Энергофизические и физико-химические характеристики плазменно-дугового реактора для прямого жидкофазного восстановления железа из дисперсного оксидного сырья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, кандидат технических наук Кирпичев, Дмитрий Евгеньевич

• Кирпичев, Дмитрий Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кирпичев, Дмитрий Евгеньевич

Содержание

Введение

Глава 1 Состояние вопроса, цель, предмет и задачи исследования

1.1 Традиционные процессы восстановления железа

1.2 Альтернативные процессы восстановления железа

1.3 Плазменные процессы восстановления железа

1.3.1 Применение плазмы в традиционных агрегатах восстановления железа

1.3.2 Инновационные схемы использования плазмы для восстановления железа

1.4 Цель, предмет и задачи исследования

Глава 2 Методика расчета определяющих энергоматериальных и конструктивных параметров плазменно-дугового жидкофазного восстановительного реактора

2.1 Математическая модель расчета определяющих энергоматериальных и конструктивных параметров плазменно-дугового жидкофазного восстановительного реактора

2.2 Физические и химические параметры плазменно-дугового жидкофазного реактора

Глава 3 Экспериментальное исследование энергофизических характеристик плазменного восстановительного процесса

3.1 Лабораторная установка и методика экспериментов

3.2 Расчет энергоматериальных параметров плазменно-дугового жидкофазного реактора

3.3 Морфологические и химические характеристики продуктов плазменно-дугового восстановления железосодержащих руд и концентратов

3.3.1 Плазменно-дуговое жидкофазное восстановление гематитовых руд и концентратов метаном

3.3.2 Плазменно-дуговое жидкофазное восстановление титаномагнетитового концентрата метаном

3.3.3 Плазменно-дуговое жидкофазное восстановление

титаномагнетитового концентрата углеродом

Глава 4 Энергофизические параметры плазменно-дугового восстановительного реактора

4.1 Энергопередача от дуги к ванне расплава (аноду)

4.2 Энергофизические процессы на катоде

4.3 Тепловые параметры тигля реактора

Глава 5 Конструктивное оформление опытно-промышленного плазменно-дугового металлургического модуля и технология восстановительной плавки

5.1 Рекомендации по конструктивному оформлению модуля и расчет

основных конструктивно-технологических параметров

5.2 Техническое задание на проектирование опытно-промышленной плазменно-дугового модуля мощностью 3-5 МВт для прямого получения железа из дисперсных руд и концентратов

5.2.1 Назначение модуля

5.2.2 Базовые параметры модуля

5.2.3 Конструктивное оформление восстановительного модуля

5.2.4 Инфраструктура модуля

5.2.5 Работа модуля

Выводы

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Энергофизические и физико-химические характеристики плазменно-дугового реактора для прямого жидкофазного восстановления железа из дисперсного оксидного сырья»

Введение

Актуальность темы. Основная масса стали в мире на сегодняшний день производится по технологии доменная печь - конвертер. В ходе развития данной технологии энергозатраты на производство стали снижены до 20-25 МДж/кг [1,2], потребление кокса снижено до 300 кг на тонну чугуна за счет усовершенствования как конструкции доменных печей, так и самого технологического процесса восстановления, в том числе за счет замены части кокса, загружаемого в печь, другими видами углеродсодержащего топлива (угольная пыль, природный газ, мазут) [1-3]. Так же совершенствуется схема агломерационного производства, разрабатываются оптимальные характеристики исходного сырья, такие как крупность, состав для получения агломерата с наилучшими характеристиками по прочности, газопроницаемости, однородности [4]. Но, тем не менее, остаются нерешенными наиболее актуальные проблемы:

- использование кокса;

- проблемы при переработке комплексных руд сложного состава (например, титаномагнетитов);

- многостадийность производства (коксохимическое, агломерационное, доменное, конвертерное производства);

- загрязнение окружающей среды (вредные выбросы, присущие каждой стадии производства);

- высокие энергозатраты на производство стали, более чем в 2 раза превышающие термодинамический минимум энергии, необходимой для восстановления железа (энергия диссоциации оксида железа 7,4 МДж/кг);

- низкая удельная производительность (0,02 кг/(см3)).

Энергопотребление снижают за счет увеличения концентрации энергии

в рабочем объеме доменной печи (увеличении температуры, содержания кислорода в газе дутья). Так, на ряде фирм (SKF (Швеция), CRM (Бельгия)) предпринимались попытки для повышения температуры дутья использовать

плазменные технологии [5,6]. Но широкого применения в связи с усложнением технологии данные разработки не нашли.

С каждым годом увеличивается объем железа, производимого по реализованным в промышленном масштабе технологиям бескоксовой металлургии НуЬ, М1ёгех. В основе процессов лежит твердофазное прямое восстановление железорудных окатышей газом. Данные процессы позволяют отказаться от использования кокса. Однако в качестве восстановителя используется конвертированный дефицитный и дорогой природный газ. Остаются нерешенными такие проблемы как многостадийность, использование шахтных печей, что требует изготовление окатышей, низкая удельная производительность, недостаточно эффективная утилизация вторичных энергоресурсов (ВЭР). Разработка новых альтернативных процессов прямого получения стали, позволяющих решить проблемы, связанные с уменьшением энергоемкости, расширением сырьевой базы металлургического производства и улучшение его экологических показателей, остается актуальной задачей. Одним из путей решения упомянутых проблем является жидкофазное восстановление. Использование процессов с ванной расплава позволяет повысить скорость восстановления в единице объема или на единице поверхности ванны за счет восстановления при температурах свыше температуры плавления железа. Это позволит снизить энергозатраты, отказаться от сложных процессов подготовки сырья (агломерация, производство окатышей и кокса), восстанавливать руды различного минералогического состава, в том числе комплексные, вести процесс производства стали в одну стадию.

В настоящей работе приведен аналитический обзор существующих способов восстановления железа. Показана перспективность плазменно-дугового жидкофазного восстановления железа. Рассмотрен плазменно-дуговой жид-кофазный процесс восстановления железа из гематитовых (месторождений КМА) и титаномагнетитовых (месторождения Гремяха-Вырмес) руд метаном и углеродом. Предложена математическая модель расчета определяющих конструкционных параметров плазменно-дуговой восстановительной печи с

учетом неравномерности распределения скорости восстановления по поверхности ванны расплава. Путем расчета и экспериментально определены параметры модели: расход оксидного сырья и восстановителя, термодинамически необходимые энергозатраты на восстановительный процесс, среднемассовая температура расплава, энергофизические параметры плазменной дуги. Проведен химический и структурный анализ продуктов плазменно-дугового жидкофазного процесса восстановления железа. Выработаны рекомендации по конструктивному оформлению и составлено техническое задание на проектирование опытно-промышленной плазменно-дуговой восстановительной печи мощностью 3-5 МВт для прямого получения железа из дисперсных руд и концентратов.

