Главная » 2013 » Октябрь » 24 » Скачать Теория и практика переработки отходов алюминия в роторных наклонных печах. Новичков, Сергей Борисович бесплатно
18:24
Скачать Теория и практика переработки отходов алюминия в роторных наклонных печах. Новичков, Сергей Борисович бесплатно
Теория и практика переработки отходов алюминия в роторных наклонных печах
Диссертация
Автор: Новичков, Сергей Борисович
Название: Теория и практика переработки отходов алюминия в роторных наклонных печах
Справка: Новичков, Сергей Борисович. Теория и практика переработки отходов алюминия в роторных наклонных печах : диссертация доктора технических наук : 05.16.02 / Новичков Сергей Борисович; [Место защиты: Иркутский государственный технический университет] Иркутск, 2008 221 c. :
Объем: 221 стр.
Информация: Иркутск, 2008
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Раздел 1 Литературный обзор
11 Современное состояние производства вторичного алюминия
12 Техника и технология получения вторичного алюминия
13 Влияние ресурсной базы производства вторичного алюминия на развитие роторных наклонных печей
14 Технологии получения вторичного алюминия из низкосортных алюминий содержащих отходов
15 Роторные наклонные печи в России
16 Состав флюса - решающий фактор в увеличении эффективности переработки алюминиевых отходов в РНП
17 Выводы
Раздел 2 Исследования процессов переработки алюминиевых отходов в роторных наклонных печах
21 Изучение процессов при плавлении отходов алюминия во вращающемся тигле
22 Особенности плавки алюминиевых отходов в лабораторной РНП
221 Окисление магния при плавке в РНП
23 Эксперименты на опытно-промышленной РНП
24 Роль масштабного фактора при переработке отходов алюминия в РНП
25 Коалесценция в РНП
251 Обзор литературных источников по коалесценции
252 Анализ опубликованных экспериментальных данных
253 Коалесценция в жидком флюсе и реальные плавки
254 Влияние на коалесценцию механического воздействия
26 Влияние геометрии печи на эффективность ее работы
27 Другие проявления масштабного фактора
28 Выводы
Раздел 3 Влияние физико-химических процессов в РНП на технологические потери при плавке
31 Формализация процессов, происходящих в РНП при различных технологических режимах
32 Исследование процессов коалесценции на заключительном этапе плавки 103 33 Субсоединения Потери алюминия за счет химических реакций
34 Потери металла на различных этапах плавки
341 Влияние состава флюса, температуры и времени
342 Влияние примесей и легирующих элементов на потери металла в сплавах алюминия
343 Потери алюминия из-за окисления печной атмосферой
344 Потери металла от химического взаимодействия алюминия или легирующих компонентов сплава с флюсами
345 Замешивание капель алюминия в шлаке
346 Окисление алюминия остаточным кислородом, влагой и органическими примесями, вносимыми в расплавленный металл
347 Общие потери алюминия
35 Выводы
Раздел 4 Влияние состава флюса на структуру солевого шлака
Оптимизация состава флюса
41 Структура и свойства солевых шлаков
42 Повышение вязкости флюса оксидами Экспериментальные данные
43 Влияние оксидов на плотность расплавленных солей
44 Механизм повышения вязкости флюса оксидами
45 Модель оксидных блоков
46 Связь модели оксидных блоков с реальными условиями производственных процессов
47 Оптимизация состава флюса
471 Общие вопросы рециклинга алюминиевого сырья
472 Межфазное натяжение алюминия и его сплавов в расплавленных солях
473 Смачивание алюминия расплавленными солями
474 Смачивание оксидов расплавленными солями
475 Применяемые покровно-защитные флюсы
476 Оптимальное соотношение между NaCl и КС1 во флюсе
477 Влияние добавок к смеси NaCl-KCl на выход годного
48 Температуры плавления и кристаллизации флюсов различного состава
49 Исследования влияния добавок фторидов к флюсу на выход металла
410 Выводы
Раздел 5 Математическое моделирование Компьютерная оптимизация оборудования и процессов
51 Общие представления об особенностях процессов в печи при вращении
52 Моделирование нестационарного теплообмена с футеровкой
521 Постановка задачи
522 Численный метод решения уравнения теплопроводности
523 Нагрев футеровки во вращающейся печи
524 Численное решение одномерного уравнения теплопроводности для цилиндрической стенки
525 Влияние неодномерности геометрии на точность расчёта нагрева стенки
526 Модель теплообмена с шихтой во вращающейся печи
527 Расчёт нагрева поверхностного слоя шихты во вращающейся печи
528 Теплообмен между футеровкой и шихтой во вращающейся печи
5 3 Моделирование факельного горения
531 Моделирование турбулентной аэродинамики многокомпонентной смеси
532 Горение газового топлива
533 Теплоотдача от факела к поверхности шлака, расплава и футеровке за счет конвективного и радиационного теплообмена
534 Результаты моделирования процесса горения с использованием параметров реальной печи
535 Анализ результатов моделирования процессов горения Сравнение с экспериментальными данными
536 Выбор геометрии при проектировании роторной печи
537 Анализ влияния размеров печи на технологические параметры
54 Моделирование движения расплава в роторных печах
55 Равновесное моделирование химических процессов при плавке отходов алюминия
551 Модель химического равновесия для проведения расчета параметров процессов при получении вторичного алюминия
56 Моделирование и прогнозный расчет технологических результатов при переработке отходов в роторных печах
561 Общие представления об этапах процесса прогрева шихты
562 Моделирование теплового процесса прогрева шихты и образования расплава
563 Моделирование динамических режимов
564 Результаты расчета выхода алюминия в роторной печи
57 Выводы
Раздел 6 Переработка алюминийсодержащих шлаков
61 Шлаки алюминиевого производства, свойства и классификация
62 Совершенствование процессов подготовки шлаков для переработки в РНП
63 Сравнение стоимости переработки шлаков на различных печных агрегатах
