добавки и 2.04 т гипса.In this example, get Portland cement with mineral additives CEM II/A-Sh [5. GOST 31108-2016 General construction cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2016. - 12 p.]. For this, a cement mixture is formed, which includes 92.28 tons of Portland cement clinker, 7.77 tons of active mineral additives and 2.04 tons of gypsum.

Чистку цементной смеси от металлических включений проводят в два этапа. Сначала цементную смесь подвергают избирательному измельчению (измельчается только неметаллическая составляющая смеси), а затем в процессе воздушной сепарации отделяют более плотный и не измельченный металл от портландцемента. The cleaning of the cement mixture from metal inclusions is carried out in two stages. First, the cement mixture is subjected to selective grinding (only the non-metallic component of the mixture is crushed), and then, in the process of air separation, the more dense and not crushed metal is separated from Portland cement.

Результаты, полученные в процессе реализации способаResults obtained during the implementation of the method

Таким образом, в процессе реализующий способа, в течение одного металлургического цикла (6.37 ч), получают 67.13 т стали 08 [8. ГОСТ1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2014.- 32 с.], 102.10 т портландцемента с минеральными добавками ЦЕМ II/А-Ш [5. ГОСТ31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2016. – 12 с.] и 135700 кВт-ч электроэнергии [9. ГОСТ32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: «Стандартинформ», 2014. – 16 с.]. При этом 37.5% полученной электроэнергии расходуется в рамках ЭТК, а 62.5% отправляется сторонним потребителям. В таблице 7 Показаны статьи расхода электроэнергии, полученной в течение одного металлургического цикла.Thus, in the process of implementing the method, during one metallurgical cycle (6.37 h), 67.13 tons of steel 08 are obtained [8. GOST 1050-2013 Steel products from non-alloyed structural high-quality and special steels. General specifications. - M .: "Standartinform", 2014.- 32 p.], 102.10 tons of Portland cement with mineral additives CEM II / A-Sh [5. GOST 31108-2016 General construction cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2016. - 12 p.] and 135,700 kWh of electricity [9. GOST32144-2013 Power quality standards in general purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.]. At the same time, 37.5% of the generated electricity is consumed within the framework of the ETC, and 62.5% is sent to third-party consumers. Table 7 shows the articles of consumption of electricity received during one metallurgical cycle.

Таблица 7 - Статьи расхода электроэнергии Table 7 - Items of electricity consumption

Всего произведено эл. энергии за цикл, КВт-чTotal produced e. energy per cycle, kWh 135700135700 Затраты энергии на работу ТЭС, КВт-чEnergy consumption for the operation of TPP, kWh 81398139 Затраты энергии на получение кислорода, КВт-чEnergy consumption for oxygen production, kWh 2087020870 Затраты энергии на разливку и прокатку, КВт-чEnergy consumption for casting and rolling, kWh 1073010730 Затраты энергии на цементное производство, КВт-чEnergy consumption for cement production, kWh 67386738 Затраты энергии на плавку лома в ДСП, КВт-чEnergy consumption for melting scrap in EAF, kWh 43824382 Нераспределенная электроэнергия, КВт-чUndistributed electricity, kWh 8484184841 Доля нераспределенной электроэнергии, %Share of undistributed electricity, % 62.562.5

Составы продуктовProduct Ingredients

Таблица 8 - Динамика изменения состава металла в КП в процессе плавкиTable 8 - Dynamics of changes in the composition of the metal in the CP during the melting process

SiSi MnMn AlAl SS PP CC Чугун из МПКCast iron from IPC 0.060.06 0.050.05 0.000.00 0.0100.010 0.0300.030 4.4904.490 Чугун из ДСПChipboard cast iron 0.240.24 0.410.41 0.000.00 0.0300.030 0.0300.030 4.4904.490 Чугун после восстановительной плавкиCast iron after reduction melting 0.030.03 0.040.04 0.000.00 0.0100.010 0.0500.050 4.4904.490 Чугун после окислительного рафинированияCast iron after oxidative refining 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.0100.010 0.0030.003 3.0943.094 Сталь после окисления избыточного углеродаSteel after oxidation of excess carbon 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.0080.008 0.0050.005 0.2180.218 Сталь после раскисления-легированияSteel after deoxidation-alloying 0.270.27 0.50.5 0.0010.001 0.0060.006 0.0080.008 0.0850.085

Таблица 9 - Составы шлаков, получаемых в процессе металлургического циклаTable 9 - Compositions of slags obtained during the metallurgical cycle

FeOFeO Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SS P2O5 P2O5 _ Шлак с ТЭС Slag from thermal power plant 1.621.62 11.8311.83 23.6823.68 9.939.93 52.1352.13 0.430.43 0.050.05 0.010.01 0.010.01 0.280.28 0.030.03 0.000.00 Шлак с МКПSlag with MCP 0.100.10 0.000.00 25.8225.82 8.888.88 59.7959.79 0.500.50 0.050.05 1.451.45 2.972.97 0.290.29 0.050.05 0.100.10 Шлак с ДСП в КПSlag with chipboard in KP 1.601.60 11.7611.76 23.7723.77 9.979.97 52.1052.10 0.430.43 0.050.05 0.010.01 0.010.01 0.280.28 0.030.03 00 Шлак с восст.пл.Slag with recovery area 0.100.10 0.000.00 27.1227.12 8.418.41 62.5262.52 0.970.97 0.060.06 0.050.05 0.110.11 0.300.30 0.290.29 0.070.07 Шлак с окисл. пл.Slag with oxide sq. 3.663.66 1.221.22 19.4519.45 13.4713.47 60.4460.44 0.480.48 0.090.09 0.040.04 0.080.08 0.570.57 0.320.32 0.180.18 Шлак оборотныйslag recycled 0.000.00 2.162.16 7.367.36 16.3816.38 52.0652.06 21.2121.21 0.010.01 0.000.00 0.010.01 0.690.69 0.140.14 0.000.00 Шлак из миксераSlag from the mixer 0.680.68 0.200.20 25.8225.82 9.259.25 62.0862.08 0.870.87 0.070.07 0.100.10 0.210.21 0.340.34 0.290.29 0.090.09

Таблица 10 - Составы золы-уноса и пыли, полученных в процессе производстваTable 10 - Compositions of fly ash and dust obtained during the production process

Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 ZnOZnO PbOPbO SO3 SO 3 P2O5 P2O5 _ СFROM Зола ТЭСAsh TPP 9.119.11 16.0416.04 6.736.73 35.3135.31 0.30.3 0.030.03 3.173.17 6.476.47 0.190.19 2.532.53 0.060.06 0.000.00 0.220.22 19.8419.84 Пыль МКПDust MCP 9.449.44 4.594.59 1.621.62 9.989.98 0.090.09 0.010.01 14.6914.69 30.0230.02 0.060.06 20.9420.94 0.500.50 0.420.42 0.780.78 6.866.86 Пыль КНDust KN 1.071.07 5.075.07 1.081.08 91.0291.02 0.060.06 0.000.00 0.020.02 0.040.04 0.020.02 0.000.00 0.000.00 0.420.42 0.000.00 1.201.20

Таблица 11 - Состав клинкера, полученного в процессе насыщенияTable 11 - Composition of clinker obtained in the saturation process

Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SO3 SO 3 P2O5 P2O5 _ 3.123.12 20.9820.98 7.317.31 66.5966.59 0.680.68 0.050.05 0.080.08 0.160.16 0.270.27 0.690.69 0.070.07

Коэффициент насыщения – КН=0.91;Saturation coefficient - КН=0.91;

Силикатный модуль – n=2.01;silicate module – n=2.01;

Глиноземный модуль – p=2.34.Alumina module – p=2.34.

Пример 2. Переработка лома с повышенным содержанием меди Example 2 . Processing of scrap with high copper content

Рассмотрим частный случай реализации примера 1, когда на переработку поступил крупный лом (10т) с повышенным содержанием меди. На этапе плавки лома в агрегате ковш-печь с дуговым подогревом (см. пример 1) вводят серу (пирротин). В результате взаимодействия сульфида железа с медью образуется сульфид меди, который переходит в шлак 2[Cu]+(FeS)=[Fe]+(Cu2S). Полученный в АКП расплав металла вместе со шлаком направляют на восстановительный этап плавки в рол-камеру плавления. Восстановительный этап включает пять плавок, которые проводят при основности В=2.3. Всего в процессе жидкофазного восстановления чугуна и окислительного рафинирования стали в рол-камере плавления шесть раз меняют шлаковый расплав. Это обеспечивает высокую степень десульфурации производимой стали. После такой качественной очистки металла от серы, дальнейшую реализацию способа проводят как в примере 1. Consider a special case of the implementation of example 1, when large scrap (10 tons) with a high copper content was received for processing. At the stage of scrap melting in the ladle furnace with arc heating (see example 1), sulfur (pyrrhotite) is introduced. As a result of the interaction of iron sulfide with copper, copper sulfide is formed, which passes into slag 2[Cu]+(FeS)=[Fe]+(Cu 2 S). The molten metal obtained in the ACP, together with the slag, is sent to the reduction stage of melting in the roll-melting chamber. The recovery stage includes five heats, which are carried out at a basicity of B=2.3. In total, in the process of liquid-phase reduction of cast iron and oxidative refining of steel in the melting roll-chamber, the slag melt is changed six times. This ensures a high degree of desulfurization of the produced steel. After such a high-quality purification of the metal from sulfur, the further implementation of the method is carried out as in example 1.

Пример 3. Переработка шлакового расплава с электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ). Example 3. Processing of melted slag from an electric steel-smelting shop (ESPC).

В процессе окислительного рафинирования стали в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) образуется шлаковый расплав, в котором содержится большое количество железа. В таблице 15 приведен химический состав шлакового расплава. Отправка этого шлака в отвал приводит к потере металла и росту затрат на содержание отвала. Кроме этого, в процессе работы участков по подготовке лома ЭСПЦ образуется большое количество металлической мелочи (0-10) мм. Отправка этой мелочи в сталеплавильную печь приводит к потере металла, связанной с его угаром. Чтобы максимально сохранить указанный металл, его плавку необходимо проводить в восстановительной атмосфере. В примере рассмотрим переработку шлаковых расплавов и металлической мелочи, получаемых в процессе электросталеплавильного производства. In the process of oxidative refining of steel in arc steel-smelting furnaces (EAF), a slag melt is formed, which contains a large amount of iron. Table 15 shows the chemical composition of the slag melt. Sending this slag to the dump leads to the loss of metal and an increase in the cost of maintaining the dump. In addition, in the process of operation of the sections for the preparation of scrap of the ERS, a large amount of metal fines (0-10) mm is formed. Sending this little thing to the steel furnace leads to the loss of metal associated with its waste. In order to preserve this metal as much as possible, its melting must be carried out in a reducing atmosphere. As an example, consider the processing of slag melts and metal fines obtained in the process of electric steelmaking.

Технологические камерыProcess chambers

Устройство и габаритные размеры технологических камер приведены в примере 1.The device and overall dimensions of the process chambers are shown in example 1.