Научная новизна работы

1. Разработана математическая модель, позволяющая масштабировать жидкофазный плазменно-дуговой процесс восстановления железосодержащих руд, концентратов и техногенных отходов. Получены расчетные зависимости расхода электроэнергии на восстановление железа из оксидного сырья от производительности процесса.

2. Экспериментально исследованы электрофизические характеристики дуги: влияние величины тока дуги, расхода газа и длины дуги на ее напряжение, что позволило определить градиент потенциала столба и суммарное приэлектродное падение напряжения плазменной дуги, горящей в продольном магнитном поле в атмосфере метана и аргона между графитовым полым катодом и оксидным расплавом-анодом на основе железа.

3. Определена теплопередача от дуги к ванне-аноду за счет электропереноса, конвекции и излучения столба дуги и катода при различных условиях восстановления. Получено выражение и численные значения энергетической передаточной функции плазменная дуга - ванна расплава (тепловой к.п.д. дуги) НеЬ в условиях восстановительного реактора.

4. Определены условия формирования на поверхности торца графитового электрода диффузного катодного пятна дуги, горящей в продольном магнитном поле.

5. Методом калориметрирования при охлаждении расплава при отключении тока дуги определена среднемассовая температура расплава в тигле печи и коэффициент теплопередачи от расплава к охлаждающей тигель воде.

6. Экспериментально и расчетом определены физико-химические характеристики жидкофазного плазменно-дугового восстановления железа метаном и углеродом из оксидных рудных расплавов двух типов: с малым (железная руда Белгородского и железорудный концентрат Михайловского месторождений) и с существенным содержанием шлакообразующих элементов (титаномагнетитовый концентрат месторождения Гремяха-Вырмес). Произведен сравнительный анализ восстановления этих рудных материалов.

Объектом исследования являлся плазменно-дуговой жидкофазный восстановительный процесс с ванной расплава. В качестве модельных материалов использовали железные руды и концентраты, в том числе титаномагнетитовый концентрат месторождения Гремяха-Вырмес как перспективное сырье для вне доменной переработки.

Методы исследования. Теоретическое рассмотрение жикофазного восстановления железа из оксидного расплава включало разработку энергоматериальной математической модели восстановительного процесса на основе использования нормально-кругового изменения скорости восстановления (методика академика Н.Н.Рыкалина) и термодинамический расчет состава фаз восстановительного процесса (программа TERRA 4.4). Экспериментальные исследования проводили на лабораторной плазменно-дуговой печи, оснащенной пуско-регулирующей и диагностической аппаратурой.

Лабораторная установка состояла из цилиндрической камеры, полого графитового катода, закрепленного на водоохлаждаемом держателе. Нижняя часть камеры и поддон с захватом типа «ласточкин хвост» образовывали ти-

гель с ванной расплава, выполняющей роль анода. Все узлы установки, подверженные тепловым нагрузкам, охлаждаются водой.

С целью составления энергетического баланса процесса в ходе плавок на жесткий диск персонального компьютера непрерывно записывали значения потребляемой дугой от источника питания электрической мощности и мощность тепловых потоков от узлов установки, определяемых калориметриро-ванием охлаждающей воды.

В процессе эксперимента проводили анализ отходящего газа на многокомпонентном газоанализаторе ЭМГ-20-1А на базе времяпролетного масс-спектрометра.

Яркостную температуру расплава и катода измеряли с помощью пирометра ЭОП-66 с милливольтметром типа M134420, класс точности 0,1.

Межэлектродное расстояние определяли по напряжению потенциометра, механически связанном с катодным узлом.

Для определения морфологии полученных металла и шлака изготовляли шлифы и анализировали структуру образцов на оптическом микроскопе в лаборатории ИМЕТ - LECO. Фазовый состав определяли на дифрактометре ДРОН-4. Были проведены электронографические исследования неметаллических включений в образцах на электронном сканирующем микроскопе LE0430L

Химический анализ исходных материалов и продуктов восстановления проводили на последовательном атомно-эмиссионном спектрометре «Ульти-ма-2» с индукционной плазмой.

Материальный баланс процесса определяли путем взвешивания материалов до и после эксперимента на электронных лабораторных весах AND EK-6100i с точностью 0,0001 кг.

Удельную поверхность дисперсных продуктов восстановления измеряли адсорбционным методом на анализаторе удельной поверхности TriStar 3000. Структурный и элементный состав дисперсных образцов определяли на дифрактометре ДРОН-ЗМ и электронном микроскопе LEO 430i соответственно.

Цели и задачи диссертации. В работе была поставлена цель разработать метод расчета определяющих энерготехнологических параметров восстановительной плазменно-дуговой печи, провести исследования энергофизических и физико-химических характеристик жидкофазного плазменно-дугового восстановления железа из оксидного сырья различного минералогического состава, направленные на создание опытно-промышленного восстановительного модуля. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать математическую модель жидкофазного плазменно-дугового восстановления железосодержащего оксидного сырья газообразными и дисперсными восстановителями;

- экспериментально исследовать энергофизические параметры плазменной дуги в условиях восстановительного реактора;

- экспериментально исследовать морфологические и физико-химические характеристики продуктов плазменно-дугового восстановления железа из оксидного сырья различного минералогического состава;

- выработать рекомендации по конструктивному построению опытно-промышленного плазменно-дугового жидкофазного восстановительного реактора и технологии восстановления.

Достоверность научных положений. Научные положения, приводимые в работе, основываются на экспериментальных данных, полученных на лабораторной установке с помощью вышеперечисленных методик. В основе теоретических выкладок были использованы ранее опубликованные работы и общепризнанные положения.

Представленные в данной работе материалы были доложены на различных конференциях [7 - 10], а также опубликованы в ряде научных периодических изданий (Технология металлов, Сталь, Физика и химия обработки материалов [11 - 13]).

Научные положения, выносимые на защиту:

- математическая модель для расчета конструктивно-технологических параметров плазменно-дугового жидкофазного реактора;

- электрофизические характеристики плазменной дуги в продольном магнитном поле с полым графитовым катодом, горящей в атмосфере метана, при наличии восстановительного процесса в ванне-аноде;

- расчетные и экспериментальные данные по физикохимии взаимодействия химически активной дуговой плазмы с оксидными расплавами на основе железа.

Практическая значимость результатов. Разработанная математическая модель плазменно-дугового жидкофазного восстановительного процесса позволяет рассчитать основные энерготехнологические параметры опытно-промышленной плазменно-дуговой восстановительной печи, такие как мощность, расход электроэнергии и восстановителя, размер тигля печи в зависимости от требуемой производительности.

