Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург,
Россия:

В. И. Матюхин, старший научный сотрудник, доцент каф. теплофизики и информатики в металлургии, эл. почта: matyhin53@mail.ru
Ю. Г. Ярошенко, профессор каф. теплофизики и информатики в металлургии, эл. почта: yury-y@planet-a.ru
О. В. Матюхин, доцент каф. теплофизики и информатики в металлургии, эл. почта: matyhin53@mail.ru

ООО «Медногорский медно-серный комбинат», Медногорск, Россия:

К. В. Булатов, генеральный директор

Несмотря на значительный опыт эксплуатации шахтных печей в промышленности, их работа отличается пониженными технико-экономическими показателями, обусловленными отсутствием практических рекомендаций по совершенствованию конструкций как самих печей, так и их отдельных узлов: подачи дутья, системы загрузки шихты, подготовки шихты и др., а также совершенствованию технологических параметров тепловых режимов. Исследования существующего состояния тепловой и газодинамической работы шахтной плавильной печи ООО «Медногорский медно-серный комбинат» показали наличие существенных резервов в их работе за счет выравнивания температурного поля слоя материалов, обусловленных различиями условий теплопередачи и характеризующихся соотношением теплоемкостей потоков шихты и газа, меньшим единицы. Анализ состава газовой фазы в поверхностном слое шихты показал, что горение антрацита в смеси с медьсодержащей шихтой происходит в условиях существенной неравномерности распределения газов, относительно низких температур в зоне горения в пределах 1105–1230 ^оС и при коэффициенте расхода воздуха меньше единицы. Были выделены три тепловые зоны, отличающиеся условиями теплообмена между газами и материалами при наличии химического недожога и температуре в зоне горения не выше 1105–1230 ^оС. В наиболее благоприятных условиях находится зона вблизи ввода дутья при отношении теплоемкостей шихты и газа W_ш/W_г = 0,53 и средней температуре отходящих газов ~326 ^оС. В центральной части располагается зона активного плавления шихты при W_ш/W_г = 0,65 и средней температуре газа 283 ^оС. В наиболее удаленной от ввода дутья части печи располагается область слоя, испытывающая недостаток воздуха при отношении W_ш/W_г = 0,7 и средней температуре газа 288 ^оС. Низкие технико-экономические показатели работы шахтной печи обусловлены неравномерным распределением воздушного дутья как по периметру, так и в поперечном сечении агрегата и требуют реконструкции воздухоподачи.

1. Набойченко C. C., Агеев Н. Г., Дорошкевич А. П. и др. Процессы и аппараты цветной металлургии : учебник для вузов / под ред. С. С. Набойченко. — Екатеринбург : УГТУ, 1997. — 655 с.
2. Худяков И. Ф., Кляйн С. Э., Агеев Н. Г. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов. — М. : Металлургия, 1993.
3. Zongliang Zhang, Jiale Meng, Lei Guo, Zhancheng Guo. Numerical Study of the Gas Distribution in an Oxygen Blast Furnace. Part 2: Effects of the Design and Operating Parameters // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2015. Vol. 67, No. 9. P. 1945–1955.
4. Liu B. N., Li Q., Zou Z. S., Yu A. B. Discussion on chemical energy utilisation of reducing gas in reduction shaft furnace // Dongbei Daxue Xuebao/Journal of Northeastern University. 2015. Vol. 36, No. 9. P. 1293–1296, 1301.

5. Ярошенко Ю. Г., Матюхин В. И., Гордон Я. М. и др. Классификация слоевых печей и агрегатов // Сб. трудов VII Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология». — Москва, 2014. С. 481–484.
6. Глинков М. А. Основы общей теории тепловой работы печей. — М. : ГНТИ, 1962. — 575 с.
7. Тройб С. Г. Контроль коэффициента избытка воздуха. — Свердловск : ГНТИ, 1955. — 228 с.
8. Гущин С. Н., Казяев М. Д., Крюченков Ю. В. и др. Теория и практика теплогенерации : учебник / под ред. В. И. Лобанова, С. Н. Гущина. — Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2005. — 379 с.
9. Ярошенко Ю. Г., Гордон Я. М., Ходоровская И. Ю. Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии черной металлургии : учебное пособие для вузов / под ред. Ю. Г. Ярошенко. — Екатеринбург : ООО УИПЦ, 2012. — 670 с.
10. Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г. Хрестоматия энергосбережения / под ред. В. Г. Лисиенко. — М. : Теплоэнергетик, 2002. — 768 с.
11. Dong H., Feng J.-S., Li P., Cai J.-J. Numerical simulation on gas flow affected by constructional parameters of pelletizing shaft furnaces // Dongbei Daxue Xuebao/Journal of Northeastern University. 2013. Vol. 34, No. 7. P. 980–984.
12. Iwai Y., Ishiwata N., Murai R., Matsuno H. Shaft furnace simulation by mathematical model considering coke gasification rate in high temperature // Tetsu-To-Hagane/Journal of the Iron and Steel Institute of Japan. 2015. Vol. 101, No. 8. P. 416–421.
13. Матюхин В. И., Ярошенко Ю. Г., Матюхин О. В., Паньшин А. М., Коновалов И. С. Использование энергии акустического поля для улучшения показателей работы шахтных печей // Цветные металлы. 2013. № 8. С. 64–70.
14. Вольхин А. И., Ермилов В. И., Серебряников Ю. Г., Елисеев Е. И., Матюхин В. И. Исследование тепловой и газодинамической работы шахтного агрегата для получения медного штейна // Цветные металлы. 2000. № 9. С. 35–38.