Публикации автора

Исследования проводились на фосфоросодержащем рудном сырье с целью определения его пригодности для производства желтого фосфора. Выполнены расчеты технологических показателей процесса электровозгонки желтого фосфора с использованием в качестве флюса гальки-гравия. Установлено, что галька-гравий в принципе может быть использована в качестве кварцсодержащего флюса в процессе электротермического получения желтого фосфора в рудотермических печах. Однако это приведет к снижению производительности фосфорных рудотермических печей на 10-15% по сравнению с кусковым кварцитом непосредственно с исследуемого месторождения. Научно обосновано, что кусковая руда не может быть использована в производстве желтого фосфора при следующих способах ее термической подготовки: обжиг куска, измельчение сырой руды - окомкование - обжиг. Рассчитана прочность обожженных окатышей в исследованном диапазоне по составу шихт, которая не превысила 120 кг/окатыш, хотя отдельные образцы обладали прочностью до 200 кг/окатыш. Это объясняется возможной сегрегацией, расслоением шихт на составляющие, при которых в потоке комкуемой смеси возникают зоны, обогащенные глиной и обедненные по содержанию кварцевого песка. Выявлено, что кусковой кварцит пригоден для использования в качестве флюса в процессе электровозгонки желтого фосфора и обеспечит получение энергоресурсоэффективных показателей. Анализ химического состава фосфоритовой руды до и после обработки проводили с помощью спектрального метода, а для определения температурных режимов использовали метод высокотемпературной дериватографии. На основе анализа экспериментальных данных были определены оптимальные физико-химические условия переработки желтого фосфора исследуемого месторождения с получением продукции, соответствующей требуемым показателям.

В данной статье представлена содержательная постановка задачи математического моделирования оптимального управления нагревом «термически тонких» и «термически массивных» тел в печи, обеспечивающего минимум по критерию расхода топлива. Рассматривается задача нагрева термически «тонкого тела», позволяющая при заданных условиях конвективного теплообмена в печи, времени нагрева и вида топлива выбирать такой температурный режим, при котором заданная конечная температура достигается при минимальном расходе топлива. Рассмотренные модели распространяются на камерные печи с учетом рассредоточенного подвода топлива и отвода дыма. Установлено, что при возрастании мощности печи оптимальное время нагрева уменьшается и скоростной нагрев «термически тонких» тел наиболее выгоден при большой удельной мощности холостого хода печей, например секционных. Обнаружено, что при отсутствии ограничений оптимальная температура газов достигается при постоянной тепловой мощности, а затем нагрев осуществляется при предельно допустимой температуре газов. Представлена вычислительная методика и процедура расчета нагрева «термически массивных» тел, состоящая из двух периодов: нагрева при оптимальной постоянной тепловой мощности до момента достижения заданной конечной среднеобъемной температуры с выдержкой при постоянном теплосодержании, с учетом удельного расхода топлива, что является современным инструментом для цифровизации расчета энергоемкого процесса нагрева рудного материала на предприятиях горнообогатительного комплекса промышленности. Представлены численные процедуры по определению оптимальной тепловой мощности в регенеративных и рекуперативных нагревательных колодцах с учетом веса исследуемых образцов, применяемого топлива и мощности холостого хода. Анализ представленных вычислительных процедур использования топлива позволяет выявить новые подходы к исследованию закономерностей между характеристиками нагрева рудного сырья, которые могут быть полезными при конструировании печей, нормировании расхода топлива и совершенствовании систем управления теплотехнологическим оборудованием. Они позволят оценить потенциальный резерв экономии топлива в направлении изменения режима работы печи в сторону оптимизации. Работа выполнена в рамках государственного задания, проект № FSWF-2023-0012.

В настоящем исследовании проводится анализ специфических свойств и технологических параметров газовых выбросов химико-энерготехнологического процесса, с учётом объёма и содержания токсичных компонентов, а также опыта эксплуатации систем очистки газовых выбросов на действующих фосфорных предприятиях. Для очистки газов исследуется трёхступенчатая система аппаратов: ансамбль одиночных циклонов, пенных агрегатов, орошаемых водным раствором едкого натра. Установлено, что циклоны наиболее подходят для сухой очистки газов, а для повышения эффективности очистки их диаметр должен быть не более одного метра. Научно обосновано, что при очистке газов спекания фосфоритового агломерата, объём которых превышает производительность одиночного циклона, следует использовать групповые циклоны – несколько циклонов скомпонованы в одну группу с общим бункером. Предложено, в полтора раза увеличить скорость в циклоне по сравнению с регламентной, что способствует повышению эффективности отделения примесей в очищаемом газе.

В представленном исследовании рассматриваются вопросы очистки газовых выбросов, образующихся в технологической зоне охлаждения агломерационной машины, в процессе спекания рудного фосфатного материала. Приводятся технические решения для очистки газов процесса охлаждения агломерата, с учётом процесса конденсации влаги из газов внутри эксгаустеров. Установлено, что орошение пенных аппаратов, должно осуществляться осуществляется 3% раствором едкого натра, который непрерывно поступает в циркуляционный бак. Выявлены технологические параметры функционирования пенных аппаратов, циклонов, брызгоуловителей.

Научно обоснована последовательность стадий сухой и влажной очистки, газов, формирующихся в технологической зоне охлаждения агломерационной машины, и состоящая из двух параллельно расположенных пенных аппарата. А уловленную пыль в циклонах, следует возвращать в процесс агломерации. Представлена содержательная постановка задачи анализа, технологических особенностей очистки аспирационного воздуха в фосфорном производстве, отличающаяся учётом входной запылённости отделений подготовки шихты и агломерации и среднемедианный диаметр взвешенных частиц, что позволяет использовать пылеосадочные камеры в первой ступени очистки. Научно обоснована мокрая одноступенчатая очистка газов производства фосфора в пенных аппаратах, с учётом опыта работы аналогичных установок и физико-технических свойств газа и пыли. Обнаружено, что пенный аппарат для очистки аспирационного воздуха, должен обладать высокоразвитой поверхностью контакта газовой и жидкой фаз, в отличие от аппарата, рекомендованного для очистки газов процессов спекания и охлаждения фосфоритового агломерата. Предлагается аппаратный инжиниринг для перераспределения газо-воздушных потоков сложной системы очистки аспирационного воздуха фосфорного производства.

Предложена содержательная постановка задачи анализа, сложной иерархической системы очистки сточных вод фосфорного производства, отличающаяся учётом осаждения шлама элементарного фосфора и механических примесей. Разработаны методы принятия решений по очистке загрязненных фосфором и другими токсичными примесями сточных вод до санитарных норм, учитывающие вводимые реагенты, а также повышенную минерализацию воды, которую без многократного разбавления невозможно сбросить в водоём, ни повторно использовать в производстве. Представлен аппаратный инжиниринг сложной системы очистки сточных вод фосфорного производства. Обнаружено, что для механической очистки стоков от элементарного фосфора и взвешенных веществ и для улучшения осаждения частиц применяются в качестве коагулянта железный купорос, действие которого по механизму, аналогично широко применяемому для очистки вод сернокислому алюминию.