Показано, что при масштабировании процесса расход электроэнергии на процесс снижается. При углетермическом восстановлении железа расход электроэнергии для опытно-промышленной плазменно-дуговой печи мощностью 5 МВт не превышает 20 ГДж/т металла (для аглодоменного комплекса расход энергии составляет 25-30 ГДж/т чугуна).

На основании термодинамического расчета установлены оптимальные значения расходов оксидного сырья и восстановителя при восстановлении метаном и углеродом рудного сырья с малым и значительным содержанием шлакообразующих элементов.

Экспериментально показана возможность получения качественного металла, в том числе природнолегированного, из гематитового и титаномагне-титового рудного сырья при жидкофазном плазменно-дуговом восстановлении.

На основании разработанной математической модели расчета печи и полученных расчетных и экспериментальных данных, характеризующих тер-

модинамические и физические параметры процесса, выданы рекомендации по составлению технического задания на проектирование опытно-промышленной многоцелевой плазменно-дуговой печи мощностью 3-5 МВт для прямого получения железа из дисперсных руд, концентратов и техногенных отходов.

ОАО АХК ВНИИМЕТМАШ рассматривается возможность разработки и изготовления опытно-промышленной плазменно-дуговой печи для выполнения совместных с ИМЕТ РАН коммерческих проектов по переработке рудного сырья, техногенных отходов и при производстве ферросплавов, в частности, применительно к решению металлургических задач мини-завода в г. Яр-цево.

Область применения результатов - металлургия

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

В изданиях, рекомендованных ВАК для публикации диссертационных материалов:

1. Кирпичев Д.Е., Николаев A.B., Николаев A.A., Цветков Ю.В. Морфологические и химические характеристики железа, полученного плаз-менно-дуговым жидкофазным восстановлением // Сталь. 2007. №9. С.41-44

2. Кирпичев Д.Е. Анализ энергоматериальной структуры энергометаллургического комплекса // Перспективные материалы. 2007. Спец. вып. (ноябрь). С. 300-303

3. Кирпичев Д.Е. Определение температуры расплава посредством калориметрирования охлаждающей воды // Перспективные материалы. 2008. Спец. вып. (ноябрь). С. 554-559

4. Кирпичев Д.Е., Николаев A.A., Николаев A.B., Цветков Ю.В. Электрофизические характеристики метановой плазменной дуги // Физика и химия обработки материалов. 2009. № 5. С. 26-32

5. Николаев A.A., Кирпичев Д.Е. Плазменное жидкофазное восстановление железа метаном // Технология металлов. 2006. №4. С.2-7.

6. Николаев A.A., Николаев A.B., Кирпичёв Д.Е., Цветков Ю.В. Формирование диффузного катодного пятна на графитовом электроде дугового разряда // Физика и химия обработки материалов. 2008. № 3. С. 43-48

7. Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е., Николаев A.B., Цветков Ю.В. Энергетический баланс восстановительного жидкофазного плазменно-дугового реактора // Физика и химия обработки материалов. 2009. № 3. С. 18-25

8. Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е., Николаев A.B., Цветков Ю.В., Морозов A.A. Исследование плазменного жидкофазного углетермического восстановления железо-титанового концентрата // Физика и химия обработки материалов. 2010. № 2. С. 15-20

9. Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е., Николаев A.B., Цветков Ю.В. Расчет энерготехнологических параметров плазменного жидкофазного восстановительного реактора // Физика и химия обработки материалов. 2010. №6. С. 30-37

10. Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е., Николаев A.B., Цветков Ю.В., Морозов A.A. Термическое разложение титаномагнетитового концентрата месторождения Гремяха-Вырмес при плазменно-дуговом плавлении // Физика и химия обработки материалов. 2011. №5. С. 18-25

11. Nikolaev A. A., Kirpichev D. Е., Nikolaev А. V., Tsvetkov Yu. V., and Morozov A. A. Investigation of Plasma Liquid_Phase Carbothermic Reduction of Fe-Ti Concentrate Inorganic Materials: Applied Research, 2011, Vol. 2, No. 3, pp. 224-229

12. Николаев A.B., Кирпичёв Д.Е., Николаев A.A., Цветков Ю.В. Энергоэффективное применение плазменной печи при восстановлении титаномагнетитового концентрата // Главный энергетик. 2012. №3. С. 25 - 36

13. Николаев А. В., Цветков Ю. В., Николаев А. А., Кирпичёв Д. Е. Плазменное жидкофазное восстановление титаномагнетита как инновационная технология, направленная на решение сырьевой, энергетической и экологической проблем производства стали// Перспективные материалы. 2011.

№13. С. 63-70

В других изданиях:

14. Кирпичев Д.Е., Николаев A.A., Николаев A.B., Пальмина Г.А., Цветков Ю.В. Термическая плазма и экологические проблемы современной металлургии. Экология производства. Металлургия и машиностроение, 2006, №3(4), с. 1-5

15. Кирпичев Д.Е. Теплофизические и физико-химические процессы эрозии катода плазменно-дугового модуля прямого восстановления железа. Труды молодых специалистов ИМЕТ им. А.А.Байкова РАН 2005: Сб. статей под ред. Ю.К.Ковнеристого и др. - Москва, Издательство Интерконтакт Наука, 2005, с.64-66

16. Кирпичев Д.Е. Анализ слитка железа, полученного плазменным жидкофазным восстановлением метаном в условиях экстремально высокой энергонапряженности. Труды молодых научных сотрудников и аспирантов ИМЕТ им. А.А.Байкова РАН 2006: сб. статей под ред. Ю.К.Ковнеристого и др. - Москва, Издательство Интерконтакт Наука, 2006, с.226-231

17. Тезисы пленарного доклада «Плазменные процессы в составе энерготехнологического комплекса - путь к энергосбережению и совместимости с окружающей средой (Цветков Ю.В., Кирпичев Д.Е., Николаев A.A., Николаев A.B., Самохин A.B.) на научно-технической конференции в составе Всероссийского конкурса «Экологическая опора России» 21 июня 2007 года

18. Цветков Ю.В., Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичев Д.Е. Плазменные процессы в составе энерготехнологического комплекса (проблемы энергетики, экологии, металлургии). XVII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. М., Граница, 2007, Т. 3, с. 150.

19. Цветков Ю.В., Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичев Д.Е. Производство стали по технологии плазменного энергометаллургического комплекса. Конференция «Результаты фундаментальных исследований в области энергетики и их практическое значение». Сборник тезисов докладов. М., ОИВТ РАН, 2008, с. 132.