Восстановительный этап плавкиRecovery stage of melting

С цеховых ДСП на переработку поступает 52 рафинировочного шлака, который делят на две порции по 26 т и вводят в КП на первой и второй восстановительной плавке. Шлак, полученный из накопителя ТЭС 17.31, вводят в КП на третьей восстановительной плавке. Чугун, полученный в МПК, 1.21 вводят на первой восстановительной плавке. Мелкий лом 10 фракции (0-10) мм вводят в КП через подающую вставку по ферросплавному каналу в течение всего восстановительного этапа. В таблице 12 приведен материальный баланс восстановительных плавок и время подачи шихтовых материалов в КП (см. Фиг 1). Составы продуктов плавки приведены в таблицах 15-17.52 refining slags are supplied for processing from workshop EAFs, which are divided into two portions of 26 tons each and introduced into the CP at the first and second reduction melts. The slag obtained from the accumulator TPP 17.31 is introduced into the CP at the third reduction melt. Cast iron obtained in the IPC, 1.21 is introduced in the first reduction heat. Small scrap of 10 fractions (0-10) mm is introduced into the gearbox through the feed insert through the ferroalloy channel during the entire recovery stage. Table 12 shows the material balance of the recovery melts and the time of supply of charge materials to the CP (see Fig. 1). The compositions of the melt products are shown in tables 15-17.

Таблица 12 - Материальный баланс восстановительных плавокTable 12 - Material balance of recovery heats

Статьи материального баланса Material balance items 1-я1st
пл-каpl-ka
2-я2nd
пл-каpl-ka
3-я3rd
пл-каpl-ka
4-я4th
пл-каpl-ka
5-я5th
пл-каpl-ka
6-я6th
пл-каpl-ka
Сумм.Total
балансbalance
Время подачи материла, с Material submission time, s 12091209 20702070 369369 35393539 25042504 18431843 1153411534 Шлак оборотный, тRecycled slag, t 0.670.67 1.811.81 2.182.18 2.022.02 1.471.47 1.061.06 0.670.67 Шлак с ЭСПЦ на переработку, тSlag from the EAF for processing, t 26.0026.00 26.0026.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 52.0052.00 Шлак с накопителя ТЭС, тSlag from the TPP storage tank, t 0.000.00 0.000.00 17.3117.31 0.000.00 0.000.00 0.000.00 17.3117.31 Чугун с МКП, тCast iron with MCP, t 1.211.21 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 1.211.21 Лом фракции (0-10)мм, тScrap fraction (0-10) mm, t 1.871.87 2.352.35 0.320.32 2.452.45 1.731.73 1.281.28 10.0010.00 Руда (окал. 20%, руда 80%), тOre (approx. 20%, ore 80%), t 1.711.71 6.336.33 0.610.61 23.3523.35 16.5116.51 12.1512.15 60.6660.66 Уголь марки «Т», тCoal grade "T", t 4.604.60 7.467.46 1.311.31 11.7711.77 8.338.33 6.136.13 39.6039.60 Флюс, тFlux, t 2.382.38 3.963.96 2.462.46 7.967.96 5.785.78 4.254.25 26.7926.79 Дутье в зону дожигания, тBlowing into the afterburning zone, t 3.613.61 6.656.65 1.411.41 13.0013.00 9.219.21 6.786.78 40.6540.65 Итого приходные статьи:Total income items: 42.0342.03 54.5654.56 25.6025.60 60.5560.55 43.0343.03 31.6431.64 248.89248.89 Чугун, тCast iron, t 13.8613.86 15.9515.95 2.182.18 16.6216.62 11.7511.75 8.648.64 69.0169.01 Шлак, в том числе:Slag, including: 18.0718.07 21.8121.81 20.1920.19 14.7014.70 10.5810.58 7.767.76 Шлак, оставленный в КП, тSlag left in the CP, t 1.811.81 2.182.18 2.022.02 1.471.47 1.061.06 0.000.00 Шлак продукт, тSlag product, t 16.2616.26 19.6319.63 18.1718.17 13.2313.23 9.529.52 7.76*7.76* 84.5784.57 Газ, тGas, t 9.939.93 16.4616.46 3.153.15 28.4028.40 20.1020.10 14.7914.79 92.8392.83 Пыль, тDust, t 0.160.16 0.330.33 0.090.09 0.820.82 0.590.59 0.430.43 2.422.42 Примеси газа, т.Impurities of gas 0.030.03 0.040.04 0.010.01 0.050.05 0.040.04 0.030.03 0.190.19 Итого расходные статьи:Total expense items: 42.0542.05 54.5954.59 25.6225.62 60.5960.59 43.0543.05 31.6531.65 24.9024.90 Невязка баланса, %Balance discrepancy, % 0.040.04 0.050.05 0.040.04 0.060.06 0.050.05 0.040.04 0.050.05

* - Шлак переходит на окислительный этап плавки.* - The slag passes to the oxidative melting stage.

Восстановительный этап плавки проводят при температуре расплава 1450°С. Температурный режим регулируют посредством дожигания в КП, части, отходящих из ванны горючих газов. Для этого в зону дожигания подают кислородсодержащее дутье. В таблице 13 показан тепловой баланс восстановительных плавок, а в таблице 14 параметры, характеризующие ВЭР, отходящий из КП в топку ТЭС.The recovery stage of melting is carried out at a melt temperature of 1450°C. The temperature regime is regulated by means of afterburning in the gearbox, a part of the combustible gases exhausted from the bath. To do this, an oxygen-containing blast is fed into the afterburning zone. Table 13 shows the heat balance of reduction heats, and table 14 shows the parameters characterizing the HOR, which is discharged from the CP to the TPP furnace.

Таблица 13 - Тепловой баланс восстановительных плавок в КПTable 13 - Heat balance of reduction heats in CP

Статьи теплового баланса Heat balance articles 1 пл. МДж/с1 sq. MJ/s 2 пл. МДж/с2 sq. MJ/s 3 пл. МДж/с3 sq. MJ/s 4 пл. МДж/с4 sq. MJ/s 5 пл. МДж/с5 sq. MJ/s 6 пл. МДж/с6 sq. MJ/s СуммаSum
ГДж/пл.GJ/area
Теплосодержание исходного шлакаThe heat content of the original slag 33.6133.61 20.4220.42 76.7076.70 0.830.83 0.860.86 0.840.84 117.81117.81 Теплосодержание внесенного чугунаHeat content of introduced cast iron 1.291.29 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 1.561.56 Тепло от дожигания газа в ПКHeat from gas afterburning in PC 44.6244.62 43.7243.72 52.4852.48 47.6847.68 47.7447.74 47.7447.74 540.06540.06 Итого:Total: 79.5279.52 64.1464.14 129.18129.18 48.5148.51 48.6048.60 48.5848.58 659.43659.43 Теплосодержание чугунаHeat content of cast iron 14.7414.74 9.909.90 7.637.63 6.036.03 6.026.02 6.026.02 88.6488.64 Теплосодержание шлакаHeat content of slag 22.1322.13 15.5515.55 79.8479.84 6.056.05 6.156.15 6.136.13 136.48136.48 Теплосодержание газаHeat content of gas 19.4919.49 18.9718.97 20.05May 20 18.6318.63 18.6318.63 18.6318.63 217.14217.14 Теплосодержание пылиHeat content of dust 0.280.28 0.320.32 0.440.44 0.410.41 0.410.41 0.410.41 4.404.40 Теплосодержание примесей газаHeat content of gas impurities 0.040.04 0.030.03 0.060.06 0.030.03 0.030.03 0.030.03 0.370.37 Тепло на восстановление шихтыHeat for charge recovery 21.8221.82 18.1718.17 20.1820.18 15.8015.80 15.7915.79 15.7915.79 195.99195.99 Тепло на испарение влагиHeat to evaporate moisture 0.780.78 0.950.95 0.770.77 1.341.34 1.341.34 1.341.34 13.7613.76 Потери тепла через стенки ПКHeat loss through PC walls 0.270.27 0.270.27 0.270.27 0.250.25 0.250.25 0.250.25 2.962.96 Итого:Total: 79.5579.55 64.1664.16 129.24129.24 48.5448.54 48.6248.62 48.6048.60 659.72659.72 Невязка баланса, %Balance discrepancy, % 0.040.04 0.030.03 0.050.05 0.060.06 0.040.04 0.040.04 0.040.04

Figure 00000002
Figure 00000002

Дальнейшую реализацию способа проводят как в примере 1. Further implementation of the method is carried out as in example 1.

Результаты, полученные в процессе реализации способаResults obtained during the implementation of the method

В результате реализации способа, в течение одного металлургического цикла, получают 65.88 т стали 08 [8] и 119.58 т портландцемента с минеральными добавками [5. ГОСТ31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2016. – 12 с.]. Параллельно с насыщением расплава обжигают 50.51 т извести, которую используют в следующем металлургическом цикле. Кроме этого, в результате работы ТЭС за металлургический цикл получают 130400 кВт-ч электроэнергии [9. ГОСТ32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: «Стандартинформ», 2014. – 16 с.]. При этом 33.5% электроэнергии расходуется на воспроизводство способа (без разливки и прокатки), а 66.5% компенсирует потребность ЭСПЦ в электроэнергии. Время металлургического цикла - 6.12 ч. Время, затраченное на переработку шлака в клинкер - 5.69 ч.As a result of the implementation of the method, during one metallurgical cycle, 65.88 tons of steel 08 [8] and 119.58 tons of Portland cement with mineral additives are obtained [5. GOST 31108-2016 General construction cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2016. - 12 p.]. In parallel with the saturation of the melt, 50.51 tons of lime are fired, which is used in the next metallurgical cycle. In addition, as a result of the operation of the TPP for the metallurgical cycle, 130400 kWh of electricity are obtained [9. GOST32144-2013 Power quality standards in general-purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.]. At the same time, 33.5% of the electricity is spent on the reproduction of the method (without casting and rolling), and 66.5% compensates for the need for electricity in the electric shop. The time of the metallurgical cycle is 6.12 hours. The time spent on processing slag into clinker is 5.69 hours.

Состав продуктовComposition of products

Таблица 15 - Состав шлака, полученного на переработку с печи ДСПTable 15 - The composition of the slag obtained for processing from the EAF furnace

FeOFeO SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SS P2O5 P2O5 _ 44.8344.83 11.7811.78 5.265.26 24.9324.93 7.597.59 5.485.48 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.020.02 0.110.11

Таблица 16 - Состав смеси шлаков в миксереTable 16 - The composition of the slag mixture in the mixer

FeOFeO SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SS P2O5 P2O5 _ 0.740.74 23.7923.79 9.279.27 57.3857.38 4.894.89 3.223.22 0.070.07 0.150.15 0.220.22 0.210.21 0.060.06

Таблица 17 - Состав клинкера, полученного в процессе насыщения шлакаTable 17 - Composition of clinker obtained in the process of saturation of the slag

Fe2О3 Fe 2 O 3 SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SS P2O5 P2O5 _ 2.852.85 19.5719.57 7.387.38 63.0463.04 3.763.76 2.472.47 0.060.06 0.120.12 0.180.18 0.520.52 0.050.05

Коэффициент насыщения – КН=0.91;Saturation coefficient - КН=0.91;

Силикатный модуль – n=1.91;silicate module – n=1.91;

Глиноземный модуль – p=2.59.Alumina module – p=2.59.

