Journals →  Черные металлы →  2024 →  #9 →  Back

Металлургия
ArticleName Разработка способа производства горячего восстановительного газа и технологии доменной плавки с его использованием
DOI 10.17580/chm.2024.09.03
ArticleAuthor В. В. Кочура, Р. В. Куртенков
ArticleAuthorData

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия1 ; Донецкий национальный технический университет, Донецк, Россия2

В. В. Кочура, доцент кафедры металлургии1, зав. кафедрой рудно-термических процессов и малоотходных технологий2, канд. техн. наук, эл. почта: v.v.kochura@bk.ru

 

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия
Р. В. Куртенков, доцент кафедры металлургии, канд. техн. наук, эл. почта: kurtenkov_rv@pers.spmi.ru

Abstract

Рассмотрены возможность развития энергоэффективных и ресурсосберегающих технологий в области металлургии черных и цветных металлов, а также вопросы снижения экологической нагрузки на окружающую среду. В результате выполненных исследований предложен способ проведения доменной плавки с вдуванием синтетического горячего восстановительного газа (ГВГ), полученного из доменного газа и недефицитных и относительно недорогих углей. Совместное вдувание в горн пылеугольного топлива (ПУТ) (120–138 кг/т чугуна) и ГВГ (300–550 м3/т чугуна) позволит снизить расход скипового кокса на 17–36 % (до 288–322 кг/т чугуна). Расход условного топлива (у.т.) из дефицитных энергоресурсов (кокс + ПУТ) составит 458–482 кг/т чугуна. Повышение расхода вдуваемого ГВГ до 600–900 м3/т чугуна снижает расход скипового кокса до 350–388 кг/т чугуна (68–105 кг/т чугуна; 15–21 %) и расход условного топлива из дефицитных энергоносителей (кокса) до 388–426 кг/т чугуна (154–191 кг/т чугуна; 26–33 %), что соответствует лучшим мировым аналогам при выплавке чугуна. Использование полученного из доменного газа ГВГ в качестве восстановительного при производстве чугуна позволит существенно повысить показатели доменной плавки, снизить выбросы СО2 в атмосферу и улучшить экологическую обстановку в металлургических регионах страны.

keywords Кокс, природный газ, пылеугольное топливо, горячий восстановительный газ, чугун, производительность, доменная печь
References