20. Цветков Ю.В., Николаев A.A., Николаев A.B., Кирпичев Д.Е. Плазменное жидкофазное восстановление дисперсного железорудного сырья. Сборник трудов ИМЕТ им. A.A. Байкова РАН, 2008, с.20

21. Цветков Ю.В., Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е. Плазменный энергометаллургический комплекс как энергосберегающая технология производства стали, ферросплавов и спецсплавов. Тезисы доклада III Международной ферросплавной конференции. Сталь, 2008, № 1

22. Цветков Ю.В., Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е. Производство стали по технологии плазменного энергометаллургического комплекса Тезисы доклада Сборник тезисов докладов конференции «Результаты фундаментальных исследований в области энергетики и их практическое значение», ОИВТ РАН, 2008

23. Цветков Ю.В., Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е. Производство стали по технологии плазменного энергометаллургического комплекса Сборник докладов конференции «Результаты фундаментальных исследований в области энергетики и их практическое значение», ОИВТ РАН, 2008

24. Цветков Ю.В., Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е. Плазменное производство металлов группы железа в условиях изменяющейся структуры топливно-энергетического комплекса. Тезисы доклада. Сборник тезисов докладов VI международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 2008

25. Kirpichev D.E. Nikolaev A.A., Nikolaev A.V., Tsvetkov Yu.V. Soot Produce as a Second Desired Product of Direct Iron Reduction by EMC Technology. Nanotechnology International Forum "Rusnanotech 09", October 6-8, Moscow, p. 144

26. Кирпичев Д.Е. Электрофизические характеристики дуги и их влияние на энергоемкость плазменного восстановительного модуля VI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспиран-

тов. Москва. 17-19 ноября 2009 г. / Сборник статей под редакцией академика РАН Ю.В.Цветкова и др. - М: Интерконтакт Наука, 2009, с. 432-437

27. Николаев A.A., Кирпичев Д.Е., Николаев A.B., Цветков Ю.В. Плазменное жидкофазное восстановление титаномагнетитового концентрата. Материалы XIV международной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали» Челябинск. Издательский центр ЮУрГУ, 2010, ч. 1, с. 120-122

28. Кирпичев Д.Е. Энерготехнологические параметры плазменно-дуговой печи для восстановления титаномагнетитового концентрата Труды VIII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов "Физикохимия и технология неорганических материалов" г.Москва 15-18 ноября 2011 г.

29. Николаев A.B., Цветков Ю.В., Николаев A.A., Кирпичев Д.Е. Плазменное жидкофазное восстановление оксидного сырья в составе энергометаллургического комплекса Тезисы XIX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, г. Волгоград, 25 -30 сентября 2011 г.

30. A.B. Николаев, Ю.В. Цветков, A.A. Николаев, Д.Е. Кирпичев. Системные факторы индустриального развития, определяющие перспективу металлургии будущего, Четвертая Международная конференция МЕТАЛЛУРГИЯ-ИНТЕХЭКО 2011, г. Москва, 29 - 30 марта 2011 г. С. 10 -12

31. A.A. Николаев, Д.Е. Кирпичев, A.B. Николаев, Ю.В. Цветков Плазменное жидкофазное восстановление титаномагнетитового концентрата Четвертая международная конференция МЕТАЛЛУРГИЯ-ИНТЕХЭКО 2011, г. Москва, 29 - 30 марта 2011 г. С. 24 - 25

Патенты:

32. Патент № 2352643 РФ Способ восстановления металлов группы железа природным газом и устройство для его осуществления. / A.B. Николаев, A.A. Николаев, Д.Е. Кирпичев, - Заявлено 12.07.2007. - Опубликовано 20.04.2009

Апробация и внедрение результатов. Результаты работы и основные положения были доложены на проводимой в Институте металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов (2004 - 2011 гг.), а также конференциях, посвященных соответствующей тематике: конференции «Результаты фундаментальных исследований в области энергетики и их практическое значение» (Москва, 2008), VI конференции по высоким технологиям (Санкт-Петербург, 2008), II Международном форуме по нанотехнологиям «Роснано-тех 09» (Москва, 2009), XIV Международной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали» (Челябинск, 2010), XI Российско-китайском Симпозиуме «Новые технологии и материалы» (Санкт-Петербург, 2011), XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, 2011), IV Международной конференции «МЕТАЛЛУРГИЯ-ИНТЕХЭКО» (Москва, 2011). Результаты работы опубликованы в журналах: Перспективные материалы, Сталь, Физика и химия обработки материалов, Технология металлов, Главный энергетик, Inorganic Materials: Applied Research.

По результатам проведенных исследований получено техническое заключение ОАО АХК ВНИИМЕТМАШ о перспективности создания опытно-промышленной плазменно-дуговой восстановительной печи производительностью 0,5-1 т/ч мощностью 3-5 МВт для реализации коммерческих проектов по переработке рудного сырья, техногенных отходов и производства ферросплавов, в частности, применительно к решению металлургических задач мини-завода г.Ярцево.

Структура и объем диссертации. Работа выполнена на 169 страницах, содержит 49 рисунков, 21 таблицу, список литературы из 140 источников.

Заключение диссертации по теме «Физика плазмы», Кирпичев, Дмитрий Евгеньевич

Выводы

1. Разработана математическая модель для расчета энерготехнологических параметров плазменно-дугового реактора жидкофазного восстановления железа из оксидного сырья с учетом неравномерного распределения скорости восстановления по поверхности и объему ванны при использовании газообразного и дисперсного восстановителей. Показано, что при масштабировании процесса удельный расход электроэнергии на восстановление железа снижается.

2. Разработан и создан компьютеризированный исследовательский комплекс, включающий плазменно-дуговой жидкофазный восстановительный реактор мощностью 100 кВт, систему сбора и обработки информации в режиме реального времени о тепловых потоках в узлы реактора, электрических параметрах дуги, межэлектродном расстоянии, химическом составе отходящего газа (времяпролетный масс-спектрометр).

3. Термодинамическим расчетом определены оптимальные массовые соотношения восстановителей и рудного сырья, и температура расплава при плазменно-дуговом жидкофазном восстановлении. В зависимости от восстановителя (метан и углерод) и сырья (гематитовые и титаномагнетито-вые концентраты) это соотношение составляет 0,15-0,17, температура расплава Тт = 1800-1900°С. При этом суммарная теплота нагрева, плавления и восстановления рудных материалов составляет 7,8-11,9 ГДж на тонну получаемого железа.

4. Продемонстрирована возможность получения из сырья различного минералогического состава (гематитовые и титаномагнетитовые концентраты) металла, в том числе природнолегированного, с содержанием Б и Р 0,001 и 0,002 масс.%. Определены максимальные удельные скорости восстановления: поверхностная скорость для восстановления метаном ут5 = 0,2-0,3 кг/(с-м ), объемная скорость для углетермического восстановления уту = 3,9 кг/(с-м3) (Я = 0,5 см).

5. Экспериментально определены градиент потенциала столба дуги при восстановлении метаном оксидных расплавов, составивший 14-28 В/см, и суммарный приэлектродный скачок потенциала в метановой дуге в продольном магнитном поле, составивший иак = 25,4 В.