Пример 4 Переработка техногенного захоронения (отвала) сталеплавильного производства Example 4 Recycling of a technogenic dump (dump) of steelmaking

Сегодня в отвалах металлургических заводов находятся миллиарды тонн отходов сталеплавильного производства. Состав неметаллических отходов сталеплавильного производства, работающего по схеме «Лом-ДСП-АКП-МНЛЗ-Прокат», включает: шлак с ДСП - 61.4%, шлак с АКП - 20.5%, пыль СГО - 0.3%, окалина -7.3%, шамотный бой - 7.9% и магнезитовый бой - 2.5%. Для простоты изложения перечисленные отходы, направляемые в отвал, будем называть «Отвальный шлак». В таблице 18 приведен состав отвального шлака, рассчитанный исходя из, приведенной выше, структуры отходов завода. Данный состав будем использовать при моделировании технологического процесса.Today, the dumps of metallurgical plants contain billions of tons of steelmaking waste. The composition of non-metallic waste from steelmaking, operating according to the Scrap-DSP-AKP-CCM-Prokat scheme, includes: slag with EAF - 61.4%, slag with ACP - 20.5%, SGO dust - 0.3%, scale -7.3%, fireclay scrap - 7.9% and magnesite scrap - 2.5%. For simplicity of presentation, the listed waste sent to the dump will be called "Dump slag". Table 18 shows the composition of the waste slag, calculated on the basis of the above structure of the waste from the plant. This composition will be used in modeling the technological process.

Таблица 18 - Состав отвального шлака, используемый в расчете, мас.%Table 18 - The composition of the waste slag used in the calculation, wt.%

FeOсум FeOsum SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SS P2O5 P2O5 _ 31.9531.95 15.7115.71 11.0311.03 28.7828.78 8.148.14 2.982.98 0.060.06 0.070.07 0.160.16 0.970.97 0.150.15

Кроме керамики в отвале содержится 15% металла, унесенного из металлургических печей (всплески, корольки и т.д.).In addition to ceramics, the dump contains 15% of the metal carried away from metallurgical furnaces (splashes, beadlets, etc.).

Материал с отвала поступает на участок подготовки отвального шлака. При подготовке отвального шлака к производству производят его отчистку от металлических включений (присада), сушку и усреднение химического состава. В процессе подготовки неметаллическую составляющую шлакометаллической смеси постадийно переводят в пыль и удаляют регулируемым воздушным потоком. После каждой стадии измельчения материал обеспыливают и подвергают магнитной сепарации. Для измельчения материала используют традиционное дробильно-размольное оборудование, обеспечивающее наибольший выход мелких фракций. Для обеспыливания шлакометаллической смеси на начальных стадиях переработки используют барабанные сепараторы. Барабанный сепаратор представляет собой трубу, внутри которой расположены лопасти. Лопасти ориентируют таким образом, чтобы при осевом вращении барабана обеспечить движение материала в сторону выгрузки. При этом более мелкие сростки шлака под действием однонаправленного воздушного потока перемещаются в барабане ускоренно, а пылевидная фракция, двигаясь со скоростью воздушного потока, уносится в систему аспирации. На каждой стадии переработки проводят магнитную сепарацию обеспыленного продукта с целью извлечения из смеси металла. При этом крупные куски металла после первой стадии переработки возвращают на металлургический завод в ДСП (имеется в виду завод, которому принадлежит отвал), а мелкий металл вводят в КП на восстановительном этапе плавки. На заключительной стадии материал измельчают в валковом прессе и магнитную сепарацию не проводят, поскольку после валкового пресса практически вся керамическая составляющая смеси превращается в пылевидную фракцию и удаляется в систему аспирации. В процессе воздушной сепарации производят сушку очищенного от металла шлака. Для этого воздух, подаваемый в сепараторы, подогревают, используя электрическую энергию.The material from the dump enters the site for the preparation of dump slag. When preparing dump slag for production, it is cleaned from metal inclusions (addition), dried and averaged chemical composition. In the process of preparation, the non-metallic component of the slag-metal mixture is gradually converted into dust and removed by a controlled air flow. After each grinding stage, the material is dedusted and subjected to magnetic separation. For grinding the material, traditional crushing and grinding equipment is used, which provides the highest yield of fine fractions. Drum separators are used to remove dust from the slag-metal mixture at the initial stages of processing. The drum separator is a pipe with blades inside. The blades are oriented in such a way that during the axial rotation of the drum to ensure the movement of the material in the direction of unloading. In this case, smaller aggregates of slag under the action of a unidirectional air flow move rapidly in the drum, and the dusty fraction, moving at the speed of the air flow, is carried away into the aspiration system. At each stage of processing, magnetic separation of the dedusted product is carried out in order to extract the metal from the mixture. At the same time, large pieces of metal after the first stage of processing are returned to the metallurgical plant in the EAF (meaning the plant that owns the dump), and small metal is introduced into the CP at the reduction stage of melting. At the final stage, the material is crushed in a roller press and magnetic separation is not carried out, since after the roller press, almost all of the ceramic component of the mixture turns into a pulverized fraction and is removed into the aspiration system. In the process of air separation, the slag purified from metal is dried. To do this, the air supplied to the separators is heated using electrical energy.

При подготовке отвального шлака происходит усреднение его химического состава. Чтобы ещё больше повысить однородность продукта, на заключительном этапе переработки материал накапливают и усредняют в силосах.When preparing waste slag, its chemical composition is averaged. In order to further increase the homogeneity of the product, at the final stage of processing, the material is accumulated and averaged in silos.

Рол-камера плавленияMelting roll chamber

Внутренний диаметр камеры - 3.3 м. Длина цилиндрической части камеры по футеровке - 8.0 м. Диаметр отводящего канала - 1.06 м. Масса камеры без расплава - 194 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере - 23.0 м3. КП вращается вокруг оси симметрии на четырех опорных роликах. Частоту вращения регулируют в диапазоне (0–30) об/мин. Вращение задают четыре симметрично расположенных привода, которые синхронизируются в процессе работы гидромуфтами. Крутящий момент передается через два зубчатых колеса, симметрично расположенных относительно центра камеры. В КП проводят жидкофазное восстановление чугуна, окислительное рафинирование стали и корректировку шлакового расплава с получением ферросплава.The inner diameter of the chamber is 3.3 m. The length of the cylindrical part of the chamber along the lining is 8.0 m. The diameter of the discharge channel is 1.06 m. The mass of the chamber without melt is 194 tons. The allowable volume of melt that can be in the chamber is 23.0 m 3 . The gearbox rotates around the axis of symmetry on four support rollers. The rotational speed is regulated in the range (0–30) rpm. The rotation is set by four symmetrically located drives, which are synchronized during operation by hydraulic couplings. Torque is transmitted through two gears, symmetrically located relative to the center of the chamber. In the KP, liquid-phase reduction of cast iron, oxidative refining of steel and adjustment of the slag melt to obtain a ferroalloy are carried out.

Восстановительный этап плавкиRecovery stage of melting

Чтобы максимально сократить производственный цикл и повысить производительность процесса на восстановительном этапе проводят одну плавку. В КП после предыдущего металлургического цикла остается 8.93 т оборотного шлака. Перед началом восстановительного этапа плавки через загрузочный люк в КП заливают 2.47 т шлака из накопителя котла ТЭС. Полученный таким образом в КП исходный шлак используют в качестве реакционной среды для жидкофазного восстановления. В процессе плавки в шлаковую ванну вводят шихтовые материалы. Важнейшим компонентом шихтовой смеси в рассматриваемом примере является отвальный шлак, поступающий с участка подготовки. В процессе восстановительной плавки в КП вносят 48.09 т подготовленного отвального шлака. Кроме этого, в состав шихтовой смеси вводят 0.66 т золы-уноса ТЭС и 22.87 т угля. В рассматриваемом примере в качестве восстановителя и топлива ТЭС используют Бурый уголь Березовского месторождения. Расход шихтовой смеси регулируют таким образом, чтобы пена на поверхности расплава не переходила в брызговую, а скорость газа в отводящем канале не превышала 40 м/с. Время подачи шихтовых материалов – 6212 с. В течение всей восстановительной плавки в КП по ферросплавному каналу подают 5.00 т мелкого лома, извлеченного из отвального шлака на участке подготовки. Расход лома регулируют таким образом, чтобы не переохладить рол-камеру. Тепловую балансировку процесса производят посредством дожигания части отходящих из ванны горючих газов. Для этого через боковые щели вводят кислород в объеме 11555 нм3. В процессе восстановительной плавки получают 17.03 т чугуна и 44.00 т шлака, а в систему аспирации уходит 42.13 т газа, 1.19 т пыли и 0.17 т примеси газа. Степень дожигания СО в газовой смеси - 64.70%. Плавку проводят при температуре 1450°С, а температура пылегазовой фазы – 1650°С. Отходящую из КП пылегазовую смесь по отводящему каналу направляют в топку котла ТЭС. Время восстановительной плавки – 6319 с. In order to shorten the production cycle as much as possible and increase the productivity of the process, one melt is carried out at the recovery stage. After the previous metallurgical cycle, 8.93 tons of recycled slag remains in the CP. Before the start of the reduction stage of melting, 2.47 tons of slag from the storage tank of the TPP boiler is poured into the CP through the loading hatch. The initial slag obtained in this way in the CP is used as a reaction medium for liquid-phase reduction. During the smelting process, charge materials are introduced into the slag bath. The most important component of the charge mixture in this example is waste slag coming from the preparation area. In the process of reduction melting, 48.09 tons of prepared waste slag are introduced into the CP. In addition, 0.66 t of TPP fly ash and 22.87 t of coal are introduced into the composition of the charge mixture. In the example under consideration, brown coal from the Berezovsky deposit is used as a reducing agent and fuel for thermal power plants. The charge mixture flow rate is controlled in such a way that the foam on the melt surface does not turn into spray, and the gas velocity in the discharge channel does not exceed 40 m/s. Feeding time of charge materials - 6212 s. During the entire reduction melting, 5.00 tons of small scrap, extracted from the waste slag at the preparation site, is fed into the CP through a ferroalloy channel. Scrap consumption is regulated in such a way as not to overcool the roll chamber. Thermal balancing of the process is carried out by afterburning part of the combustible gases leaving the bath. To do this, oxygen is introduced through the side slots in the amount of 11555 nm 3 . In the process of reducing melting, 17.03 tons of pig iron and 44.00 tons of slag are obtained, and 42.13 tons of gas, 1.19 tons of dust and 0.17 tons of gas impurities go into the aspiration system. The degree of afterburning of CO in the gas mixture is 64.70%. Melting is carried out at a temperature of 1450°C, and the temperature of the dust-gas phase is 1650°C. The dust-gas mixture leaving the CP is directed through the discharge channel to the furnace of the TPP boiler. Recovery melting time - 6319 s.

