АО «Русская медная компания», Екатеринбург, Россия

Ю. А. Король, вице-президент, эл. почта: u.korol@mail.ru

AО «Карабашмедь», Карабаш, Россия
П. В. Зубов, начальник производственно-технического отдела
В. А. Евсеев, руководитель службы КИПиА

В условиях форсирования плавки в печи «Аусмелт» инженеры АО «Карабашмедь» столкнулись с ситуацией, когда наконечник фурмы, находясь в расплаве в период его продувки кислородо-воздушной смесью, завальцовывался или заклепывался без видимых признаков обгорания. Это явление приводило к нарушению режима плавки, уменьшению производительности печи и вынужденному останову процесса на замену фурмы, ее кампания при этом снизилась с 3–6 сут до 1–2 сут. Для объяснения этого явления и выработки мер противодействия была разработана и на практике подтверждена гипотеза о механизме возникновения этого явления во вращающей ванне печи. В соответствии с ней возникающий эффект связан с образованием воронки обратных токов у устья фурмы и воздействием настылей в ходе вертикальной циркуляции в расплаве, который вращается вокруг вертикальной оси печи, на наконечник, заминая его край внутрь трубы. Число образующихся граней и степень замятия зависят от конкретного режима плавки. На основании теоретических обобщений в ранее выполненных работах и наблюдений за работой промышленной печи в реальных производственных условиях авторами предложены методы управляющего воздействия на крутку дутьевого факела с целью ликвидировать явления заклепывания. Кроме того, для операторов печи были разработаны рекомендации по управлению круткой в случаях вынужденной работы в неоптимальных режимах плавки с высокой круткой. Показано и проверено на промышленной печи, что для работы в наиболее эффективном режиме необходимо поддерживать отношение расхода охлаждающего воздуха к количеству смеси КВС на уровне 0,45–0,65, что позволяет полность ю исключить появление эффектов заклепывания и завальцовки.