6. Предложена методика для оценки плотности тока в катоде, соответствующей переходу от контрагированного катодного пятна к диффузному. Для электрода лабораторной печи данная плотность тока составила ]р = 85 А/см . Для обеспечения диффузной катодной привязки при масштабировании процесса диаметр графитового катода с! в первом приближении следует выбирать, исходя из полученного значения плотности тока с1<1,13- ЦТ.

7. Экспериментально определены среднемассовая температура расплава в металлическом охлаждаемом тигле лабораторной печи, составившая

1800-1900°С, и коэффициент теплопередачи от расплава к охлаждающей

2 2 стенки тигля воде, равный = 8,8Т0" Вт/(К-см ).

8. На основе разработанной математической модели, энергофизических и физико-химических расчетных и экспериментальных данных выработаны рекомендации для составления ТЗ на разработку и изготовление многоцелевой опытно-промышленной плазменно-дуговой жидкофазной восстановительной печи мощностью 3-5 МВт и производительностью 0,2 - 1 т/ч.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кирпичев, Дмитрий Евгеньевич, 2012 год

Список литературы

1. МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА: Учебник для вузов / Под редакцией Юсфина Ю.С. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 774 с.

2. Производство чугуна ведущими странами в 2000-2004 г (с 1-го по 5-е места) URL: http://www.newmet.ru/analytics/29.html (дата обращения: 01.03.2006)

3. Производство железа способом прямого восстановления в ведущих странах мира (с 1-го по 15-е места) URL: http://www.newmet.ru/analytics/40.html (дата обращения: 01.03.2006)

4. Развитие бескоксовой металлургии / Тулин H.A., Кудрявцев B.C., Пчелкин С.А., Вернер Д., Лезель В., Мюллер Б., Папст Г., Штефан Ф. Под ред. Тулина H.A., Майера К.М.-М.: Металлургия, 1987. - 328 с.

5. Менделеев Д.И. Собрание сочинений. - М.: Изд-во АН СССР, 1949.-Т.12.- 550 с.

6. MIDREX Process URL: http://www.midrex.com/handler.cfm7cat_id =101 (дата обращения: 20.05.2010)

7. Кирпичев Д.Е. Анализ энергоматериальной структуры энергометаллургического комплекса. // Перспективные материалы. - 2007. -Специальный выпуск, ноябрь. - с. 300-303

8. Кирпичев Д.Е. Теплофизические и физико-химические процессы эрозии катода плазменно-дугового модуля прямого восстановления железа. // Труды молодых специалистов ИМЕТ им. А.А.Байкова РАН 2005: Сб. статей под ред. Ю.К.Ковнеристого и др. - Москва, Издательство Интерконтакт Наука, 2005. -с.64-66

9. Кирпичев Д.Е. Анализ слитка железа, полученного плазменным жидкофазным восстановлением метаном в условиях экстремально высокой энергонапряженности. // Труды молодых научных сотрудников и аспирантов ИМЕТ им. А.А.Байкова РАН 2006: сб. статей под ред. Ю.К.Ковнеристого и др. - Москва, Издательство Интерконтакт Наука, 2006. - с.226-231

10. Кирпичев Д.Е. Электрофизические характеристики дуги и их влияние на энергоемкость плазменного восстановительного модуля // Сборник статей VI Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. Москва. 17-19 ноября 2009 г.под редакцией академика РАН Ю.В.Цветкова и др. - М: Интерконтакт Наука, 2009. - с. 432-437

11. Николаев А.А., Кирпичев Д.Е. Плазменное жидкофазное восстановление железа метаном // Технология металлов. - 2006. - №4. - с.2-7.

12. Кирпичев Д.Е., Николаев А.В., Николаев А.А., Цветков Ю.В. Морфологические и химические характеристики железа, полученного плаз-менно-дуговым жидкофазным восстановлением // Сталь. - 2007. - №9. -с.41-44

13. Николаев А.А., Кирпичев Д.Е., Николаев А.В., Цветков Ю.В. Энергетический баланс восстановительного жидкофазного плазменно-дугового реактора // Физика и химия обработки материалов. - 2009. - № 3. -с. 18-25

14. MIDREX OPERATING PARAMETERS URL: http://www.midrex.com/handler.cfm?cat_id=102 (дата обращения: 20.05.2010)

15. Люнген Х.-Б., Кноп К., Стеффен Р. Современное состояние процессов прямого и жидкофазного восстановления железа // Черные металлы. -2007. -№2. - С. 13-26

16. Danieli News No. 144. - December 2005. - p. 1-2.

17. World Direct Reduction Statistics 2008 URL: http://www.midrex.com/uploads/documents/MIDREXStatsBook2008.pdf (дата обращения: 20.05.2010)

18. Press Release January 14, 2010 - World's first commercial ITmk3 plant successfully begins production URL: http://www.midrex.com/news/press-detail.cfm?news_id=1283&cat_id=5 (дата обращения: 20.05.2010)

19. Mark P Davis, Rod J Dry, M Philip Schwarz The Role of CFD Modeling in Development of the HIsmelt Process

20. Свенчанский А.Д., Смелянский М.Я. Электрические промышленные печи. Ч. 2. Дуговые печи. Учебное пособие для вузов. М. «Энергия», 1970.

21. Цветков Ю.В., Николаев A.A., Николаев A.B., Кирпичев Д.Е. Плазменное жидкофазное восстановление дисперсного железорудного сырья. // Сборник трудов ИМЕТ им. A.A. Байкова РАН. - 2008. - с.20

22. Цветков Ю.В., Панфилов С.А. Низкотемпературная плазма в процессах восстановления. - М.: Наука, 1980. - 360 с.

23. Дембовский В. Плазменная металлургия / Пер. с чешского И.А. Грязневой. - М.: Металлургия, 1981. - 280 с.

24. Цветков Ю.В., Николаев A.B. Плазменные процессы в металлургии будущего (проблемы создания ЭМК) // Сталь.- 1998. - №10. - с. 72 - 85

25. Рыкалин H.H., Легасов В.А., Манохин А.И. и др. Перспективы использования атомной энергии в металлургии. - Вопросы атомной науки и техники. Сер. Атомно-водородная энергетика. - 1976. - Вып. 1.-е. 5-33

26. Цветков Ю.В., Дейнека С.С. Перспективы применения плазменных процессов в металлургии цветных и редких металлов. - М.: Наука, 1967, с. 99-116

27. Кудинов Г.А., Филипьев О.В. Применение плазменных устройств в доменном производстве с целью сокращения удельного расхода кокса. В кн.: Использование ВЭР и охлаждение агрегатов в черной металлургии. - М.: Металлургия, 1974. - вып. 2. - с.130-135

28. Патент РФ № 2355775 Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья и устройство для его осуществления. Николаев A.B., Леонтьев И.А.