Окислительное рафинирование сталиOxidative refining of steel

Полученный в процессе восстановительной плавки чугун подвергают окислительному рафинированию с целью удаления избыточных примесей (главным образом фосфора). Для этого в зону дожигания КП подают 1331.01 нм3 кислорода. Часть кислородсодержащего дутья 733.19 нм3 в результате вращения камеры

Figure 00000003
и неровностями футеровки доставляется через слой шлака в металл, а оставшаяся часть 597.82 нм3 участвует в окислении отходящего из ванны СО. Чтобы повысить основность шлака до В=2.78, в расплав вводят 9.43 т извести. В результате окислительного рафинирования получают 15.99 т стали с содержанием углерода С=1.0% и 53.83 т шлака. Температура расплава - 1520°С. Температура пылегазовой смеси на выходе из камеры - 1640°С. Степень дожигания СО в отходящей газовой смеси – 99.9%. Пылегазовая смесь по отводящему каналу поступает в топку котла ТЭС. Время окислительного рафинирования металла – 1200 с. После окислительного рафинирования нераскисленную сталь выпускают из КП. Состав стали приведен в таблице 19.The pig iron obtained in the reduction smelting process is subjected to oxidative refining in order to remove excess impurities (mainly phosphorus). To do this, 1331.01 nm 3 oxygen is supplied to the afterburning zone of the CP. Part of the oxygen-containing blast 733.19 nm 3 as a result of chamber rotation
Figure 00000003
and irregularities of the lining is delivered through the slag layer to the metal, and the remaining part of 597.82 nm 3 is involved in the oxidation of CO leaving the bath. To increase the basicity of the slag to B=2.78, 9.43 tons of lime are introduced into the melt. As a result of oxidative refining, 15.99 tons of steel with a carbon content of C=1.0% and 53.83 tons of slag are obtained. Melt temperature - 1520°C. The temperature of the dust-gas mixture at the chamber outlet is 1640°C. The degree of CO afterburning in the exhaust gas mixture is 99.9%. The dust-gas mixture enters the furnace of the TPP boiler through the discharge channel. The time of metal oxidative refining is 1200 s. After oxidative refining, non-deoxidized steel is released from the KP. The composition of the steel is given in table 19.

Таблица 19 – Состав стали после окислительного рафинированияTable 19 - Composition of steel after oxidative refining

FeFe SiSi MnMn SS PP CC 98.9998.99 00 00 0.0050.005 0.0050.005 1.001.00

В рассматриваемом примере нераскисленный стальной полупродукт ковшом перевозят на металлургическое производство (завод, на чьём балансе находится отвал) для получения марочной стали.In the example under consideration, the non-deoxidized steel intermediate is transported by ladle to the metallurgical production (the plant on whose balance sheet the dump is located) to obtain graded steel.

Корректирующая восстановительная плавкаCorrective recovery melt

Состав оставшегося в КП шлакового расплава приведен в таблице 20.The composition of the slag melt remaining in the CP is shown in Table 20.

Таблица 20 – Состав шлакового расплава поле окислительного рафинирования сталиTable 20 - The composition of the slag melt in the field of oxidative refining of steel

FeOсум FeOsum SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SS P2O5 P2O5 _ 0.670.67 19.4019.40 12.6012.60 53.9353.93 9.139.13 2.772.77 0.110.11 0.110.11 0.170.17 0.940.94 0,180.18

Приведенные данные показывают, что расплав после грануляции может использоваться в качестве АМД для цемента в соответствии с ГОСТ3476-74 [7. ГОСТ3476-74 Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов. – М.: «Стандартинформ», 1974. – 6 с.]. Единственным показателем, снижающим качество шлака, является MnO. Для АМД первого сорта содержание MnO должно быть <2%. Чтобы удалить из расплава избыточные компоненты, проводят ещё одну корректирующую восстановительную плавку. В КП вносят 1.94 т угля. Плавку проводят при температуре 1450°С. Тепловую балансировку осуществляют посредством дожигания части горючих газов, отходящих из ванны. Для этого через боковые щели в КП вводят 832 нм3 кислорода. В рассматриваемом примере в результате восстановительной плавки получают 51.93 т откорректированного шлакового расплава и 1.45 т ферромарганца ФМн70 [10. ГОСТ4755-91 Ферромарганец. Технические требования и условия поставки. – М.: «Стандартинформ», 2011. – 16 с.]. Состав откорректированного шлакового расплава приведен в таблице 21, а состав ферросплава - в таблице 22.These data show that the melt after granulation can be used as AMD for cement in accordance with GOST3476-74 [7. GOST 3476-74 Granular blast-furnace and electrothermophosphoric slags for cement production. - M .: "Standartinform", 1974. - 6 p.]. The only indicator that reduces the quality of the slag is MnO. For grade I AMD, the MnO content should be <2%. To remove excess components from the melt, another corrective reduction melt is carried out. 1.94 tons of coal are introduced into the CP. Melting is carried out at a temperature of 1450°C. Thermal balancing is carried out by afterburning part of the combustible gases leaving the bath. To do this, 832 nm 3 oxygen is introduced into the CP through the side slots. In the example under consideration, as a result of reduction melting, 51.93 tons of corrected slag melt and 1.45 tons of ferromanganese FMn70 are obtained [10. GOST 4755-91 Ferromanganese. Technical requirements and terms of delivery. - M.: "Standartinform", 2011. - 16 p.]. The composition of the corrected slag melt is shown in table 21, and the composition of the ferroalloy - in table 22.

Таблица 21 – Состав откорректированного шлакового расплава, мас. %Table 21 - Composition of the corrected slag melt, wt. %

∑FeO∑FeO SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SS P2O5 P2O5 _ 0.010.01 20.0320.03 13.0413.04 56.0256.02 9.449.44 0.230.23 0.030.03 0.060.06 0.180.18 0.840.84 0.120.12

Таблица 22 – Состав ферросплава, мас.%Table 22 - Ferroalloy composition, wt.%

FeFe SiSi MnMn SS PP CC 19.0819.08 2.372.37 72.9372.93 0.020.02 0.600.60 5.005.00

В процессе восстановительной плавки из КП уходит 3.40 т газа, степень дожигания которого по СО - 53.48%. Температура газа - 1650°С. Вместе с газом из КП уходит 0.05 т пыли и 0.13 т примеси газа. Пылегазовую смесь по отводящему каналу направляют в топку котла ТЭС. Время восстановительной плавки – 569 с. In the process of reduction smelting, 3.40 tons of gas leaves the CP, the degree of afterburning of which in terms of CO is 53.48%. Gas temperature - 1650°C. Together with gas, 0.05 t of dust and 0.13 t of gas admixture leave the CP. The dust-gas mixture is sent through the discharge channel to the furnace of the TPP boiler. Recovery melting time - 569 s.

После корректирующей плавки ферромарганец и большую часть откорректированного шлакового расплава выпускают из КП. В камере оставляют 8.93 т оборотного шлака, который переходит на следующий металлургический цикл. В рассматриваемом примере ферромарганец отправляют на металлургический завод, а откорректированный шлаковый расплав на цементное производство в КН.After corrective melting, ferromanganese and most of the corrected molten slag are released from the KP. 8.93 tons of recycled slag is left in the chamber, which goes to the next metallurgical cycle. In the example under consideration, ferromanganese is sent to a metallurgical plant, and the corrected molten slag is sent to cement production in KN.

Производство электроэнергии Power generation

Образующаяся в процессе работы КП пылегазовая смесь содержит ВЭР в виде физического тепла и горючих газов. Эти энергоресурсы отводят в топку котла ТЭС, где они участвуют в производстве пара для турбины электрогенератора. Расход ВЭР из КП в течение всего металлургического цикла меняется. Чтобы в этих условиях обеспечить заданную паропроизводительность котла, каждому периоду металлургической плавки в КП соответствует свой ТРК. В рассматриваемом примере используют следующие ТРК: 1-1 – штатный режим восстановительной плавки в КП с целью получения первичного металла (чугуна); 2-1 – окислительное рафинирование металла в КП; 1-2 – штатный режим корректирующей восстановительной плавки в КП; 3-1 – автономный режим котла; 1-1-0 – переход с режима 3-1 на режим 1-1 (или с режима 1-1 на 3-1); 1-2-0 – переход с режима 3-1 на режим 1-2 (или обратно). The dust-gas mixture formed during the operation of the CP contains VER in the form of sensible heat and combustible gases. These energy resources are diverted to the furnace of the TPP boiler, where they are involved in the production of steam for the turbine of the electric generator. The consumption of WER from the CP during the entire metallurgical cycle varies. In order to ensure the specified steam output of the boiler under these conditions, each period of metallurgical melting in the KP corresponds to its own fuel dispenser. In the example under consideration, the following fuel dispensers are used: 1-1 - normal mode of reduction melting in the CP in order to obtain primary metal (cast iron); 2-1 - oxidative refining of the metal in the CP; 1-2 - regular mode of corrective reduction melting in the CP; 3-1 - autonomous mode of the boiler; 1-1-0 - transition from mode 3-1 to mode 1-1 (or from mode 1-1 to 3-1); 1-2-0 - transition from mode 3-1 to mode 1-2 (or vice versa).

В таблице 23 показана продолжительность ТРК и приведены технологические параметры, характеризующие энергетику ВЭР, поступающих в топку котла ТЭС из КП. Table 23 shows the duration of the TRC and shows the technological parameters that characterize the energy of the SER entering the boiler furnace of the TPP from the CP.

Figure 00000004
Figure 00000004

В таблице 24 показаны материальные балансы при соответствующих ТРК ТЭС. Table 24 shows the material balances at the respective TEC TPPs.

Figure 00000005
Figure 00000005

В таблице 25 приведены основные технологические параметры работы ТЭС в течение всего металлургического цикла.Table 25 shows the main technological parameters of the TPP operation during the entire metallurgical cycle.

Таблица 25 - Технологические параметры работы ТЭСTable 25 - Technological parameters of TPP operation

1-1-01-1-0 1-11-1 2-12-1 1-2-01-2-0 1-21-2 3-13-1 b (г/кВт ч)*b (g/kWh)* 246.55246.55 176.10176.10 303,50303.50 232,65232.65 148,30148.30 317,00317.00 Паропроизвод-сть, т/чSteam production, t/h 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 Температура пара, °СSteam temperature, °С 535535 535535 535535 535535 535535 535535 Давление пара, МПаSteam pressure, MPa 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8

*b – Удельный расход условного топлива, г/кВт-ч.*b – Specific fuel consumption, g/kWh.

Технологические параметры работы котла позволяют обеспечить паром постоянную штатную работу турбоагрегата мощностью 21.3 МВт. При этом за металлургический цикл ТЭС вырабатывает 56730 кВт-ч, используя в среднем 214.77 г условного топлива на один кВт-ч. В таблице 26 приведены основные статьи расхода электроэнергии в рассматриваемом примере в течение одного металлургического цикла. The technological parameters of the boiler operation make it possible to ensure the constant regular operation of the turbine unit with a capacity of 21.3 MW with steam. At the same time, for the metallurgical cycle, the TPP generates 56,730 kWh, using an average of 214.77 g of reference fuel per kWh. Table 26 shows the main items of electricity consumption in the example under consideration during one metallurgical cycle.

