ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет» (СиБГИУ), Новокузнецк, Россия:
В. П. Цымбал, докт. техн. наук, профессор кафедры прикладных информационных технологий и программирования, эл. почта: tsymbal33@mail.ru
А. А. Рыбушкин, директор Проектно-внедренческого центра инновационных технологий и систем
И. А. Рыбенко, канд. техн. наук, доцент кафедры прикладных информационных технологий и программирования
В. И. Кожемяченко, канд. техн. наук, доцент кафедры прикладных информационных технологий и программирования

В работе принимали участие Р. С. Айзатулов, Б. А. Кустов, А. Б. Юрьев, С. П. Мочалов, В. В. Соколов, В. П. Тютюльников, С. В. Щипанов, Е. В. Суздальцев, К. М. Шакиров, А. Г. Падалко, С. Ю. Красноперов.

Рассмотрены принципы создания самоорганизующегося струйно-эмульсионного реактора (СЭР), основой которых является организация вынужденного движения двухфазной рабочей (реакционной) смеси в замкнутой системе под давлением, что обусловило значительные отклонения от термодинамического равновесия и получение неравновесных диссипативных структур. Показана роль диссипативных структур в решении задач управления химическим составом металла, а также в разработке процесса и агрегата, имеющего малый удельный объем и низкую энергоемкость. Представлена технологическая схема агрегата, основу которой составляет реактор-осциллятор, обеспечивающий высокий потенциал давления, а также полную изоляцию процесса от атмосферы, что способствовало созданию внутреннего транспортирования продуктов реакции через все последовательно соединенные аппараты. Процесс характеризуется определенной степенью универсальности. Имеется возможность путем изменения режима продувки и степени дожигания топлива-восстановителя перерабатывать пылевидные материалы с широким диапазоном изменения химического состава, в том числе шламы, окалину, бедные пылеватые руды и хвосты обогащения. Защита всех элементов агрегата осуществляется с помощью автоматизированной системы циркуляционного гарнисажного охлаждения. Разработан проект размещения и компоновки оборудования для комплекса двух установок процесса СЭР на свободных площадях цеха изложниц Западно-Сибирского металлургического комбината. Производственная программа ориентирована на получение первородной шихтовой заготовки для электросталеплавильных печей из шлама, окалины и пылевидных руд.

Подробнее с состоянием разработки процесса СЭР можно ознакомиться на сайте СибГИУ: http://www.sibsiu.ru (разд. «Научно-инновационные разработки», «Самоорганизующийся струйно-эмульсионный реактор»).

1. Цымбал В. П., Мочалов С. П., Рыбенко И. А. и др. Процесс СЭР — металлургический струйно-эмульсионный реактор / под ред. В. П. Цымбала. — М. : Металлургиздат, 2014. — 488 c.
2. Tsymbal V. P., Mochalov S. P., Shakirov K. M. Controlling the Composition of the Metal in the Direct Reduction of Dust-Sized Materials and Waste Products in a Jet-Emulsion Reactor // Metallurgist. 2015. Vol. 59. Р. 119–125.
3. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. — М. : Мир, 1979. — 512 с.
4. Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. — М. : Мир, 1985. — 419 с.
5. Tsymbal V., Olennikov A., Rybenko I., Kozhemyachenko V., Protopopov E., Kongoli F. Basic Principles and Features of Self-Organizing Jet-Emulsion Technology (SER) // Sustainable Industrial Processing Summit & Exhibition SIPS. 2016. Vol. 1. Р. 214–227.
6. Цымбал В. П., Рыбенко И. А., Сеченов П. А., Оленников А. А. Неравновесные диссипативные структуры как основа функционирования компактного и малоэнергоемкого струйно-эмульсионного процесса и агрегата // Современные научные достижения металлургической теплотехники и их реализация в промышленности : сб. докл. II Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 90-летию заслуженного деятеля науки и техники РФ Юрия Гавриловича Ярошенко. — Екатеринбург : УРФУ, 2018. С. 177–184.
7. Пат. 2371482 РФ C1. Способ прямого восстановления металлов с получением синтез газа и агрегат для его осуществления / В. П. Цымбал, С. П. Мочалов, И. А. Рыбенко, Ю. В. Цымбал / Приоритет 03.12.2007 ; опубл. 27.10.2009, Бюл. № 30.
8. Гордон Я. М., Спирин Н. А., Швыдкий В. С, Ярошенко Ю. Г. Металлический лом — важный вторичный ресурс улучшения энергоэффективности и сбережения ресурсов в черной металлургии // Металлургия: технологии, инновации, качество : тр. XX междунар. науч.-практ. конф. Ч. 1. — Новокузнецк : ФГБОУ ВО «СибГИУ», 2017. С. 390–400.
9. Коростелев А. А., Котельников Г. И., Семин А. Е., Божесков А. Н. и др. Анализ влияния добавки горячебрикетированного железа в завалке на технологические показатели плавки в электропечи // Черные металлы. 2017. № 10. С. 33–40.
10. Люкхоф Я., Апфель Й., Буттлер Й. Использование различных видов металлошихты в электросталеплавильном производстве // Черные металлы. 2017. № 10. С. 28–33.
11. Abd Elkader M., Fathy A., Eissa M., Shama S. Effect of Direct Reduced Iron Proportion in Metallic Charge on Technological Parameters of EAF Steelmaking Process // ISIJ International. 2016. Vol. 5. No. 2. Р. 2016–2024.
12. Дегель Р., Фрелинг К., Хансман Т., Каппес Х., Бароцци С. Концепция безотходного металлургического производства // // Черные металлы. 2016. № 4. С. 40–49.
13. Дуарте П., Бесерра Х. Производство высокоуглеродистого железа прямого восстановления (DRI) по технологии Energiron DR // Черные металлы. 2016. № 6. С. 24–30.
14. Дорофеев Г. А., Янтовский П. Р., Смирнов К. Г., Степанов Я. М. Процесс ORIEN для выплавки высококачественных сталей из рудного и энергетического сырья на принципе самоэнергообеспечения // Черные металлы. 2017. № 5. С. 17–23.
15. Клингер А., Альтендорфер А., Беттингер Д., Хьюз Г. Д., АльХусейни А. А., Гупта Д. Р. Система оптимизации технологического процесса нового поколения для установки прямого восстановления железа // Черные металлы. 2017. № 10. С. 19–27.
16. Шенк Й., Люнген Х. Б. Потенциал эффективного применения процессов прямого восстановления и восстановительной плавки в Европе // Черные металлы. 2017. № 2. С. 25–31.
17. Meijer K., van der Stel J., Zeilstra C., Teerhuis C., Keilmann G. The Hlsarna ironmaking process // Proc. METEC and 2nd ESTAD. Düsseldorf, 2015. Juni 2015. Р. 15–19.
18. Люнген Х. Б., Кноп К., Стеффен Р. Современное состояние процессов прямого и жидкофазного восстановления железа // Черные металлы. 2007. № 2. C. 13–25.