64 Выводы
Раздел 7 Контроль технологического процесса плавки на РНП Разработка новых конструкций печей и технологий плавки алюминиевых отходов
71 Измерение момента на оси привода роторной наклонной печи
711 Общая картина изменения нагрузки на привод барабана в процессе плавки
72 Измерение температуры отходящих газов над горловиной РНП
73 Использование инфракрасного дистанционного измерителя температуры шихты280
74 Измерение температуры шихты и связь ее с процессами, происходящими в РНП
75 Технологический мониторинг Автоматизация производства
76 Использование мониторинга для повышения эффективности производства
77 Разработка универсальной конструкции РНП
78 Металлургический комплекс ОАО «МОСОБЛПРОМОНТАЖ», как главный результат данной работы
79 Выводы
Раздел 8 Экологические проблемы и состояние отрасли вторичной переработке отходов алюминиевого сырья
81 Виды сырья и виды оборудования
82 Выбросы загрязняющих веществ Виды выбросов и причины выбросов
83 Методы очистки выбросов и оборудование, применяемое на заводах России
84 Экологические требования законодательства и регулирование
85 Перспективы развития отрасли в плане экологических требований
86 Выводы
Введение:
Вторичный алюминий - это прежде всего накопленная человечеством энергия при производстве первичного алюминия, которую необходимо в свете последних энергетических проблем использовать бережно и эффективно, как по экономическим так и по экологическим соображениям. Это возможно при эффективной переработке отходов алюминия. Не нужно никаких политических решений, чтобы создать производство по переработке отходов алюминия. Производство высококачественных алюминиевых сплавов развивалось уже в то время, когда думали, что запасы естественного сырья неисчерпаемы, по причинам того, что затраты энергии на первичное производство значительно больше.
Однако в России ситуация несколько иная, чем в развитых странах. Производство первичного алюминия из-за сильнейшего государственного лоббирования имеет рентабельность свыше 100%, в отличие от производства вторичного алюминия, которая как любая отрасль машиностроения имеет рентабельность не более 15%, рис, 1.1. Производством вторичного алюминия в России [116] по данным Межрегионального Центра вторичной цветной металлургии на 2005 год занимается более 180 официальных предприятий, на которых официально производится 400 000 тонн, причем 165 тыс. т на 8 предприятиях, Рис.1.1 Выпуск вторичных сплавов в России, [109]. год
Прошводство сплавов Л Экспорт сплавов Экспорт скрапа
В связи с этим, данной отрасли не придается никакого, тем более важного значения, и научное и технологическое развитие ее держится только на энтузиазме нескольких мелких компаний. Поэтому любые их успехи и достижения следует поддерживать как важную часть всей Российской науки.
Рис. 1.2 Количество выбросов вредных отходов при производстве вторичного (голубой цвет) и первичного алюминия (черный цвет).
Особо следует отметить экологические проблемы, возникающие при производстве первичного алюминия в условиях растущих требований к защите окружающей среды. Фтористые соединения и бензапирен, выбрасываемые в атмосферу при производстве алюминия, являются одними из самых опасных факторов с точки зрения воздействия на человека [3,5,9]. Количество выбросов при вторичном производстве составляет всего лишь 5% от выбросов производства первичного алюминия на 1 т, рис. 1.2.
Непрерывное расширение областей применения алюминия и увеличение объемов его потребления привело к увеличению количества мелкодисперсных и загрязненных отходов с содержанием алюминия от 40 до 85%, эффективная переработка которых невозможна на традиционном оборудовании, вследствие нестабильного химического и дисперсного состава. Поэтому в последние годы в промышленно развитых странах наблюдается рост интереса к разработке новых плавильных агрегатов, имеющих более высокие технологические и экологические характеристики. В связи с этим, разработка научной концепции по созданию современных технологий извлечения алюминия из отходов алюминия с применением роторных наклонных печей (РНП), создание новых конструкций печей, для внедрения на российских предприятиях вторичной металлургии алюминия являются актуальными.
Цель работы заключается в разработке теоретических основ переработки отходов алюминия в РНП, концепции создания новых конструкций печей и технологий на основе применения научно-обоснованных методов исследований для решения комплексной государственной задачи утилизации отходов производства.
Объектом исследования является класс плавильных роторных наклонных печей для переработки отходов алюминия и физико-химические процессы, происходящие при плавке алюминиевых отходов. На защиту выносятся:
• Теория физико-химических процессов переработке отходов алюминия в РНП.
• Классификация и механизмы процессов, происходящих в шихте, образование структуры солевых шлаков.
• Методики исследований, анализ закономерностей и обобщенные результаты экспериментов.
• Механизмы процессов образования субсоединений при переработке отходов алюминия в расплавах галогенидов.
• Математические модели процессов теплообмена, аэродинамики и выхода металла;
• Результаты математического моделирования и технико-экономической оптимизации РНП.
• Новые составы флюса для использования в РНП при переработке отходов алюминия.
• Новые конструкции печей и технологические приемы, позволяющие увеличивать эффективность процесса плавки отходов алюминия в роторных наклонных печах.
• Классификация и результаты исследований свойств алюминийсодержащих шлаков с учетом особенностей их формирования и хранения, технологические процессы подготовки шлака к переработке в РНП.
• Комплексная система контроля технологическими процессами. Диссертация состоит из введения, 8 разделов, изложена на 348 страницах текста и содержит 257 рисунков, 49 таблицы, список литературы из 210 наименований.