Таблица 26 - Статьи расхода электроэнергии ЭТКTable 26 - Items of electricity consumption ETC

Всего произведено эл. энергии за цикл, КВт-чTotal produced e. energy per cycle, kWh 5673056730 Затраты энергии на работу ТЭС, КВт-чEnergy consumption for the operation of TPP, kWh 34043404 Затраты энергии на подготовку шлака к переработке, КВт-чEnergy consumption for preparing slag for processing, kWh 28292829 Затраты энергии на получение кислорода, КВт-чEnergy consumption for oxygen production, kWh 73007300 Затраты энергии на цементное производство, КВт-чEnergy consumption for cement production, kWh 42794279 Энергия, отпущенная в ЕЭС, КВт-чEnergy released in the UES, kWh 3891838918 Доля энергии, отпущенной в ЕЭС, %Share of energy supplied to the UES, % 68.668.6

Цементное производствоcement production

После корректирующего восстановления из КП выпускают 43.00 т шлака. В рассматриваемом примере 4.30 т шлака направляют на грануляцию с целью получения АМД, а 38.70 т разбивают на 2 порции по 19.35 т и направляют на насыщение. Насыщение расплава проводят в КН. Устройство и габаритные размеры КН показаны в примере 1. Температура футеровки камеры перед загрузкой материала - 1300°С. Сначала во вращающуюся КН через подающую вставку вводят 5.85 т извести, 0.95 т железной руды и 1.85 т кремневки (SiO2). В результате вращения камеры происходит разогрев и перемешивание материла. Далее через загрузочный люк заливают порцию шлакового расплава (19.35 т). Все это время, пока происходит загрузка материала, в клинкерном холодильнике охлаждают предыдущую порцию клинкера. Время охлаждения клинкера в холодильнике – 995 с. Для начала процесса алитообразования сырьевую смесь в КН разогревают. Для этого в камеру подают 1.32 т угля, а через боковые щели вводят 1161 нм3 кислорода. В результате сжигания топлива и образования клинкерных минералов температура сырьевой смеси поднимается до 1472°С. Синтез алита и белита продолжается 1500 с. По истечении этого времени разогрев камеры прекращается. Для начала синтеза легкоплавких минералов смесь охлаждают. С этой целью в камеру вводят 7.46 т известняка. В результате эндотермической реакции декарбонизации температура смеси снижается до 1272°С. Выпуск клинкера в холодильник производят, когда в камере остается около 3% жидкой фазы. Для выгрузки открывают загрузочный люк, поворачивают камеру люком вниз и, раскачивая камеру, выпускают материал в холодильник. Время, затраченное на насыщение одной порции шлака - 3826 с. After corrective recovery, 43.00 tons of slag is released from the CP. In the example under consideration, 4.30 tons of slag is sent for granulation in order to obtain AMD, and 38.70 tons is divided into 2 portions of 19.35 tons each and sent for saturation. Saturation of the melt is carried out in KN. The device and overall dimensions of the KN are shown in example 1. The temperature of the chamber lining before loading the material is 1300°C. First, 5.85 tons of lime, 0.95 tons of iron ore and 1.85 tons of flint (SiO 2 ) are introduced into the rotating KN through a feed insert. As a result of the rotation of the chamber, the material is heated and mixed. Next, a portion of the melted slag (19.35 tons) is poured through the loading hatch. All this time, while the material is being loaded, the previous portion of the clinker is cooled in the clinker cooler. Clinker cooling time in the refrigerator is 995 s. To start the process of alite formation, the raw mixture in KN is heated. To do this, 1.32 tons of coal are fed into the chamber, and 1161 nm 3 of oxygen are introduced through the side slots. As a result of fuel combustion and the formation of clinker minerals, the temperature of the raw mixture rises to 1472°C. The synthesis of alite and belite continues for 1500 s. After this time, the heating of the chamber stops. To start the synthesis of low-melting minerals, the mixture is cooled. For this purpose, 7.46 tons of limestone are introduced into the chamber. As a result of the endothermic decarbonization reaction, the temperature of the mixture is reduced to 1272°C. The clinker is released into the refrigerator when about 3% of the liquid phase remains in the chamber. To unload, open the loading hatch, turn the chamber with the hatch down and, swinging the chamber, release the material into the refrigerator. The time taken to saturate one portion of the slag is 3826 s.

В результате насыщения двух порций шлака получают 64.84 т клинкера КН=0.91, n=1.72, p=2.88. Химический состав клинкера приведен в таблице 27. As a result of saturation of two portions of slag, 64.84 tons of clinker are obtained KH=0.91, n=1.72, p=2.88. The chemical composition of the clinker is shown in table 27.

Таблица 27 - Состав клинкера, полученного в процессе насыщенияTable 27 - Composition of clinker obtained in the saturation process

Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SO3 SO 3 P2O5 P2O5 _ 2.842.84 18.8818.88 8.178.17 62.5662.56 5.665.66 0.140.14 0.040.04 0.040.04 0.110.11 1.491.49 0.070.07

Время на насыщения всех порций шлака с учетом охлаждения клинкера в холодильнике 8731 с (2.43 ч). The time for saturation of all portions of the slag, taking into account the cooling of the clinker in the cooler, is 8731 s (2.43 h).

Обжиг известиLime firing

Параллельно с получением клинкера производят обжиг извести. Обжиг проводят в двух шахтах, расположенных за камерой насыщения. Получение за цикл двух порций клинкера позволяет произвести обжиг двух порций извести. Для обжига одной порции в шахту загружают 103.3 т известняка. Обжиг начинают с подачи в рабочую шахту горячего воздуха из клинкерного холодильника. Температура воздуха - 320°С. Время подачи – 995 с. Затем через шахту пропускают газ, отходящий из КН. Средняя температура газа - 1290°С. Время подачи газа – 2770 с. При удельном расходе тепла на обжиг извести 4.6 МДж/кг для обжига одной порции требуется 272 ГДж, именно столько тепла проходит через шахту. Таким образом, в течение металлургического цикла удается получить 59.19 т извести. При этом на реализацию способа расходуют 12.81 т, а избыточную известь 37.38 т реализуют сторонним потребителям. Образующаяся в процессе обжига извести пыль возвращается в производство, так как она содержит значительное количество CaO. In parallel with the production of clinker, lime is calcined. Roasting is carried out in two shafts located behind the saturation chamber. Obtaining two portions of clinker per cycle allows firing two portions of lime. For firing one portion, 103.3 tons of limestone are loaded into the mine. Roasting begins with the supply of hot air from the clinker cooler to the working shaft. Air temperature - 320°С. Feed time - 995 s. Then, the gas leaving the KN is passed through the mine. The average gas temperature is 1290°C. Gas supply time - 2770 s. With a specific heat consumption for burning lime of 4.6 MJ/kg, it takes 272 GJ to burn one portion, which is how much heat passes through the mine. Thus, during the metallurgical cycle it is possible to obtain 59.19 tons of lime. At the same time, 12.81 tons are spent on the implementation of the method, and 37.38 tons of excess lime is sold to third-party consumers. The dust generated during the lime burning process is returned to production, as it contains a significant amount of CaO.

Производство гипсаGypsum production

Образующаяся в процессе реализации способа газовая фаза содержит SO2. Очистку дымовых газов от диоксида серы производят известковым методом. В результате получают 0.97 т гипса, который вводят в состав цементной смеси вместе с клинкером и АМД. The gas phase formed during the implementation of the method contains SO 2 . Flue gases are cleaned from sulfur dioxide using the lime method. As a result, 0.97 t of gypsum is obtained, which is introduced into the cement mixture along with clinker and AMD.

Результаты, полученные в процессе реализации способаResults obtained during the implementation of the method

В результате реализации способа, в течение одного металлургического (производственного) цикла, получают 15.99 т стального полупродукта с содержанием С=1.0%, 1.45 т ферромарганца ФМн70 [10. ГОСТ4755-91 Ферромарганец. Технические требования и условия поставки. – М.: «Стандартинформ», 2011. – 16 с.] и 70.54 т портландцемента с минеральными добавками [5. ГОСТ31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2016. – 12 с.]. Кроме этого, в результате работы ТЭС за металлургический цикл получают 56730 кВт-ч электроэнергии [9. ГОСТ32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: «Стандартинформ», 2014. – 16 с.]. При этом 31.4% электроэнергии расходуется на воспроизводство способа (без разливки и прокатки), а 68.6% отпускается сторонним потребителям. Время металлургического цикла – 9588 с. Время, затраченное на переработку шлака в цемент - 8731 с.As a result of the implementation of the method, during one metallurgical (production) cycle, 15.99 tons of steel intermediate with a content of C=1.0%, 1.45 tons of ferromanganese FMn70 are obtained [10. GOST 4755-91 Ferromanganese. Technical requirements and terms of delivery. - M.: "Standartinform", 2011. - 16 p.] and 70.54 tons of Portland cement with mineral additives [5. GOST 31108-2016 General construction cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2016. - 12 p.]. In addition, as a result of the operation of the TPP for the metallurgical cycle, 56,730 kWh of electricity are obtained [9. GOST32144-2013 Power quality standards in general-purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.]. At the same time, 31.4% of electricity is spent on the reproduction of the method (without pouring and rolling), and 68.6% is sold to third-party consumers. The time of the metallurgical cycle is 9588 s. The time spent on the processing of slag into cement - 8731 s.

Пример 5Example 5

Рассмотрим частный случай реализации примера 4, когда для сжигания топлива на ТЭС используют комплексный окислитель, в состав которого входит технический кислород и наполнитель газового тела (НГТ). Состав наполнителя газового тела приведен в таблице 28. Let us consider a particular case of the implementation of example 4, when a complex oxidizer is used to burn fuel at a thermal power plant, which includes technical oxygen and a gaseous body filler (NGT). The composition of the gas body filler is shown in Table 28.

Таблица 28 - Состав наполнителя газового тела об.%Table 28 - Filler composition of the gas body vol.%

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 95.0095.00 0.000.00 4.004.00 0.000.00 1.001.00

Производство электроэнергииPower generation

В таблице 29 показана продолжительность ТРК и приведены технологические параметры, характеризующие энергетику пылегазовой фазы (Основного топлива), поступающей в топку ТЭС из КП.Table 29 shows the duration of the TRC and shows the technological parameters that characterize the energy of the dusty gas phase (the main fuel) entering the furnace of the TPP from the CP.

Figure 00000006
Figure 00000006

В таблице 30 показаны материальные балансы при соответствующих ТРК ТЭС. Table 30 shows the material balances at the respective TEC TPPs.

Figure 00000007
Figure 00000007

Кислород (Т=26°С) и наполнитель газового тела (Т=350°С) подают к топке по отдельным каналам, а их смешивание производят непосредственно в топке котла. В результате работы ТЭС за один производственный цикл получают 136600 кВт-ч электроэнергии [7. ГОСТ3476-74 Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов. – М.: «Стандартинформ», 1974. – 6 с.], расходуя при этом 291.34 грамм условного топлива на один кВт-ч. Состав, газовой смеси, отходящей из котла ТЭС, после обеспыливания и десульфурации, приведен в таблице 31.Oxygen (T=26°C) and gas body filler (T=350°C) are supplied to the furnace through separate channels, and their mixing is carried out directly in the boiler furnace. As a result of the operation of TPPs, 136,600 kWh of electricity are received in one production cycle [7. GOST 3476-74 Granular blast-furnace and electrothermophosphorus slags for cement production. - M .: "Standartinform", 1974. - 6 p.], while consuming 291.34 grams of standard fuel per kWh. The composition of the gas mixture leaving the TPP boiler after dedusting and desulfurization is shown in Table 31.

Таблица 31 - Состав газовой смеси с ТЭС после десульфурации, об.%Table 31 - The composition of the gas mixture with TPP after desulfurization, vol.%

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 70.2770.27 0.000.00 28.3628.36 0.000.00 1.371.37

В таблице 32 приведены основные технологические параметры работы ТЭС в течение всего металлургического цикла.Table 32 shows the main technological parameters of the TPP operation during the entire metallurgical cycle.