1. Trushko V. L., Trushko O. V. Integrated development of iron ore deposits based on competitive underground geotechnologies. Zapiski Gornogo instituta. 2021. Vol. 250 (4). pp. 569–577. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.10
2. Pelevin A. E. Technologies of iron ore beneficiation in Russia and ways to improve their efficiency. Zapiski Gornogo instituta. 2022. Vol. 256. pp. 579–592. DOI: 10.31897/PMI.2022.61
3. Aleksandrova T. N., Chanturia A. V., Kuznetsov V. V. Mineralogical and technological features and patterns of selective destruction of ferruginous quartzites of the Mikhailovskoye deposit. Zapiski Gornogo instituta. 2022. Vol. 256. pp. 517–526. DOI: 10.31897/PMI.2022.58
4. Fokina S. B., Petrov G. V., Sizyakova E. V., Andreev Yu. V. Process solutions of zinc-containing waste disposal in steel industry. International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019. Vol. 10, Iss. 1. pp. 2083–2089.
5. Koteleva N., Kuznetsov V., Vasilyeva N. A simulator for educating the digital technologies skills in industry. Part one. Dynamic simulation of technological processes. Applied Sciences. 2021. Vol. 11, Iss. 22. pp. 1–19. DOI: 10.3390/app112210885
6. Litvinenko V., Bowbriсk I., Naumov I., Zaitseva Z. Global guidelines and requirements for professional competencies of natural resource extraction engineers: implications for ESG principles and sustainable development goals. Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 338. pp. 130–530. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.130530
7. Litvinenko V. S. Correction to: digital economy as a factor in the technological development of the mineral sector. Natural Resources Research. 2020. Vol. 29, Iss. 3. pp. 1521–1541. DOI: 10.1007/s11053-019-09568-4
8. Kozyrev B. A., Sizyakov V. M., Arsentyev V. A. Principles of rational processing of red mud with the use of carboxylic acids. Non-ferrous Мetals. 2022. Vol. 2. pp. 30–34.
9. Lebedev A. B., Musinova P. V. Formation of the strength of pelletized multiphase dicalcium silicate sinter. Chernye Metally. 2022. No. 5. pp. 40–46.
10. Khalifa A. A., Bazhin V. Yu., Ustinova Ya. V., Shalabi M. E. Kh. Study of the kinetic features of the process of obtaining pellets from red mud in a hydrogen flow. Zapiski Gornogo instituta. 2022. Vol. 254. pp. 261–270. DOI: 10.31897/PMI.2022.18
11. Feshchenko R. Yu., Erokhina O. O., Litavrin I. O., Ryaboshuk S. V. Improvement of oxidation resistance of arc furnace graphite electrodes. Chernye Metally. 2023. No. 7. pp. 31–36.
12. Bazhin V. Yu. Structural modification of petroleum needle coke by adding lithium on calcining. Coke and Chemistry. 2015. Vol. 58. No. 4. pp. 138–142. DOI: 10.3103/S1068364X15040043
13. Tovarovsky I. G. Understanding the processes and development of blast furnace smelting technology: Monograph. Dnepropetrovsk : ZhURFOND, 2015. 912 p.
14. Shatokha V. The Sustainability of the iron and steel industries in Ukraine: Challenges and opportunities. J. Sustain. Metall. 2016. No. 2. pp. 106–115. DOI: 10.1007/s40831-015-0036-2
15. Yaroshevsky S. L., Kochura V. V., Kuznetsov A. M. et al. Efficiency and resources of pulverized coal technology for iron smelting. Metall i lityo Ukrainy. 2018. No. 9-10. pp. 5–19.
16. Zinyagin G. A., Dorofeev G. A. Production technology and quality of direct reduced iron. Clean steel: from ore to rolled products-2020: collection of articles of the 1st International Conference. Moscow, 2020. pp. 11–59.
17. Zhang W., Zhang J., Xue Z. et al. Unsteady analyses of the top gas recycling oxygen blast furnace. ISIJ International. 2016. Vol. 56, Iss. 8. pp. 1358–1367. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2016-090
18. Helle M., Saxen H. Operation windows of the oxygen blast furnace with top gas recycling. ISIJ International. 2015. Vol. 55, Iss. 10. pp. 2047–2055. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2015-083
19. Ariyama T., Sato M., Nouchi T., Takahashi K. Evolution of blast furnace process toward reductant flexibility and carbon dioxide mitigation in steel Works. ISIJ International. 2016. Vol. 56, Iss. 10. pp. 1681–1696. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2016-210
20. Shevelev L. N., Brodov A. A. Energy saving, increasing energy efficiency and reducing greenhouse gas emissions in the ferrous metallurgy of Russia. Chernaya metallurgiya. Byulleten nauchno-tekhnicheskoy i ekonomicheskoy informatsii. 2018. No. 2. pp. 3–6.
21. Quader A., Shamsuddin A., Dawal S. Z., Nukman Y. Present needs, recent progress and future trends of energy-efficient ultra-low carbon dioxide (CO2) steelmaking (ULCOS) program. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 55. pp. 537–549. DOI: 10.1016/j.rser.2015.10.101
22. Jahanshahi S., Mathieson J. G., Reimink H. Low emission steelmaking. Journal of sustainable metallurgy. 2016. Vol. 3. pp. 185–190.
23. Novitsky E. G., Bazhenov S. D., Volkov A. V. Optimization of methods for cleaning gas mixtures from carbon dioxide (review). Neftekhimiya. 2021. Vol. 61. No. 3. pp. 291–310. DOI: 10.31857/S0028242121030011
24. Soskovets O. N., Shevelev L. N., Shatlov V. A. et al. Application of the “Hot reducing gases” technology to improve the energy efficiency of iron production. Stal. 2014. No. 5. pp. 103–107.
25. Bakhronov H. Sh., Akhmatov A. A., Ganieva S. U., Suyarova Kh. Kh. Cleaning of gas emissions from carbon dioxide. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya. 2019. No. 3. pp. 19–23.
26. Berdnikov V. I., Gudim Yu. A. Chemical reactions during the reduction of iron from oxides in a carbon monoxide environment. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya. 2021. Vol. 64. No. 3. pp. 211–213. DOI: 10.17073/0368-0797-2021-3-211-213
27. Tovarovsky I. G., Merkulov A. E. Blast furnace smelting with injection of coal gasification products. Kiev : Naukova dumka, 2016. 200 p.
28. Kozlov A. N. Review of modern trends in the development of solid fuel gasification technologies. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Energetika. 2021. No. 1. pp. 130–148.
29. Yaroshevsky S. L., Kochura V. V., Kuznetsov A. M., Shulga I. V. et al. Method of smelting in a blast furnace. Patent Ukraine, No. 141166. Applied: 01.08.2019. Published: 25.03.2020, Bulletin No. 6.
30. Ramm A. N. Modern blast furnace process. Moscow : Metallurgiya, 1980. 303 p.
31. Yaroshevsky S. L. Iron smelting using pulverized coal fuel. Moscow : Metallurgiya, 1988. 176 p.
32. Yaroshevsky S. L., Afanasyeva Z. K., Kuzin A. V. Basic principles of calculation and organization of blast furnace smelting technology with replacement of 30-60% coke with additional fuels (domestic and foreign experience). Creative heritage of B. I. Kitaev. Proceedings of the International scientific and practical conference. February 11–14, 2009, Yekaterinburg: UGTU-UPI, 2009. pp. 138–148.
33. Kurunov I. F. Current state of blast furnace production in China, Japan, South Korea, Western Europe, North and South America. Metallurg. 2015. No. 7. pp. 12–22.
34. Kexin J., Jianliang Z., Chunlin C., Zhengjian L. et al. Operation characteristic of super-large blast furnace slag in China. ISIJ International. 2017. Vol. 57, Iss. 6. pp. 983–988. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2016-615
35. Production and technology of iron and steel in Japan during 2022. ISIJ International. 2023. Vol. 63, Iss. 6. pp. 951–969. DOI: 10.2355/isijinternational.63.951
36. Katunin V. V., Zinovieva N. G., Ivanova I. M., Petrakova T. M. Key performance indicators of the Russian ferrous metallurgy industry in 2020. Chernaya metallurgiya. Byulleten nauchnotekhnicheskoy i ekonomicheskoy informatsii. 2021. Vol. 77. No. 4. pp. 367–392.

Language of full-text russian
Full content Buy
Back