1. Алтушкин И. А., Король Ю. А., Бакин А. В., Красильников Ю. В. Инновации в металлургии меди на примере реализации проекта реконструкции ЗАО «Карабашмедь». Часть 2. Опыт освоения печи Ausmelt // Цветные металлы. 2012. № 8. С. 35–41.
2. Король Ю. А. Аусмелт. Внедрение и освоение. Т2. – Екатеринбург : Изд-во АМБ, 2024. – 456 с.
3. Король Ю. А. Аусмелт. Теория и модели расчета. Т3. – Екатеринбург : Изд-во АМБ, 2024. – 360 с.
4. Король Ю. А. Аусмелт. Особенности и совершенствование. Т4. – Екатеринбург : Изд-во АМБ, 2024. – 180 с.
5. Теплотехнический справочник / под общ. ред. В. Н. Юренева и П. Д. Лебедева. – В 2 т. Т. 2. – 2-е изд., перераб. – М. : Энергия, 1976. – 896 с.
6. Гальнбек А. А., Шалыгин Л. М., Шмонин Ю. Б. Расчеты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии. – М. : Металлургия, 1988. – 380 с.
7. Сизов А. М. Газодинамика и теплообмен газовых струй в металлургических процессах. – М. : Металлурги, 1987. – 256 с.
8. Шалыгин Л. М., Гулевич А. Г. Пути повышения показателей конвертерного передела штейнов // Цветные металлы. 1976. № 12. С. 16–20.
9. Гречко А. В., Нестеренко Р. Д., Кудинов Ю. А. Практика физического моделирования на металлургическом заводе. – М. : Металлургия, 1976. – 224 с.
10. Гречко А. В., Фролова И. Г. Совершенствование технологии производства тяжелых цветных металлов // Научные труды. Гинцветмет. – М., 1983. – 282 с.
11. Тагер С. А., Смирнов Б. Б., Сенчагова В. И., Талумаа Р. Ю. Разработка и исследование выходных раскручивающих устройств для циклонных камер. Энерготехнологические циклонные процессы и установки // Материалы V научно-технического совещания в Москве в ноябре 1968 г. – М. : ЦНИИИТЭИЦМ, 1970. С. 74–82.
12. Король Ю. А. Влияние наконечника на обратные токи закрученного дутья в фурме TSL // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2025. Т. 25, № 3. С. 73–81.
13. Король Ю. А. Турбулентность и профиль распределения скоростей закрученных струй, их влияние на ванну печи // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2025. Т. 25, № 3. С. 82–90.
14. Schlesinger M. E., Sole K. C., Davenport W. G., Alvear Flores G. R. F. Extractive metallurgy of copper. – Sixth Edition. – Elsevier Ltd., 2022. – 573 с. URL: 10.1016/B978-0-12-821875-4.00019-5
15. Wood J., Matusewicz R. Decarbonisation of the Outotec ® Ausmelt Process // Conference Paper. – August 2019. – URL: https://www.researchgate.net/publication/343097593.3
16. Joubert H., Nikolic S., Mc Dougall I. Design, construction and perfor-mance of the copper cooling system installed in the first ISACON-VERT™ copper converting furnace // International Conference. – Santiago, Chile, September, 2023.
17. Obiso D., Reuter M., Richter A. CFD Investigations of bath dynamics in a pilot-scale TSL furnace // Metall Mater Trans B. 2021. Vol. 52. P. 3064–3077.
18. Baldock B. R., Short W. E. Australian technology on the world scene – update on Ausmelt plants and projects // International Congress on Mineral Processing and Extractive Metallurgy. – Melbourne, Australia, 11–13 September 2000. – P. 169–174.
19. Matusewicz R., Baldock B. R., Robert J. S. Ausmelt technology for recycling of computer boards and other high value materials // EMC 2001. – Friedrichshafen, Germany, 18–21 September, 2001 Vol. 2. P. 151–163.
20. Халатов А. А., Борисов И. И., Щевцов С. В. Тепломассообмен и теплогидравлическая эффективность вихревых и закрученных потоков. – Киев, 2005. – 500 с.
21. Рзаев А. И., Филатов Л. Л., Циклаури Г. В. и др. Влияние геометрии интенсификатора – спиральных канавок на конвективную теплоотдачу в трубах // Теплоэнергетика. 1992. № 2. С. 53–55.
22. Евдокименко А. И., Костерин В. В. Природный газ в цветной металлургии. – М. : Металлургия, 1972. – 240 с.
23. Король Ю. А. Методика расчета параметров закрученных струй применительно к фурме TSL // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2025. № 2. С. 64–77.
24. Shijie Wang, Su Ping Yao, Thomas Gonzalez, Andreas Siegmund. Выплавка меди, данные о медеплавильных заводах за 2019 г. // Международный симпозиум по высокотемпературной металлургической обработке. – URL: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-72138-5
25. Ахмедов Р. Б., Балагула Т. Б., Рашидов Ф. К. Аэродинамика закрученной струи / ред. Р. Б. Ахмедова. – М. : Энергия, 1977. – 240 с.
26. Абрамович Г. Н., Гиршович Т. А., Крашенинников С. Ю., Секундов А. Н., Смирнова И. П. Теория турбулентных струй. – 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. Г. Н. Абрамовича. – М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. – 1000 с.
27. Шалыгин Л. М. Исследование гидроаэромеханики и тепловые расчеты конвертеров цветной металлургии и пути их совершенствования : дис. … докт. техн. наук. – Л. : Горный ин-т им. Г. В. Плеханова, 1965. – 398 с.
28. Hughes S., Reuter M., Kaye A. Ausmelt technologydevelopments in copper / Ausmelt Limited. – Australia, 2007. – URL: https://www.researchgate.net/publication/270337912_AUSMELT_TECHNOLOGY-DEVELOPMENTS_IN_COPPER