Таблица 32 - Технологические параметры работы ТЭС Table 32 - Technological parameters of TPP operation

1-1-01-1-0 1-11-1 2-12-1 1-2-01-2-0 1-21-2 3-13-1 b (г/кВт ч)*b (g/kWh)* 240.90240.90 170.80170.80 298.60298.60 226.15226.15 141.30141.30 311.00311.00 Паропроизвод-сть, т/чSteam production, t/h 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 82.0182.01 Температура пара, СSteam temperature, С 535535 535535 535535 535535 535535 535535 Давление пара, МПаSteam pressure, MPa 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8

* b – Удельный расход условного топлива, г/кВт-ч.* b – Specific fuel consumption, g/kWh.

Технологические параметры работы котла позволяют обеспечить паром постоянную штатную работу турбоагрегата мощностью 21.3 МВт. При этом за металлургический цикл ТЭС вырабатывает 56680 кВт-ч, используя в среднем 209.32 г условного топлива на один кВт-ч. The technological parameters of the boiler operation make it possible to ensure the constant regular operation of the turbine unit with a capacity of 21.3 MW with steam. At the same time, for the metallurgical cycle, the TPP generates 56,680 kWh, using an average of 209.32 g of reference fuel per kWh.

Производство стали и цементаSteel and cement production

В рассматриваемом примере сталь и портландцемент производят как в примере 4. In this example, steel and Portland cement are produced as in example 4.

В течение производственного цикла получают 15.97 т стального полупродукта с содержанием С=1%, 70.60 т портландцемента [5. ГОСТ31108-2016 Цементы общестроительные. Технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2016. – 12 с.]. Кроме этого получают 38.34 т избыточной извести. В таблице 33 приведен усредненный состав газовой смеси, отходящей из рол-камеры насыщения и шахты для обжига извести в течение производственного цикла.During the production cycle receive 15.97 tons of steel intermediate with a content of C=1%, 70.60 tons of Portland cement [5. GOST 31108-2016 General construction cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2016. - 12 p.]. In addition, 38.34 tons of excess lime are obtained. Table 33 shows the average composition of the gas mixture leaving the saturation roll chamber and the lime kiln during the production cycle.

Таблица 33 - Состав газовой смеси с рол-камеры насыщения, об.%.Table 33 - The composition of the gas mixture from the roll-chamber saturation, vol.%.

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 92.0592.05 0.000.00 7.497.49 0.310.31 0.150.15

Подготовка наполнителя газового тела и получение льда СОPreparation of gas body filler and production of CO ice 22

Технологическая схема подготовки наполнителя газового тела и получение сухого льда показана на Фигуре 2. В течение производственного цикла (2.66 ч) на производство НГТ и получение сухого льда (СО2) поступает 261.66 т газа с ТЭС и 63.11 т газа с рол-камеры насыщения. Эти газовые смеси содержат 283.07 т СО2. В таблице 34 приведен материальный баланс производства наполнителя газового тела.The technological scheme for the preparation of the gas body filler and the production of dry ice is shown in Figure 2. During the production cycle (2.66 hours), 261.66 tons of gas from the thermal power plant and 63.11 tons of gas from the roll saturation chamber are supplied to the production of NGT and the production of dry ice (CO 2 ). These gas mixtures contain 283.07 tons of CO 2 . Table 34 shows the material balance of the gas body filler production.

Таблица 34 - Материальный баланс производства НГТ. Table 34 - Material balance of oil and gas production.

Приход, т/цParish, t/c Расход, т/цConsumption, t / c Газ. смесь с КНGas. mixture with KN 54.1554.15 Наполнитель газового телаGas body filler 168.00168.00 Газ. смесь с ТЭС «без очистки» Gas. mixture with TPP "without purification" 86.5586.55 КонденсатCondensate 0.110.11 Газ. смесь с ТЭС «после очистки» Gas. mixture with TPP "after cleaning" 26.4126.41 Итого:Total: 168.11168.11 Водяной пар water vapor 1.001.00 Итого:Total: 168.11168.11 Невязка, %Discrepancy, % 0.0000.000

В рассматриваемом случае реализации способа 7.13 т газа с КН направляют на криогенную чистку. Это делают для того, чтобы максимально возможное количество газа с ТЭС «без очистки» направить в НГТ. Таким образом, 54.15 т и 86.55 т газа с ТЭС отправляют в НГТ без очистки. Кроме этого, в наполнитель газового тела вводят 1.00 т пара. (Т=300°С). Это позволяет с одной стороны выйти на заданное содержание Н2О в НГТ (см. таблицу 28), а с другой - поднять температуру наполнителя до 31°С перед его подачей в нагреватель котла ТЭС. Оставшийся после производства НГТ газ (149.92 т) отправляют на криогенную очистку и производство льда (СО2). Для охлаждения газовой смеси при получении льда используют продукты криогенной ректификации воздуха, полученные в течение производственного цикла на кислородной станции: 49.45 т жидкого кислорода, 2.76 т жидкого аргона и 158.50 т жидкого азота. Получение в рамках ЭТК жидкого азота привело к увеличению удельного расхода электроэнергии на производство кислорода. Если в углерод-позитивном производстве (примеры 1-4) этот показатель 0.455 кВт-ч/м3О2, то в углерод-нейтральном производстве (в этом примере) он составил 0.794 кВт-ч/м3О2. На первой стадии предварительного охлаждения газовую смесь в теплообменнике 4, охлаждают до температуры 273 K, используя в качестве охладителя 3.84 т сухого льда, полученного на предыдущем производственном цикле. В результате этого переводят в конденсат и удаляют 2.37 т Н2О. На второй стадии предварительного охлаждения, в теплообменниках 5,6 и 7, очищаемую газовую смесь охлаждают до температуры 195 K, используя для этого азот, кислород и аргон, перешедшие в газовую фазу в процессе получения льда. На этой стадии предварительного охлаждения из газовой смеси, по мере перехода в твердую фазу, отделяют 0.38 т избыточных компонентов (остатки H2O и SO2). На схеме конденсат и избыточные компоненты показаны вместе 2.75 т. На этапе фазового превращения (получение льда) очищаемую газовую смесь делят на две порции. Первую порцию 97.10 т отправляют на охлаждение жидким азотом, а вторую 50.02 т на охлаждение жидким кислородом и аргоном.In the considered case of the implementation of the method, 7.13 tons of gas with KH are sent for cryogenic cleaning. This is done in order to send the maximum possible amount of gas from the TPP “without purification” to the oil and gas pipeline. Thus, 54.15 tons and 86.55 tons of gas from TPPs are sent to the NGT without treatment. In addition, 1.00 tons of steam is introduced into the filler of the gaseous body. (T=300°C). This allows, on the one hand, to reach the specified content of H 2 O in the NHT (see Table 28), and on the other hand, to raise the temperature of the filler to 31°C before it is fed into the heater of the TPP boiler. The gas (149.92 t) remaining after the production of NGT is sent for cryogenic treatment and ice production (CO 2 ). To cool the gas mixture during ice production, the products of cryogenic air rectification obtained during the production cycle at the oxygen station are used: 49.45 tons of liquid oxygen, 2.76 tons of liquid argon and 158.50 tons of liquid nitrogen. The production of liquid nitrogen within the framework of the ETC led to an increase in the specific consumption of electricity for the production of oxygen. If in carbon-positive production (examples 1-4) this figure is 0.455 kWh/m 3 O 2 , then in carbon-neutral production (in this example) it was 0.794 kWh/m 3 O 2 . At the first stage of pre-cooling, the gas mixture in heat exchanger 4 is cooled to a temperature of 273 K, using 3.84 tons of dry ice obtained in the previous production cycle as a coolant. As a result, it is converted into condensate and 2.37 t H 2 O are removed. At the second stage of pre-cooling, in heat exchangers 5,6 and 7, the gas mixture to be purified is cooled to a temperature of 195 K, using nitrogen, oxygen and argon, which have passed into the gas phase in the process of making ice. At this pre-cooling stage, 0.38 t of excess components (H 2 O and SO 2 residues) are separated from the gas mixture as it passes into the solid phase. In the diagram, the condensate and excess components are shown together 2.75 tons. At the stage of phase transformation (obtaining ice), the gas mixture to be purified is divided into two portions. The first portion of 97.10 tons is sent for cooling with liquid nitrogen, and the second 50.02 tons for cooling with liquid oxygen and argon.

Первую порцию сжимают в компрессоре 8 до 0.37 МПа, вводят в неё 133.80 т жидкого азота и направляют в детандер 9. При этом образуется термодинамическая система «очищаемый газ – жидкий азот». В результате теплообмена и совершения этой термодинамической системой механической работы (детандер вращает электрогенератор), происходит отвод энергии от углекислого газа с образованием сухого льда (СО2) и вторичного азота (газ). Сухой лед СО2 задерживается в осадительной камере детандера 10, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K отводится, унося с собой азот и кислород из очищаемой газовой смеси. Часть отводимого из камеры детандера вторичного азота 95.00 т, направляют в рекуперативные теплообменники 11 и 12, где он охлаждается жидким кислородом и жидким аргоном. При этом происходит фазовое превращения жидких теплоносителей (О2 и Ar) в газ. The first portion is compressed in the compressor 8 to 0.37 MPa, 133.80 tons of liquid nitrogen are introduced into it and sent to the expander 9. In this case, the thermodynamic system “gas to be purified - liquid nitrogen” is formed. As a result of heat exchange and mechanical work performed by this thermodynamic system (the expander rotates the electric generator), energy is removed from carbon dioxide with the formation of dry ice (CO 2 ) and secondary nitrogen (gas). Dry ice CO 2 is retained in the settling chamber of the expander 10, and secondary nitrogen with a temperature of T WN =194 K is removed, taking nitrogen and oxygen with it from the gas mixture being purified. Part of the secondary nitrogen removed from the expander chamber 95.00 tons is sent to recuperative heat exchangers 11 and 12, where it is cooled with liquid oxygen and liquid argon. In this case, the phase transformation of liquid heat carriers (O 2 and Ar) into gas occurs.

Вторую порцию очищаемой газовой смеси (50.02 т) сжимают в компрессоре 13 до 0.31 МПа, вводят в неё 95.00 т охлажденного вторичного азота, 24.73 т жидкого азота и направляют в детандер 14. При этом образуется термодинамическая система «очищаемый газовая смесь – охлажденный вторичный азот (газ) - жидкий азот». В результате теплообмена и совершения этой термодинамической системой механической работы (детандер вращает электрогенератор), происходит отвод энергии от углекислого газа с образованием сухого льда (СО2) и вторичного азота (газ). Сухой лед СО2 задерживается в осадительной камере детандера 10, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K отводится, унося с собой азот и кислород из очищаемой газовой смеси. Кроме этого, в результате вращения детандерами 9 и 14 электрогенераторов производят 4647кВт-ч электроэнергии, которая используется в ЭТК. The second portion of the gas mixture to be purified (50.02 t) is compressed in compressor 13 to 0.31 MPa, 95.00 t of cooled secondary nitrogen and 24.73 t of liquid nitrogen are introduced into it and sent to expander 14. This forms the thermodynamic system “the gas mixture being purified - cooled secondary nitrogen ( gas) - liquid nitrogen. As a result of heat exchange and mechanical work performed by this thermodynamic system (the expander rotates the electric generator), energy is removed from carbon dioxide with the formation of dry ice (CO 2 ) and secondary nitrogen (gas). Dry ice CO 2 is retained in the settling chamber of the expander 10, and secondary nitrogen with a temperature of T WN =194 K is removed, taking nitrogen and oxygen with it from the gas mixture being purified. In addition, as a result of the rotation of expanders 9 and 14, electric generators produce 4647 kWh of electricity, which is used in the ETC.