29. Кулагин И.Д., Николаев A.B. Обработка материалов дуговой плазменной струей Академия наук СССР Институт металлургии им.А.А.Байкова Москва, 1980

30. Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичев Д.Е. Отчет по работе: «Определение возможности плазменно-дугового жидкофазного бескоксового восстановления железной руды заданного состава» Москва, 2004

31. Николаев A.A., Панфилов С.А., Цветков Ю.В. О кинетике плаз-менно-водородного восстановления расплавов окислов железа // Физика и химия обработки материалов. - 1982. - №6. - с. 37-40

32. Коробов J1.H. Исследование процесса восстановления железорудных концентратов водородом: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 1968.

33. Коробов Л.Н., Хасикова Н.Д., Цылев Л.Н. Гидродинамика взаимодействия струи водорода с железорудным расплавом и влияние ее на скорость восстановления окислов железа // Сб. «Восстановление и рафинирование железа». - М.: Наука, 1968. - с. 35-39

34. Николаев A.B. Плазменно-дуговой нагрев вещества // Сб. «Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов». -М., 1973.-с. 20-32

35. Пушкарев C.B., Николаев A.B. Плазменная восстановительная печь со стекающим металлом. // В кн.: Тезисы докладов IV Всесоюзного совещания «Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов». - М., ИМЕТ, 1983. - с.7.

36. Морозов A.A. Восстановительная электроплавка железо-титановых концентратов месторождения Гремяха-Вырмес // Цветные металлы. - 2002. - №1.. с.92-95

37. Харченко O.A., Ячиков И.М., Иванов Н.И. Исследование восстановления рудного сырья с использованием пароплазменного нагрева // Сталь. - 2006. - №9.-с. 4-5.

38. Burke D., Gull S. HIsmelt® - The Alternative Ironmaking Technology SMELTING REDUCTION FOR IRONMAKING, Bhubaneswar (18-19 December 2002)

39. Лякишев Н.П., Николаев A.B. Энергетические аспекты металлургии стали // Сталь. - 2002. - №3. - с. 66-73

40. Лякишев Н.П., Николаев A.B. Металлургия стали на пороге третьего тысячелетия // Электрометаллургия. - 2002. - №1. - с. 1-13

41. Лякишев Н.П., Цветков Ю.В. Железный век продолжается // Металлы Евразии. - 1999. - №4 - с. 54-59

42. Цветков Ю.В. О создании экологически чистого энергометаллургического комплекса // Экология и промышленность России. - 1999. - №5- с. 11-15

43. Цветков Ю.В., Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е. Плазменный энергометаллургический комплекс как энергосберегающая технология производства стали, ферросплавов и спецсплавов. // Тезисы доклада III Международной ферросплавной конференции. Сталь. - 2008. - № 1

44. Линчевский Б.В., Зайцев В.М., Маслов Д.Г. Сравнение показателей работы дуговой печи переменного и постоянного тока в ОАО «Тяжпрес-смаш» // Электрометаллургия. - 2008. - №8. - с. 20-22

45. Dembovsky V. Plasma Metallurgy. Amsterdam - Oxford - New York - Tokyo, Elsevier, 1985. - 476 p.

46. Николаев A.B., Николаев A.A. Плазменно-дуговые восстановительные печи в структуре энергометаллургического комплекса // Тр. Пятого конгресса сталеплавильщиков, г. Рыбница, 14-17 октября 1998 г. - М.: ОАО «Черметинформация». - 1999. - с. 275-279

47. Манохин А.И., Рыкалин H.H., Николаев A.B., Пушкарев C.B. Плазменная печь для непрерывной переработки сыпучего материала в слиток. - A.C. №751104, 1980

48. Пушкарев C.B. Разработка плазменной восстановительной печи со стекающим слоем расплава и исследование ее энергетических характеристик: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - М., 1984

49. Фисенков M.B. Энергофизические и металлургические характеристики плазменно-дугового восстановительного реактора со стекающим слоем расплава: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - М., 1987

50. Николаев A.A. Исследование восстановления металлов группы железа из оксидных расплавов при осесимметричном плазменно-дуговом нагреве. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-М., 1990.- 173 с.

51. Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е., Николаев A.B., Цветков Ю.В. Расчет энерготехнологических параметров плазменного жидкофазного восстановительного реактора // Физика и химия обработки материалов. 2010. №6. с.30-37

52. Отчет по теме «Разработка способов восстановительной плавки цветных металлов с использованием плазменного нагрева». - Москва, 1980

53. Патент РФ № 2384625 Способ плазменного восстановления железа из оксидного расплава и устройство для его осуществления. Николаев A.B., Николаев A.A., Мизин В.Г., Цветков Ю.В., Солнцев К.А.

54. Патент РФ № 2326173 Способ прямого восстановления металлов из дисперсного сырья и устройство для его осуществления. Николаев A.B., Леонтьев И.А., Николаев A.A., Черномырдин В.В., Клямко A.C.

55. Патент РФ № 2296166 Способ прямого восстановления металла и устройство для его осуществления. Николаев A.B., Леонтьев И.А., Николаев A.A., Клямко А.С, Черномырдин В.В.

56. Патент на полезную модель № 60936 Способ прямого восстановления металла и устройство для его осуществления. Николаев A.B., Леонтьев И.А., Николаев A.A., Черномырдин В.В, Клямко A.C.

57. Патент РФ № 2296165 Способ прямого восстановления металла и устройство для его осуществления. Николаев A.B., Леонтьев И.А., Николаев A.A.

58. Цветков Ю.В., Николаев A.B., Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е. Производство стали по технологии плазменного энергометаллургического комплекса. // Сборник тезисов докладов конференции «Результаты фундаментальных исследований в области энергетики и их практическое значение». - М., ОИВТ РАН, 2008. - с. 132.

59. Патент № 2352643 РФ Способ восстановления металлов группы железа природным газом и устройство для его осуществления. / A.B. Николаев, A.A. Николаев, Д.Е. Кирпичёв, - Заявлено 12.07.2007. - Опубликовано 20.04.2009

60. Патент РФ № 2318876 Устройство для прямого восстановления металла. Николаев A.B., Леонтьев H.A., Николаев A.A., Черномырдин В.В, Клямко A.C.

61. Патент РФ № 2319091 Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь. Николаев A.B., Леонтьев H.A., Николаев A.A.

62. Патент РФ № 2335549 Способ ввода шихты в плазменно-дуговую электропечь и устройство для его осуществления. Николаев A.B., Леонтьев И.А., Николаев A.A.

63. Патент на полезную модель № 60937 Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь. Николаев A.B., Леонтьев И.А., Николаев A.A.

64. Патент на полезную модель № 61283 Плазменно-дуговая печь. Николаев A.B., Леонтьев И.А., Николаев A.A.

