МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИКИ И МАССОПЕРЕНОСА В КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ КОМПЛЕКСОВ ШЛАКОПЕРЕРАБОТКИ

Значительную часть отходов металлургического производства составляют сталеплавильные шлаки, выход которых оценивается в среднем от 150 до 200 кг/т стали. При существующих объемах производства стали в Российской Федерации ежегодно образуется в среднем 9 млн. т шлаков сталеплавильного производства, в составе которых 8 – 11 % чистого металла, 15 – 40 % – оксидов железа. Общее количество железа достигает 20 – 30 % от массы шлака. Сталеплавильные шлаки являются ценными железосодержащими техногенными материалами, которые необходимо подвергать дальнейшей переработке и возвращению в производство. Для переработки образующихся сталеплавильных шлаков на АО «ЕВРАЗ ЗСМК» функционирует комплекс шлакопереработки, который представляет собой технологическую линию, позволяющую путем магнитной сепарации поэтапно выделять из конвертерного шлака железосодержащие включения. Образующийся железосодержащий концентрат представляет собой материал фракций 0 –10 мм(предназначен для использования в агломерационном производстве), 10 –80 мм(для использования в доменном производстве) и 80 –250 мм(для использования в сталеплавильном производстве). В работе выполнен анализ возможности применения фракцией 0 – 10 и 10 –80 ммжелезосодержащих концентратов при выплавке стали в 160-т конвертерах. На основе разработанной математической модели проведена серия многовариантных расчетов для исследования динамики плавления и распределения в металлическом расплаве присадки железосодержащих концентратов при различных траекториях ввода и различных его количествах. Анализ результатов математического моделирования позволил получить новую информацию о гидродинамических процессах при продувке конвертерной ванны с присадками железосодержащих концентратов комплекса шлакопереработки АО «ЕВРАЗ ЗСМК». 

1. Кузнецов С.Н., Волынкина Е.П., Протопопов Е.В., Зоря В.Н. Металлургические технологии переработки техногенных месторождений, промышленных и бытовых отходов. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2014. – 294 с.

2. Kuhn M., Drissen P., Schrey H. Successful treatment of liquid BOF slag at ThyssenKrupp Steel works to solve the problem of volume stability // Proc. 3rd European Oxygen Steelmaking Conf.: 30 Oct - 1 Nov 2000. 2000. P. 521 – 531.

3. Sahay J.S., Nadpal O.P., Prasad S. Waste management of steel slag // Steel Times International. 2000. No. 2. P. 38 – 40.

4. Barella S., Gruttadauria A., Magni F. etc. Survey about Safe and Reliable Use of EAF Slag // ISIJ International. 2012. Vol. 52. No. 12. P. 2295 – 2302.

5. Balajee S.R., Callaway P.E., Keilman L.M. Production and BOF recycling of waste oxide briquettes at inland steel // Iron and Steelmaker. 1995. Vol. 22. No. 8. Р. 11 – 21.

6. Weber R. Steelproduction with optimized energy and raw matetial inhut. ASM-Congress Cincinnati. Ohio, 1992. P. 21 – 27.

7. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали. Учебник для вузов. – М.: Мир, АСТ, 2003. – 528 с.

8. Анашкин Н.С., Павленко С.И. Мартеновские шлаки и их использование в металлургии и других отраслях народного хозяйства. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. – 136 с.

9. Гладских В.И., Гостенин В.А., Бочкарев А.В. и др. Переработка сталеплавильных шлаков на установке AMCOM // Сталь. 2009. № 10. C. 107, 108.

10. Голов Г.В., Ситников С.М., Калимулина Е.Г. Технология извлечения металла из отвальных шлаков // Сталь. 2001. № 8. C. 83.

11. Тарабрина Л.А., Курган Т.А., Игнатьева Н.С. Процессы переработки шлаков на ОАО «ММК» // Металлург. 2000. № 9. C. 26, 27.

12. Булгаков В.Г., Бондарев Ю.А., Агеев Е.Е. Использование брикетов из отходов металлургического производства для частичной или полной замены передельного чугуна при выплавке стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 1985. № 9. C. 72.

13. Noro Katsnhiko, Takenchi Mitsugu, Mitukami Yoshimasa Necessity of scrap reclamation technologies and present conditions of technical development // ISIJ Int. 1997. Vol. 37. No. 3. Р. 27 – 31.

14. Bernard Trentini. Scrap consumption in the oxygen converter // Steel Times. 1985. No. 2. Р. 608 – 610.

15. Goodman N. Slag splashing of BOF converters // Iron and Steel Inst. 1996. No. XXX. P. 24 – 33.

16. Singh V.A., Lenka S.N., Ajmani S.K. etc. Novel bottom stirring scheme to improve BOF performance through mixing and mass transfer modelling // ISIJ International. 2009. Vol. 49. No. 12. P. 1889 – 1894.

17. Самохвалов С.Е. Теплофизические процессы в многофазных средах: теоретические основы компьютерного моделирования. – Киев: изд. Института системных исследований. Мин. обр. Украины, 1994. – 172 с.

18. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. – М.: Наука, 1976. – 296 с.

19. Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г., Самохвалов С.Е. и др. Численное моделирование перемешивания и теплообмена в конвертерной ванне при комбинированной продувке // Изв. вуз. Черная металлургия. 1997. № 12. С. 3 – 8.

20. Протопопов Е.В., Мокринский А.В., Чернятевич А.Г., Жибинова И.А. Исследование гидродинамики конвертерной ванны при продувке расплава в агрегате жидкофазного восстановления // Изв. вуз. Черная металлургия. 2006. № 6. С. 7 – 11.