Образующиеся на этапе фазового превращения вторичные теплоносители (N2,O2 и Ar) используют в качестве охладителей на этапе предварительного охлаждения очищаемой газовой смеси. После чего вторичный азот 160.25 т отправляют на производство азотных удобрений, а кислород и аргон используют в способе. Кислород как окислитель, а аргон, как инертный газ.The secondary coolants (N 2 , O 2 and Ar) formed at the stage of phase transformation are used as coolants at the stage of pre-cooling of the gas mixture to be purified. After that, 160.25 tons of secondary nitrogen is sent to the production of nitrogen fertilizers, and oxygen and argon are used in the process. Oxygen as an oxidizing agent, and argon as an inert gas.

В результате криогенной очистки получают 145.41 т сухого льда. При этом 119.0 т льда железнодорожным транспортом отправляют на дальнейшую переработку, а 26.41 т сублимируют и направляют в смесительный газгольдер 3, где формируют НГТ. При этом 3.84 т льда используют в качестве охладителя на стадии предварительного охлаждения в теплообменнике 4, а 22.57 т размораживают на сублимационной установке, получая электроэнергию. Для этого сухой лед со склада через шлюз 16 вводят в сублимационную камеру 17, где он превращается в газ, охлаждая воду с конденсатора ТЭС. Регулируя расход льда, в сублимационной камере создают избыточное давление, равное 3.0 МПа. Далее углекислый газ, через теплообменник 18, поступает в турбину электрогенератора 19, где совершает работу, производя 540 кВт-ч электроэнергии. Электроэнергия используется в рамках ЭТК, а 22.57т СО2 поступает в смесительный газгольдер 3, где формируют НГТ.As a result of cryogenic cleaning, 145.41 tons of dry ice are obtained. At the same time, 119.0 tons of ice are sent by rail for further processing, and 26.41 tons are sublimated and sent to the mixing gas holder 3, where the CNG is formed. At the same time, 3.84 tons of ice are used as a coolant at the pre-cooling stage in heat exchanger 4, and 22.57 tons are defrosted in a sublimation plant, obtaining electricity. To do this, dry ice from the warehouse through the gateway 16 is introduced into the sublimation chamber 17, where it turns into a gas, cooling the water from the TPP condenser. By adjusting the flow of ice, an excess pressure of 3.0 MPa is created in the sublimation chamber. Further, carbon dioxide, through the heat exchanger 18, enters the turbine of the electric generator 19, where it performs work, producing 540 kWh of electricity. Electricity is used within the framework of the ETC, and 22.57 tons of CO 2 enters the mixing gas tank 3, where the NGT is formed.

В течение производственного цикла в газгольдере 3 накапливается результирующая газовая смесь, которую подают в смешивающий подогреватель 20, где в неё вводят 1.00 т водяного пара с температурой 300°С. В результате получают НГТ заданного состава (см. таблицу 28) с температурой 31°С. Часть НГТ 163.61 т подают в подогреватель котла ТЭС, а оставшуюся часть направляют в технологическую подсистему.During the production cycle, the resulting gas mixture accumulates in the gas holder 3, which is fed into the mixing heater 20, where 1.00 tons of water vapor with a temperature of 300°C is introduced into it. As a result, NHT of a given composition is obtained (see table 28) with a temperature of 31°C. Part of the NGT 163.61 tons is fed into the heater of the TPP boiler, and the rest is sent to the technological subsystem.

В таблице 35 приведен баланс электроэнергии в углерод-нейтральном ЭТК (пример 5) и углерод-позитивном ЭТК (пример 4).Table 35 shows the balance of electricity in a carbon neutral ETC (Example 5) and a carbon positive ETC (Example 4).

Таблица 35 – Баланс электроэнергии в ЭТК в течение цикла.Table 35 - Balance of electricity in the ETC during the cycle.

Наименование статей балансаName of balance sheet items Пример 5Example 5 Пример 4Example 4 Приходные статьиReceipt articles Произведено эл. энергии на ТЭС, кВт-чProduced by energy at TPPs, kWh 5668056680 5673056730 Произведено эл. энергии на детандерах, кВт-ч Produced by energy on expanders, kWh 46474647 00 Произведено эл. энергии при размораживании льда, кВт-чProduced by energy during ice defrosting, kWh 540540 Итого: Total: 6186761867 5673056730 Расходные статьиExpenditure items На работу ТЭС, кВт-чFor operation of TPP, kWh 34013401 34043404 Затраты на подготовку отвального шлака, кВт-чWaste slag preparation costs, kWh 28362836 28292829 На производство кислорода для технологич. подсистемы, кВт-чFor the production of oxygen for technological. subsystems, kWh 1361013610 73007300 На производство кислорода для энергетич. подсистемы, кВТ-чFor the production of oxygen for energy. subsystems, kWh 1401014010 00 На компримирование газовых смеси перед детандерами, кВТ-чFor compressing gas mixtures before expanders, kWh 37523752 00 На цементное производство, КВт-чFor cement production, kWh 42834283 42794279 Электроэнергия, направленная в ЕЭС, кВт-чElectricity sent to the UES, kWh 1997519975 3891838918 Итого:Total: 6186761867 5673056730

Приведенные данные показывают, что в примере 5 появились новые статьи расхода электроэнергии, связанные с получением кислорода для энергетической подсистемы ЭТК и компримированием газовой смеси перед детандерами. Кроме этого, из-за выпуска жидкого азота, производство кислорода стало более энергоемким. Вместе с тем, в примере 5 появились и новые источники энергии, связанные с работой детандеров и размораживанием части льда. Таким образом, результирующий расход энергии при производстве сухого льда составил (14010+3752)-(4647+540)=12575 кВт-ч. Если эту энергию отнести к массе СО2, образующегося в ЭТК (283.07 т), то мы получим удельные энергозатраты, связанные с отделением и десублимацией диоксида углерода. В рассматриваемом примере этот показатель – 0.160 ГДж/т СО2, а если учесть здесь затраты, которые понесло металлургическое производство, получая более энергоемкий кислород, то он возрастет до 0.233ГДж/т СО2.The given data show that in example 5, new items of electricity consumption have appeared related to the production of oxygen for the energy subsystem of the ETC and the compression of the gas mixture before the expanders. In addition, due to the release of liquid nitrogen, oxygen production has become more energy intensive. At the same time, in example 5, new sources of energy appeared, associated with the operation of expanders and the defrosting of part of the ice. Thus, the resulting energy consumption in the production of dry ice was (14010+3752)-(4647+540)=12575 kWh. If this energy is related to the mass of CO 2 formed in the ETC (283.07 tons), then we get the specific energy consumption associated with the separation and desublimation of carbon dioxide. In the example under consideration, this figure is 0.160 GJ/t CO 2 , and if we take into account the costs incurred by metallurgical production, obtaining more energy-intensive oxygen, then it will increase to 0.233 GJ/t CO 2 .

Результаты, полученные в процессе реализации способаResults obtained during the implementation of the method

Таким образом, в частном случае реализации способа, за 9579 c (2.66 ч) на ЭТК перерабатывают 56.73 т отвального сталеплавильного шлака, производят 15.97 т рафинированного стального полупродукта (С=1%) в чушках, 1.45 т ферромарганца (ФМ70 ГОСТ4755-91), 70.60 т портландцемента с АМД (ЦЕМ II/А-Ш ГОСТ31108-2016) и 61867 кВт-ч электроэнергии. При этом 41892 кВт-ч электроэнергии используют в рамках ЭТК, а 19975 кВт-ч углерод-нейтральной электроэнергии (32.29%) отправляют сторонним потребителям в ЕЭС. Кроме этого, потребителю отправляют 119.0 т сухого льда.Thus, in a particular case of the implementation of the method, in 9579 s (2.66 h), 56.73 tons of dump steel-smelting slag are processed at the ETC, 15.97 tons of refined steel intermediate (C = 1%) are produced in ingots, 1.45 tons of ferromanganese (FM70 GOST4755-91), 70.60 tons of Portland cement with AMD (CEM II/А-Ш GOST31108-2016) and 61867 kWh of electricity. At the same time, 41,892 kWh of electricity is used within the framework of the ETC, and 19,975 kWh of carbon-neutral electricity (32.29%) is sent to third-party consumers in the UES. In addition, 119.0 tons of dry ice are sent to the consumer.

Пример 6Example 6

Чтобы минимизировать энергозатраты, связанные с выделением и десублимацией диоксида углерода, проведем подбор мощности ТЭС, входящей в состав ЭТК (пример 5). Для этого, проведем расчет двух ЭТК. В состав одного введем ТЭС мощностью 18 МВт, а в состав другого – ТЭС мощностью 25 МВт. В таблице 36 приведены результаты подбора мощности ТЭС.To minimize the energy costs associated with the release and desublimation of carbon dioxide, we will select the power of the TPP, which is part of the ETC (example 5). To do this, we will calculate two ETCs. We will introduce a TPP with a capacity of 18 MW into one of them, and a TPP with a capacity of 25 MW into the other. Table 36 shows the results of the selection of TPP capacity.

Таблица 36 - Результаты подбора мощности ТЭСTable 36 - Results of TPP capacity selection

Мощность ТЭС в составе ЭТК, МВтPower of TPP as a part of ETC, MW 18.018.0 21.321.3 25.025.0 Доля энергетической подсистемы в ЭТК, д.е.Share of the energy subsystem in the ETC, c.u. 0.4500.450 0.5070.507 0.5450.545 Расход энергии на выделение и десублимацию СО2, ГДж/тСО2 Energy consumption for isolation and desublimation of CO 2 , GJ/tCO 2 0.2370.237 0.2330.233 0.2360.236

Долю энергетической или технологической подсистем в ЭТК рассчитывали, как долю расхода электроэнергии на производство кислорода для этих подсистем (см. таблицу 35). Полученные результаты показывают, что наименьший расход энергии, при выделении и десублимации диоксида углерода 0.233 ГДж/т СО2 достигается при мощности ТЭС 21.3 МВт, как это было в примере 5. The share of energy or process subsystems in the ETC was calculated as the share of electricity consumption for oxygen production for these subsystems (see Table 35). The results obtained show that the lowest energy consumption during the release and desublimation of carbon dioxide 0.233 GJ/t CO 2 is achieved at a TPP power of 21.3 MW, as was the case in example 5.