65. Николаев A.A. Потребление электроэнергии при плазменно-дуговом жидкофазном восстановлении металлов // Физика и химия обработки материалов. - 2003. - №5. - с.40-47

66. Рыкалин H.H. Расчет тепловых процессов при сварке. М., Маш-гиз, 1951 - 296 с.

67. Николаев A.A., Панфилов С.А., Цветков Ю.В. Распределение скорости восстановления по поверхности расплава оксида железа при элек-

тродуговом нагреве // Физика и химия обработки материалов. - 1987. - №4. -с. 89-92

68. Свенчанский А.Д. и др. Электрические промышленные печи. -М., Энергоиздат, 1981 - 296 с.

69. Степанов B.C. Химическая энергия и эксергия веществ - Новосибирск : Наука, 1990. - 163 с.

70. Степанов B.C., Степанова Т.Б. Эффективность использования энергии - Новосибирск: Наука СО, 1994. - 256 с.

71. Денисов В.М., Белоусова Н.В., Истомин С.А., Бахвалов С.Г., Пастухов Э.А. Строение и свойства расплавленных оксидов. Екатеринбург: УрО РАН, 1990

72. Plaul J.F., Krieger W., Bäck E. Reduction of fine ores in argon-hydrogen plasma. // Steel research int. - 76 (2005). - No. 8. - p. 548-554

73. Hiebler H., Plaul J.F. Hydrogen plasma smelting reduction - an option for steelmaking in the future // Metalurgija. - 43 (2004) 3. - p. 155-162

74. Yasushi Nakamura, Michihisa Ito, Hideki Ishikawa Reduction and dephosphorization of molten iron oxide with hydrogen-argon plasma Plasma Ce-mistry and Plasma Processing. - 1981. - Vol. 1, No. 2. - p. 149-160

75. Koji Kamiya, Nobuyasu Kitahara, Isao Morinaka, Kazuyuki Sa-kuraya, Masaya Ozawa, Minoru Tanaka Reduction of molten iron oxide and FeO bearing slags by H2-Ar plasma Transactions ISIJ. - 1984. - Vol. 24. - p.7-16

76. Weigel A., Lemperle M., Lyhs W., Wilhelmi H. Experiments on the reduction of iron ores with an argon hydrogen plasma ISPC-7 Eindhoven, July 1985. - Paper number P-ll-4. - p.1214-1219

77. Плазменнодуговой переплав (под редакцией акад. Б.Е.Патона). Лакомский В.И. - «Техшка», 1974. - 336 с.

78. Иванов Н.И., Харченко O.A. Технология парокислородного и плазмопарового метода производства чугуна // Теория и технология металлургического производства: Межрегион, сб. науч. тр.: под ред. В.М.Колокольцева.- Магнитогорск : МГТУ. 2005г. - Вып. 5. - С. 227-231

79. Харченко O.A. Разработка процесса бескоксового получения чугуна с использованием парокислородного дутья: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Магнитогорск, 2006

80. Шаповалов В.А., Мельник Г.А., Жиров Д.М., Ждановский A.A., Цыкуленко К.А., Приходько М.С. Применение плазменных технологий в процессах получения железа из рудных материалов // Спецэлектрометаллургия. - 2005. - №2. - с.40-47

81. Шаповалов В.А., Мельник Г.А., Жиров Д.М., Ждановский A.A., Цыкуленко К.А. К вопросу о плазменном жидкофазном восстановлении железа из оксидного сырья // Спецэлектрометаллургия. - 2005. - №1. - с.30-32

82. Быховский JI.3., Пахомов Ф.П., Турлова М.А. Минерально-сырьевая база и перспективы комплексного использования титаномагнетито-вых и ильменитовых магматогенных месторождений России. «Неделя горняка - 2007» с. 209-215 http://www.giab-online.ru/files/Data/2008/1/16 Bihovskiy8.pdf (дата обращения: 04.02.2012)

83. Леонтьев Л.И. Пирометаллургическая переработка комплексных руд / Л.И.Леонтьев, Н.А.Ватолин, С.В.Шаврин [и др.]. - М.:Металлургия, 1997.-431 с.

84. Резниченко В.А. Электротермия титановых руд. - М.:Наука, 1969.-207 с.

85. Конке Г.Я., Панфилов С.А., Цветков Ю.В. Кинетика восстановления при плазменной плавке закиси-окиси кобальта. - В кн.: «Физика и химия плазменных металлургических процессов». М., Наука, 1985, с. 27-34

86. Bale С., Pelton W.: 2004 Factsage 5.01 : GTT

87. Howden D. Masstransfere of metal vapor and anod temperatures in arc melting. - Welding. J., 1969. - 48. - 3

88. Николаев A.A., Николаев A.B., Кирпичёв Д.Е., Цветков Ю.В. Формирование диффузного катодного пятна на графитовом электроде дуго-

вого разряда // Физика и химия обработки материалов. - 2008. - № 3. - с. 4248.

89. Смелянекий М.Я. и др. Исследование процесса перегрева металла при ЭЛП. - «Электротермия», 1964, № 39

90. Ерохин A.A. Закономерности плазменно-дугового легирования и рафинирования металлов. М.: Наука. - 1984. - 185 с.

91. Николаев A.B. Тепловые и силовые характеристики дуговой плазменной струи аргона: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 1961. - 136 с.

92. Uda M., Wada Т. Solubility of nitrogen in arc-melted and levitation-melted iron and iron alloys. - Trans.Nat.Res.Inst.Metals. - 1968. - 10.-2

93. Ерохин A.A. Плазменно-дуговая плавка металлов и сплавов. - М.: Наука, 1975.- 188 с.

94. Николаев A.B. Энергетическая структура плазменно-дуговых металлургических систем. // Сер. Низкотемпературная плазма, Новосибирск, Наука, 1992, вып. 8 (Плазменная металлургия), с. 51 - 85.

95. Нейман В. Приэлектродные процессы в газовом разряде высокого давления. // В кн. Экспериментальные исследования плазмотронов Ответственный редактор Жуков М.Ф. Сибирское отделение издательства «Наука», 1977. - с.253-292

96. Елютин В.П., Соседов В.П. Эффект интенсивного испарения углерода. - изд-во «Металлургия». - 1974. - №9. - с. 183

97. Елютин В.П., Костиков В.И., Маурах М.А. О механизме эффекта интенсивного испарения углерода. // В сб. «Конструкционные материалы на основе углерода». - Изд-во «Металлургия», 1974. - №9. - с. 190.

98. Фридлянд М.Г. Постоянно возобновляющийся катод и его применение при плазменной обработке. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - Ленинград, 1988.

99. Теплотехника: Учеб. Для вузов / А.П.Баскаков, Б.В.Берг, О.К.Витт и др.; под ред. А.П.Баскакова. - 2-е изд., перераб. - М: Энерго-атомиздат, 1991.

