Васильев Ю. В., Цемехман Л. Ш., Северилов А. В., Толстикова Т. П., Четвериков О. Н.

Ю. В. Васильев, ведущий науч. сотр., лаборатория пирометаллургии; Л. Ш. Цемехман, зав. лаб. пирометаллургии, ООО «Институт Гипроникель»; А. В. Северилов, гл. менеджер, отдел перспективного развития, ОАО «ГМК «Норильский никель»; Т. П. Толстикова, гл. спец., лаборатория научного сопровождения производства; О. Н. Четвериков, ведущий инженер-технолог, лаборатория научного сопровождения производства, МЗ ОАО «ГМК «Норильский никель».

1. Разработана математическая модель окисления сернистого ангидрида до серного и последующего образования серной кислоты в отходящих газах пирометаллургических агрегатов. Результаты расчетов апробированы на данных инструментальных обследований трех заводов: Никелевого, Медного и Надеждинского металлургического Заполярного филиала ОАО «ГМК «Норильский никель». Основное уравнение получено из баланса образования SO₃ на каталитически активных поверхностях частиц пыли и стенок газохода и отвода SO₃ от них за счет диффузии. Оно преобразуется в обыкновенное дифференциальное уравнение 1-го порядка относительно мольной концентрации SO₃, в котором аргументом является время движения газа от агрегата до рассматриваемого сечения газохода. В качестве замыкающих используются условия стехиометрии, уравнения материальных балансов серы, кислорода и нейтральных компонентов. Численное решение реализовано с помощью разработанной компьютерной программы на языке Turbo Basic. Расчеты позволили уточнить температурный диапазон, существенный для конверсии SO₂ в рассматриваемых условиях, а именно сузить его в большинстве случаев до 600–850 ^оС. Установлена роль стенки газохода или аппарата как катализатора в процессе конверсии SO₂ и выведен фактор этой значимости. Уточнен набор исходных данных, достаточных для выполнения расчетов по модели. Проанализированы ограничения на переход SO₂ в SO₃, которые приводят к тому, что в рассматриваемых условиях степень конверсии SO₂ меняется в относительно узких пределах, в основном 1–10 %. Это подтверждается результатами расчетов, а также фактическими степенями конверсии из результатов замеров.

2. Выполнена обработка результатов обследования на основе эмпирических коэффициентов, позволившая создать упрощенную методику расчета количеств образующихся в газоходах SO₃ и конденсата Н₂SO₄.

Сернистый ангидрид, серный ангидрид, серная кислота, конверсия, катализатор, кинетика, диффузия, массообмен.

1. Разработка методики расчета выбросов серной кислоты пирометаллургическими агрегатами промышленных предприятий ГМД ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» : отчет о НИР. Этап 2. — СПб., 2009. — 31 с.
2. Гордон Г. М., Пейсахов И. Л. Контроль пылеулавливающих установок. — М. : Металлургия, 1973. — 384 с.
3. Пейсахов И. Л., Лютин Ф. Б. Атлас диаграмм и номограмм по газопылевой технике. — М. : Металлургия, 1974.
4. Амелин А. Г. Производство серной кислоты. — М. : Химия, 1967. — 472 с.
5. Боресков Г. К. Катализ в производстве серной кислоты. — М.—Л. : Гос. науч.-техн. изд-во хим. лит., 1954. — 348 с.
6. Разработка атласа минерального сырья, технологических промышленных продуктов и товарной продукции компании : отчет (договор № 21-789н (НН/1473–2004) от 01.12.2004 г. с ОАО «ГМК «Норильский никель» / руководители работ : Л. Ш. Цемехман, Я. М. Шнеерсон, С. М. Козырев, В. И. Максимов. — СПб. : ООО «Институт Гипроникель», 2006. — 419 с. (Т. 1), 233 с. (Т. 2).
7. Орлов В. Н. Разработка способа подготовки технологических газов автогенных плавок к утилизации серы в виде элементарной : дис. ... канд. техн. наук. — Л., 1990. — 183 с.
8. Расчет-обоснование по определению выбросов триоксида серы предприятиями АО «НГМК». — Норильск : ГМОИЦ. 1998. — 42 с.
9. Обследование квенчера ПВ-3 и участка МОГ МЗ НГМК с целью определения фактического содержания серной кислоты в технологических газах и сточных водах // Сообщение ЛТГС-8–99. — Норильск : ГМОИЦ ОАО НГК, 1999. — 30 с.
10. О фактическом содержании SO₃ (H₂SO₄) в отходящих газах ПВ-2,3 в зависимости от разрежения в аптейке // Справка ЛТГС-2-2000. — Норильск : ГМОИЦ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», 2000. — 4 с.
11. Боресков Г. К., Соколова Т. И. Кинетика контактного окисления сернистого газа на окиси железа // Журнал физической химии. 1944. Вып. 3/4. С. 87–101.
12. Фукс Н. А. Механика аэрозолей. — М. : Изд-во АН СССР, 1955. — 352 с.

13. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей : справочное пособие : пер. с англ. / под ред. Б. И. Соколова. – 3-е изд., перераб. и доп. — Л. : Химия, 1982. — 592 с.
14. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. — М. : Атомиздат, 1979. — 416 с.
15. Аэров М. Э., Тодес О. М., Наринский Д. А. Аппараты со стационарным зернистым слоем : гидравлические и тепловые основы работы. — Л. : Химия, 1979. — 176 с.
16. Справочник по теплообменникам. В 2 т. Т. 1. : пер. с англ. / под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. — М. : Энергоатомиздат, 1987. — 560 с.
17. Разработка методики расчета выбросов серной кислоты пирометаллургическими агрегатами промышленных предприятий ГМД ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» : отчет о НИР. Этап 3. — СПб. : ООО «Институт Гипроникель», 2009. — 141 с.
18. Денисов С. И. Улавливание и утилизация пылей и газов : учебное пособие. — М. : Металлургия, 1991. — 320 с.
19. Атлас программ для расчета пирометаллургических процессов переработки рудных концентратов с получением анодного никеля и анодной меди в ЗФ и КГМК. Ч. 1–4 : отчет о НИР. — СПб. : ООО «Институт Гипроникель», 2009.
20. Выполнить расчет охлаждения и аэродинамического сопротивления газохода МПЦ-СКЦ при транспортировке газа автогенной плавки : справка по результатам расчета. Этап 1. — СПб. : АООТ «Институт Гипроникель», 1998. – 31 с.

russian