Claims (9)

1. Способ производства стали, электроэнергии и портландцемента в одном энерготехнологическом комплексе, включающий жидкофазное восстановление чугуна, окислительное рафинирование и раскисление-легирование стали в рол-камере плавления, насыщение известью образующихся при этом шлаковых расплавов в рол-камере насыщения, охлаждение полученного клинкера в клинкерном холодильнике, формирование портландцементной смеси, её избирательное измельчение и отделение портландцемента от металлических включений в процессе воздушной сепарации, отличающийся тем, что жидкофазное восстановление чугуна проводят в процессе восстановительного этапа плавки, включающего, по меньшей мере, одну жидкофазную восстановительную плавку, а количество таких плавок в этапе определяют, исходя из объема чугуна, набираемого в рол-камеру плавления перед окислительным рафинированием, а электроэнергию производят на тепловой электростанции посредством сжигания топлива, получения излучающего газового тела, передачи тепловой энергии от газового тела воде, получения водяного пара и преобразования энергии пара в электрическую энергию, причем пылегазовую фазу из рол-камеры плавления дожигают в топке котла тепловой электростанции в соответствии с топочным режимом котла, обеспечивая заданный режим работы турбины электрогенератора в течение металлургического цикла работы рол-камеры плавления, при этом топочный режим котла определяет расход основного топлива - пылегазовой фазы из рол-камеры плавления, дополнительного топлива и окислителя, кроме этого, шлаковый расплав и золу-унос с тепловой электростанции используют на восстановительных плавках, а пылегазовую смесь, отходящую из рол-камеры насыщения и клинкерного холодильника, используют в качестве теплоносителя при обжиге извести, которую используют для насыщения шлаковых расплавов и в качестве флюса при производстве стали, при этом все образующиеся в процессе реализации способа газовые смеси после их использования обеспыливают и подвергают десульфурации, а полученный в процессе десульфурации гипс используют как технологическую добавку при формировании портландцементной смеси.1. A method for the production of steel, electricity and Portland cement in one energy-technological complex, including liquid-phase reduction of cast iron, oxidative refining and deoxidation-alloying of steel in a roll melting chamber, lime saturation of the resulting slag melts in a saturation roll chamber, cooling the resulting clinker in a clinker refrigerator, the formation of a Portland cement mixture, its selective grinding and separation of Portland cement from metal inclusions in the air separation process, characterized in that the liquid-phase reduction of cast iron is carried out in the process of the reduction stage of melting, including at least one liquid-phase reduction melting, and the number of such melts in stage is determined based on the volume of cast iron collected in the melting roll chamber before oxidative refining, and electricity is produced at a thermal power plant by burning fuel, obtaining a radiating gaseous body, transferring thermal energy and from the gas body to water, obtaining water vapor and converting steam energy into electrical energy, moreover, the dust-gas phase from the melting roll-chamber is burned out in the furnace of the boiler of the thermal power plant in accordance with the furnace mode of the boiler, providing the specified mode of operation of the turbine of the electric generator during the metallurgical cycle of the operation of the roll - melting chambers, while the furnace mode of the boiler determines the consumption of the main fuel - the dust-gas phase from the melting roll-chamber, additional fuel and oxidizer, in addition, the slag melt and fly ash from the thermal power plant are used in reduction melts, and the dust-gas mixture leaving from saturating roll-chamber and clinker cooler are used as a heat carrier during lime roasting, which is used to saturate slag melts and as a flux in steel production, while all gas mixtures formed during the implementation of the method after their use are dedusted and subjected to desulfurization, and the resulting and in the process of desulfurization, gypsum is used as a technological additive in the formation of Portland cement mixture. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на восстановительном этапе плавки в рол-камеру плавления вносят металлолом, при этом металлолом фракции 0-50 мм вносят в твердом состоянии, а более крупный лом сначала плавят под слоем шлакового расплава, поступающего с тепловой электростанции, а затем заливают в рол-камеру плавления вместе со шлаком, причем в процессе плавки металлолома, содержащего медь, в металл вносят серу.2. The method according to claim 1, characterized in that at the reduction stage of melting, scrap metal is introduced into the melting roll chamber, while scrap metal of a fraction of 0-50 mm is introduced in the solid state, and larger scrap is first melted under a layer of melted slag coming from thermal power plant, and then poured into the melting roll chamber along with slag, and in the process of melting scrap metal containing copper, sulfur is introduced into the metal. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве реакционной среды для жидкофазного восстановления чугуна используют расплавы железистых шлаков и железоуглеродистых сплавов.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that melts of ferrous slags and iron-carbon alloys are used as the reaction medium for the liquid-phase reduction of cast iron. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сырьевые материалы, поступающие на переработку с отвала, подготавливают и вводят в рол-камеру плавления на восстановительном этапе плавки, при этом в процессе подготовки материал измельчают, отделяют от металлических включений, сушат и усредняют его химический состав, причем неметаллическую составляющую материала вводят в технологический процесс в составе шихтовой смеси, а металлическую - вместе с металлоломом. 4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the raw materials supplied for processing from the dump are prepared and introduced into the melting roll chamber at the reduction stage of melting, while in the process of preparation the material is crushed, separated from metal inclusions , dry and average its chemical composition, and the non-metallic component of the material is introduced into the technological process as part of the charge mixture, and the metal - together with scrap metal. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что для оптимизации температуры излучающего газового тела в него вводят газ-охладитель, кроме этого, в шлаковый расплав, образующийся в топке котла тепловой электростанции, вводят корректирующие добавки, позволяющие оптимизировать его химический состав и вязкость, при этом расход газа-охладителя и корректирующих добавок определяют топочным режимом котла, обеспечивая заданный режим работы турбины электрогенератора в течение металлургического цикла. 5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that in order to optimize the temperature of the radiating gas body, a coolant gas is introduced into it, in addition, corrective additives are introduced into the slag melt formed in the furnace of the boiler of a thermal power plant, allowing to optimize it chemical composition and viscosity, while the flow rate of the gas-cooler and corrective additives is determined by the combustion mode of the boiler, ensuring the specified mode of operation of the turbine of the electric generator during the metallurgical cycle. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что оставшийся в рол-камере плавления, после выпуска стали, шлаковый расплав подвергают корректирующей восстановительной плавке с получением откорректированного шлакового расплава, используемого в способе при производстве цемента.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the molten slag remaining in the melting roll chamber after the steel is tapped is subjected to corrective reduction melting to obtain a corrected molten slag used in the method in the production of cement. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что при сжигании топлива на тепловой электростанции используют комплексный окислитель, включающий кислород и наполнитель газового тела, при этом кислород вводят пропорционально органической составляющей топлива, обеспечивая требуемую полноту её сгорания, а расход, состав и температуру наполнителя регулируют таким образом, чтобы сформировать в процессе сжигания излучающее газовое тело, способное обеспечить требуемый режим испарения воды и получения пара с заданными параметрами.7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that when burning fuel at a thermal power plant, a complex oxidizer is used, including oxygen and a gas body filler, while oxygen is introduced in proportion to the organic component of the fuel, ensuring the required completeness of its combustion, and the consumption , the composition and temperature of the filler are regulated in such a way as to form a radiating gaseous body during combustion, capable of providing the required mode of water evaporation and steam production with specified parameters. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что образующиеся в процессе реализации способа газовые смеси после обеспыливания и десульфурации используют при формировании наполнителя газового тела, для этого из них удаляют избыточный азот и вводят недостающую воду в виде пара.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the gas mixtures formed during the implementation of the method after dedusting and desulfurization are used in the formation of a gas body filler, for this, excess nitrogen is removed from them and the missing water is introduced in the form of steam. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что часть образующихся на тепловой электростанции газовых смесей после обеспыливания и десульфурации подвергают криогенной чистке с получением сухого льда, причем одну часть полученного льда подвергают сублимации и используют в приготовлении наполнителя газового тела, а другую накапливают в хранилищах, при этом для охлаждения очищаемых газовых смесей используют продукты криогенной ректификации воздуха и сублимируемую часть льда, а мощность тепловой электростанции подбирают таким образом, чтобы минимизировать энергозатраты, связанные с производством сухого льда.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that part of the gas mixtures formed at the thermal power plant after dedusting and desulfurization is subjected to cryogenic cleaning to obtain dry ice, and one part of the resulting ice is subjected to sublimation and used in the preparation of a gas body filler, and the other is accumulated in storage facilities, while the products of cryogenic air rectification and the sublimated part of ice are used to cool the gas mixtures to be purified, and the power of the thermal power plant is selected in such a way as to minimize the energy costs associated with the production of dry ice.
RU2021118033A 2021-06-22 Method for producing steel, electricity, and portland cement RU2775976C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2775976C1 true RU2775976C1 (en) 2022-07-12

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2127765C1 (en) * 1993-09-07 1999-03-20 "Хольдербанк" Финансьер Гларус АГ Method of producing steel and hydraulically active binders from slags
WO2003029500A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-10 Jean Davene Integrated prefabrication of reinforced concrete elements including production of concrete reinforcing bars and upgrading of the slag produced
EP2080973A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-22 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Rotary furnaces
RU2674048C2 (en) * 2017-03-24 2018-12-04 Сергей Викторович Ласанкин Method for production of steel and portland cement in single process and technological chamber for implementing method
RU2692532C1 (en) * 2018-12-25 2019-06-25 Сергей Викторович Ласанкин Roll-chamber for thermochemical processes implementation
RU2710088C1 (en) * 2018-10-23 2019-12-24 Сергей Викторович Ласанкин Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2127765C1 (en) * 1993-09-07 1999-03-20 "Хольдербанк" Финансьер Гларус АГ Method of producing steel and hydraulically active binders from slags
WO2003029500A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-10 Jean Davene Integrated prefabrication of reinforced concrete elements including production of concrete reinforcing bars and upgrading of the slag produced
EP2080973A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-22 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Rotary furnaces
RU2674048C2 (en) * 2017-03-24 2018-12-04 Сергей Викторович Ласанкин Method for production of steel and portland cement in single process and technological chamber for implementing method
RU2710088C1 (en) * 2018-10-23 2019-12-24 Сергей Викторович Ласанкин Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method
RU2692532C1 (en) * 2018-12-25 2019-06-25 Сергей Викторович Ласанкин Roll-chamber for thermochemical processes implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Ironmaking
Ghosh et al. Iron making and steelmaking: theory and practice
RU2172783C2 (en) Method of processing of steel-melting slags and iron carriers for production of pig iron and ecological slags
RU2271396C2 (en) Hearth melting furnace and method of its operation for production of iron or steel
CN101717843B (en) Method for utilizing sulfur-containing refining waste residue for refining slag
CN102409124A (en) Continued ironmaking device based on melting reduction
RU2549027C2 (en) Steel making facility and method of steel making
US6241797B1 (en) Process for reducing oxidic slags
MXPA04007099A (en) Process for producing molten iron.
CN101956035B (en) Iron-containing material slag bath smelting reduction steelmaking technical method and device
RU2775976C1 (en) Method for producing steel, electricity, and portland cement
RU2775066C1 (en) Method for producing electricity, ferrosilicon and aluminiferous cement
RU2710088C1 (en) Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method
CN213357625U (en) Steel slag and tempering agent cooperative tempering system
RU2674048C2 (en) Method for production of steel and portland cement in single process and technological chamber for implementing method
JP4762420B2 (en) Method of smelting reduction of iron oxide using a rotary kiln
AU2022200483B1 (en) Method for recovering valuable metal from high-zinc and high-lead smelting slag
RU2299911C1 (en) Device for smelting metals and alloys
RU2768304C1 (en) Method of producing ferroalloys and portland cement
RU2534682C1 (en) Method for obtaining molten mineral components for portland-slag cement (versions)
JPH06505302A (en) Method for producing steel in a liquid bath and equipment for carrying out the method
US1991008A (en) Method and apparatus for producing low carbon metal
SU1013490A1 (en) Method for making steel in oxygen converter
RU2359169C1 (en) Method of liquid fuel combustion obtainingslag of given composition
US8945272B1 (en) Low temperature production of steel/carbon product