100. Ростовцев С.Т. Теория металлургических процессов. - М., Метал-лургиздат, 1956. - 516 с.

101. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. Государственное энергетическое издательство. 1946

102. Николаев A.B., Кулагин И.Д. Энергетические характеристики плазмотрона с магнитной стабилизацией дуги // Изв. СО АН СССР, сер.техн.наук. - 1966. - №10. - вып.З. - с.27-36

103. Николаев A.A., Николаев A.B. Получение плоских слитков в процессе плазменно-дуговой плавки в водоохлаждаемом тигле при атмосферном давлении // Электрометаллургия. - 2001. - №6. - с. 16-21.

104. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. Общая металлургия - М.: Металлургия, 1985. - 480 с.

105. Kirpichev D.E. Nikolaev A.A., Nikolaev A.V., Tsvetkov Yu.V. Soot Produce as a Second Desired Product of Direct Iron Reduction by EMC Technology. Nanotechnology International Forum "Rusnanotech 09", October 6-8, Moscow, p. 144

106. Казенас E.K., Астахова E.K. К вопросу о давлении паров металлов // Металлы. 1997. - №2. - с. 18-33

107. Николаев A.A., Кирпичёв Д.Е., Николаев A.B., Цветков Ю.В., Морозов A.A. Исследование плазменного жидкофазного углетермического восстановления железо-титанового концентрата // Физика и химия обработки материалов. - 2010. - № 2. - с.15-20

108. Симонян JIM., Микава Ж.М. Влияние кислорода на газовую де-фосфорацию металлов при плазменно-дуговом нагреве // Изв. вуз. Черная металлургия. - 1999. - №7. - с.27-29

109. Симонян JI.M. Газовая дефосфорация железа в условиях плаз-менно-дугового нагрева // Изв. вуз. Черная металлургия. - 1999. - №9. - с. 19-

110. Федорченко В.И., Аверин B.B. Влияние поверхностно-активных элементов на кинетику взаимодействия азота с расплавами на основе железа. - В кн. Кинетика и термодинамика взаимодействия газов с жидкими металлами. - М: Наука, 1974. - с. 37-42

111. Николаев A.B. Структурный энергетический анализ плазменно-дуговых технологических аппаратов. Физика и химия плазменных металлургических процессов. М.: Наука, 1985. - с. 168-179.

112. Николаев A.B. Структурные изменения топливно-энергетического комплекса и их влияние на производство стали // Сталь. 2008.-№ 10.-с. 116-123.

113. Рыкалин H.H., Николаев A.B., Ассонов А.Н. Электрические и энергетические характеристики плазменной дуги при модуляции тока // Автоматическая сварка. - 1975. - №11. - с. 1-5

114. Тиходеев Г.М. Энергетические свойства электрической сварочной дуги. М., АН СССР, 1961.-254 с.

115. Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги. - М.:Наука, 1968.-244 с.

116. Зимин A.M., Козлов Н.П., Хвесюк В.И. Теоретические исследования термоэмиссионных катодов. // В кн.: Приэлектродные процессы и эрозия катодов плазмотронов.- Новосибирск, 1977. - с.7-40.

117. Теория и расчет приэлектродных процессов./ Паневин И.Г., Хвесюк В.И., Назаренко И.П. и др.// Под ред. Паневина И.Г. и Хвесюка В.И. -Новосибирск: ВО Наука Сиб. изд. фирма, 1992. - 197 с. (Низкотемпературная плазма. Т. 10).

118. Кулагин И.Д., Николаев A.B. Определение размеров пятен сварочной дуги и распределения в них плотности тока методом измерения электрического поля в электродах // Известия АН СССР, отд.техн.наук. - 1957. -№9. - с. 108-110

119. Жуков М.Ф., Аныиаков А.С, Дандарон Г.Б. Тепловой режим работы термокатода. // В кн.: Приэлектродные процессы и эрозия электродов плазмотронов. - Ин-т теплофизики СО АН СССР, Новосибирск, 1977. -с. 61-84

120. Гордеев В.Ф., Пустогаров A.B. Термоэмиссионные дуговые катоды. - М.: Энергоиздат, 1988. - 192 с.

121. Паневин И.Г., Назаренко И.П., Бруевич Ю.В. Влияние условий охлаждения катода на характер прикатодных процессов. // В сб.: «Физика и техника плазменных устройств». М.: МАИ, 1985. - с.3-7

122. Кухлинг X. Справочник по физике. -М.: Мир, 1982. - 520 с.

123. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов. - М., Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. - 356 с.

124. Папалекси Н.Д. Курс физики. - М.Л.,1947- Т.2. - 109 с.

125. Райзер Ю.П. Физика газового разряда: Учеб. руководство. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 592 с.

126. Блинов В.А., Конке Г.Я., Косач Ю.Э. и др. Восстановление монооксида никеля природным газом при электродуговой плавке // Физика и химия обработки материалов. - 1988. - №6. - с.30-33.

127. Фисенков М.В., Николаев A.B. Энергетические характеристики полого графитового термокатода с джоулевым подогревом. // Тез. докл. X Всесоюзной конф. "Генераторы низкотемпературной плазмы, теоретические и экспериментальные исследования электрической дуги, приэлектродные явления". 16-18 сентября 1986, Каунас. Минск: ИТМО АН БССР 1986. - 4.1. -с.85-86.

128. Николаев A.A., Пушкарев C.B. Энергетические характеристики печи с полым плазменным анодом для плавки металла // Физика и химия обработки материалов. 1981. № 3. с. 36 - 42.

129. Николаев A.B., Николаев A.A. Энергетический баланс плазменных восстановительных печей // Физика и химия обработки материалов. 1995. №5. с. 139- 149.

130. Шалимов А.Г., Готин В.Н., Тулин Н.А. Интенсификация процессов специальной электрометаллургии. - М., Металлургия, 1988. - 334 с.

131. Резниченко В.А., Устинов B.C., Карязин И.А., Петрунько А.Н. Электрометаллургия и химия титана. М.: Наука, 1982.

132. Метрологическое обеспечение процессов черной металлургии (метрология и информатика). Серов Ю.В.: Справ, изд. В 2-х кн. - М.: Металлургия, 1993.

133. ПБ 03-581-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов

134. ПБ 11-401-01 Правила безопасности в газовом хозяйстве металлургических и коксохимических предприятий и производств

135. ПБ 11-493-02 Общие правила безопасности для металлургических и коксохимических предприятий и производств

136. ПБ 11-542-03 Правила безопасности в доменном производстве

137. ПБ 11-547-03 Правила безопасности в ферросплавном производстве

138. ПБ 11-551-03 Правила безопасности в литейном производстве

139. ГОСТ 12.0.003-74: Опасные и вредные производственные факторы. Классификация

140. 1111БО-136-86 Правила пожарной безопасности для предприятий черной металлургии