Моделирование химико-энерготехнологического процесса обжига рудного фосфатного сырья в динамическом плотном слое обжиговой конвейерной машины


Авторы

Орехов В. А.*, Бобков В. И., Дли М. И.

Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г. Смоленске, Энергетический пр-д, 1, Смоленск, Смоленская обл., 214013

*e-mail: fundukoff@mail.ru

Аннотация

Представлены физическая и математическая модели сложного энергоемкого химико-энерготехнологического процесса обжига рудного фосфатного сырья в движущемся плотном слое с перекрестной подачей газа-теплоносителя на конвейере обжиговой машины. Исследования проводились в температурных диапазонах тепловых и аэродинамических режимов функционирования действующих обжиговых конвейерных и агломерационных машин с учетом макрокинетики термически активируемых химико-энерготехнологических процессов декарбонизации. Научно обоснована причина воздействия условий внутреннего теплообмена в зернах рудного материала в реагирующем плотном слое на макрокинетику реакции диссоциации карбонатов. Предложенная модель отличается комплексным учетом широкого диапазона изменения параметров кинетических уравнений химико- энерготехнологического процесса диссоциации карбонатов. Представлен анализ адекватности предложенной модели. Проведена серия вычислительных экспериментов, направленных на выявление зависимости между условиями нагрева рудных образцов и степенью декарбонизации. Установлено влияние температурных зависимостей теплофизических характеристик сырого и обожженного рудного материала, и теплофизических характеристик газа-теплоносителя. Обнаружено влияние условий обжига рудного фосфатного сырья на расход и температуру греющего газа от времени. Определены распределения температур газа-теплоносителя и рудного материала по высоте слоя в любой момент времени, распределение температур в элементарной измерительной ячейке, тепловосприятие ячейки и слоя рудного материала в целом, степени превращения в отдельных зернах и плотном слое.

Ключевые слова:

фосфатная руда, высокотемпературный обжиг, декарбонизация, температура, теплообмен, обжиговая машина, газ-теплоноситель

Библиографический список

  1. Bobkov V.I., Dli M.I., Sokolov A.M., Rubin Y.B. Analysis of chemical-metallurgical agglomeration processes during charge sintering // CIS Iron and Steel Re- view. 2020. Vol. 2. P. 7–11.

  2. Shvydkii V.S., Fatkhutdinov A.R., Devyatykh E.A., Devyatykh T.O., Spirin N.A. On mathematical model ing of layer metallurgical furnaces and aggregates. Re port 2 // Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017. Vol. 60. No. 1. P. 19–23.

  3. Li J., An H.-F., Liu W.-X., Yang A.-M., Chu M.-S. Effect of basicity on metallurgical properties of magnesium fluxed pellets // Journal of Iron and Steel Research International. 2020. Vol. 27. Iss. 3. P. 239–247.

  4. Лавров И.В., Бардушкин В.В., Яковлев В.Б., Бардушкин А.В. Прогнозирование эффективной теплопроводности пенополимерных материалов // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. № 7. С. 290–300.

  5. Хамидуллин О.Л., Низамиев Р.Р., Балькаев Д.А., Амирова Л.М. Определение теплопроводности полимеров методом дифференциальной сканирующей калориметрии с температурной модуляцией // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. № 4. С. 186–192.

  6. Kossoy A. Effect of thermal inertia-induced distortions of DSC data on the correctness of the kinetics evaluated // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2020. Vol. 143. P. 599–608.

  7. Липатов Н.В. Лабораторное исследование проницаемости карбонатных пород под воздействием высоких температур // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 4. С. 185–192.

  8. Tian H., Pan J., Zhu D., Wang D., Xue Y. Utilization of Ground Sinter Feed for Oxidized Pellet Production and Its Effect on Pellet Consolidation and Metallurgical Properties // The Minerals, Metals and Materials Series. Springer, 2020. P. 857–866.

  9. Matkarimov S.T., Berdiyarov B.T., Yusupkhodjayev A.A. Technological parameters of the process of producing metallized iron concentrates from poor raw materi al // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 2019. Vol. 8. Iss. 11. P. 600–603.

  10. Puchkov A., Lobaneva E., Kultygin O. Algorithm for predicting the parameters of a system for processing waste apatite-nepheline ores // Journal of Applied Infor matics. 2022. Vol. 17. No. 1. P. 55–68.

  11. Akberdin A.A., Kim A.S., Sultangaziev R.B. Experi ment Planning in the Simulation of Industrial Processes // Steel in Translation. 2018. Vol. 48. No. 9. P. 573–577.

  12. Dli M.I., Vlasova E.A., Sokolov A.M., Morgunova E.V. Creation of a chemical-technological system digital twin using the Python language // Journal of Applied Infor matics. 2021. Vol. 16. No. 1. P. 22–31.

  13. Коссой А.А., Лопатин А.В. Реакционная калориметрия: основные типы, простая теория и примене ние для исследования кинетики реакций // Химиче ская промышленность. 2020. Т. 97. № 4. С. 188–198.

  14. Yang C.-C., Zhu D.-Q., Pan J., Zhou B.-Z., Xun H. Oxidation and Induration Characteristics of Pellets Made from Western Australian Ultrafine Magnetite Concen trates and Its Utilization Strategy // Journal of Iron and Steel Research International. 2017. Vol. 23. Iss. 9. P. 924–932.

  15. Pancnehko S.V., Bobkov V.I., Fedulov A.S., Cherno valova M.V. Mathematical modelling of thermal and physical-chemical processes during sintering // Non- Ferrous Metals. 2018. No. 2. P. 50–55.

  16. Novichikhin A.V., Shorokhova A.V. Control procedures for the step-by-step processing of iron ore mining waste // Institution news. Ferrous metallurgy. 2017. Vol. 60. No. 7. P. 565–572.

  17. Орехов В.А., Бобков В.И. Экспериментальная методика исследования кинетики термической декарбонизации при наличии градиентов температур в ис следуемых образцах // Тепловые процессы в техни ке. 2022. Т. 14. № 6. С. 261–267.

  18. Shvydkii V.S., Yaroshenko Y.G., Spirin N.A., Lavrov V.V. Modeling of metalized pellets firing with the account of physico-chemical transformations in them // Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018. Vol. 4. Iss. 61. P. 288–293.

  19. Tian Y., Qin G., Zhang Y., Zhao L., Yang T. Experimental research on pellet production with boroncontaining concentrate // Characterization of Minerals, Metals, and Materials / Ed. by Jian Li, Bowen Li, Shadia Ikhmayies et al. Springer, 2020. P. 91–102.

  20. Yaroshenko Y.G. Thermal physics as the basis for en ergy and resource conservation in steelmaking // Steel in Translation. 2017. Vol. 47. Iss. 8. P. 505–516.

  21. Novichikhin A.V., Shorokhova A.V. Procedures for stage processing of iron-ore wastes in industrial mining areas // Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017. Vol. 60. No. 7. P. 565–572.

  22. Meshalkin V.P., Bobkov V.I., Dli M.I., Fedulov A.S. Mathematical simulation of chemical and energotechno- logical processes and procedures of coke fines burning in agglomerated layer // CIS Iron and Steel Review. 2020. No. 1. P. 13–17.

  23. Dli M.I., Bobkov V.I., Kulyasov N.S., Sokolov A.M. Features of research of iron ore thermal decarbonization kinetics during roasting // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 22. P. 4–8.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024