Розробка теплофізичних і технологічних засад рециркуляції та регенерації водню при відновленні залізних порошків - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНауковий керівник: доктор технічних наук, професор, академік НАН УКРАЇНИБОНДАРЕНКО Борис Іванович, Інститут газу НАН України, директор Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Хвастухін Юрій Іванович, Інститут газу НАН України, завідувач відділу термошарових процесів; Захист відбудеться “26” квітня 2007 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.255.01 в Інституті газу НАН України за адресою: 03113 Київ, вул.Для цього дисертант виконав термодинамічні й теплофізичні дослідження, на основі яких обґрунтував і запропонував енергозберігаючу технологію відновлення заліза на основі рециркуляції та регенерації водню. Матеріали, що викладено в дисертації, отримано при виконанні таких робіт відділу газотермічних процесів в Інституті газу НАН України, як: №287 П “Розробка основ двостадійної технології отримання відновлених залізних порошків з ультранизьким вмістом вуглецю” (2001-2003) ); № 308П “Дослідження процесів ресурсозбереження на основі використання металургійних енерготехнологій” (2004-2005). Розробити й обґрунтувати наукові та технічні засади рециркуляції і регенерації водню, як засобу кардинального зниження питомих витрат водню при виробництві безвуглецевого залізного порошку методом відновлення. · Створити дослідну установку, яка б дозволила дослідити кінетику відновлення заліза у середовищі водню водночас із процесом його рециркуляції і регенерації. · Розробити оптимальну технологічну й апаратурну схему нової технології відновлення. регенерація водень масообміний відновленняАналіз, що проведено, показав: для зниження собівартості кінцевого продукту - безвуглецевого залізного порошку, треба застосовувати своєрідну комбіновану схему, яка дозволить використовувати залишковий водень після печі відпалу в печі первинної стадії. З цього випливає перше термодинамічне обмеження щодо умов проведення процесу: відновлення треба вести при температурі не вище 900°С. Принаймні, можна затверджувати, що проводячи відновлення у даному газі, можна одержати матеріал із вмістом вуглецю менш ніж 0.03%, але атмосферу потрібно зволожувати на 5-7%, що негативно позначиться на вмісті кисню у порошку. Так, додавання до водню 4% вологи дозволяє у середньому скоротити зону нагріву газового середовища для De=0.8 й De=0.53 м відповідно в 4.7 й 3 рази, а для De=0.18 м - тільки у 1.16 рази. Метою проведення кінетичних досліджень був пошук оптимальних умов проведення відновлення і відпалу, визначення критичного ступеня відновлення, при якому потрібно припиняти ведення процесу на 1-ій стадії і оптимізація двостадійного процесу загалом.В звичайній практиці відновлення заліза термодинамічний коефіцієнт використання водню ?тд не перевищує 35%, що дорівнює 10-15% стехіометричного ?ст. При даній схемі витрати водню наближаються практично до теоретичних. Встановлено, що найбільш важливими факторами для шарового процесу є: температури відновлення та відпалу, висота шару засипки й особливо критичний ступінь передвідновлення ?кр - ступінь відновлення, при якому процес переводитися до другої стадії. Обґрунтовано оптимальну схему газопостачання: в зону нагріву печі відновлення подавати знепилений газ після печі відпалу, а в холодильник печі відновлення - газ рециркуляції, що відмито від вологи; в піч відпалу-чистий електролізний водень. Регенерація ж водню при рециркуляції дозволяє досягти стехіометричного, тобто абсолютного, ?ст=75-90%.

Основний зміст роботи