1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теоретические основы химической технологии
  4. T. 57, № 4, 2023

Теоретические основы химической технологии, 2023, T. 57, № 4, стр. 379-388

Методика расчета предельных и оптимальных режимов химико-энерготехнологического процесса прокалки кускового и окомкованного рудного фосфатного сырья на колосниковой решетке обжиговой конвейерной машины

В. П. Мешалкин a, В. А. Орехов b, М. И. Дли b, В. И. Бобков b, *, Т. Б. Чистякова c

a Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Москва, Россия

b Национальный исследовательский университет “МЭИ”
г. Смоленск, Россия

c Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: vovabobkoff@mail.ru

Поступила в редакцию 22.02.2023
После доработки 26.03.2023
Принята к публикации 20.04.2023

Аннотация

В данной работе предложена методика и математическая модель для расчета химико-энерготехнологического процесса обжига рудного фосфатного сырья в движущемся плотном слое на колосниковой решетке обжиговой конвейерной машины. По результатам проведенных вычислительных экспериментов на разработанной компьютерной модели, представлен анализ предельных и оптимальных режимов процессов сушки и обжига кускового и окомкованного рудного фосфатного сырья на конвейере обжиговой машины. Определены предельные условия прокалки кускового и окомкованного рудного сырья при засыпке в виде монослоя кусков, совместном обжиге и в виде слоя фосфоритовых окатышей, с учетом технологических ограничений функционирующих обжиговых конвейерных машин. Для фосфатного рудного сырья установлено, что предельно достижимая степень декарбонизации при высокотемпературном обжиге в виде кусков в обжигово-конвейерной машине составляет 60%. Обжиг в виде окатышей, позволяет обеспечить степень декарбонизации в 80%. Предложенная в настоящей работе методика теплофизических и кинетических исследований может быть распространена на изучение закономерностей термически активируемых эндотермических химико-металлургических процессов прокалки в широком классе железорудных сырьевых материалов. Представленная компьютерная модель для расчета предельных и оптимальных условий функционирования обжиговых конвейерных машин используется для оперативной адаптации промышленных установок, к периодически изменяющимся свойствам рудных сырьевых материалов, поступающих на термическую обработку.

Ключевые слова: температура, рудное сырье, фосфорит, окатыши, прокалка, обжиг, сушка, химико-энерготехнологический процесс, обжиговая конвейерная машина

Список литературы

  1. Самарский А.П. Динамическое моделирование непрерывных технологических процессов в среде LABVIEW // Российский химический журн. (Журн. Рос. хим. об-ва). 2022. Т. 66. № 2. С. 8–15.

  2. Meshalkin V.P., Dovì V.G., Bobkov V.I., et al. State of the art and research development prospects of energy and resource-efficient environmentally safe chemical process systems engineering // Mendeleev Communications, 2021. 31(5). P. 593–604.

  3. Самотылова С.А., Торгашов А.Ю. Применение физически обоснованной математической модели массообменного технологического процесса для повышения точности оценивания качества конечного продукта // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 3. С. 379–396.

  4. Zhu X., Ji Y. A digital twin–driven method for online quality control in process industry // International J. Advanced Manufacturing Technology. 2022. 119(5–6). P. 3045–3064.

  5. Егоров А.Ф., Савицкая Т.В., Михайлова П.Г. Современное состояние в области анализа, синтеза и оптимального функционирования многоассортиментных цифровых химических производств: аналитический обзор // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 2. С. 154–187.

  6. Орехов В.А., Бобков В.И. Особенности исследования термической деструкции карбонатов в окомкованных фосфоритах при высокотемпературном обжиге // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. № 12. С. 555–562.

  7. Акулич П.В., Слижук Д.С. Тепломассоперенос в плотном слое при дегидратации коллоидных и сорбционных капиллярно-пористых материалов в условиях нестационарного радиационно-конвективного энергоподвода // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 2. С. 148–157.

  8. Zhu X., Ji Y. A digital twin–driven method for online quality control in process industry // International J. Advanced Manufacturing Technology. 2022. 119(5–6). P. 3045–3064.

  9. Борисов В.В., Курилин С.П., Луферов В.С. Нечеткие реляционные когнитивные темпоральные модели для анализа и прогнозирования состояния сложных технических систем // Прикладная информатика. 2022. Т. 17. № 1(97). С. 27–38.

  10. Трушин А.М., Носырев М.А., Равичев Л.В., Фролова С.И., Яшин В.Е., Ильина С.И. Сочетание вариационного и эмпирического методов определения порозности при осаждении сферических частиц // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 2. С. 205–208.

  11. Meshalkin V., Bobkov V., Dli M., Dovì V. Optimization of energy and resource efficiency in a multistage drying process of phosphate pellets // Energies. 2019. T. 12. № 17. C. 3376.

  12. Пучков А.Ю., Лобанева Е.И., Култыгин О.П. Алгоритм прогнозирования параметров системы переработки отходов апатит-нефелиновых руд // Прикладная информатика. 2022. Т. 17. № 1(97). С. 55–68.

  13. Буткарев А.А., Вербыло С.Н., Бессмертный Е.А., Буткарева Е.А. Совершенствование и практическое использование методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин с рабочими площадями 278, 306 и 552 м2 // Сталь. 2020. № 5. С. 7–13.

  14. Wang S., Guo Y., Zheng F., Chen F., Yang L. Improvement of roasting and metallurgical properties of fluorine-bearing iron concentrate pellets // Powder Technology. 2020. 376. P. 126–135.

  15. Цирлин А.М., Гагарина Л.Г., Балунов А.И. Синтез теплообменных систем, интегрированных с технологическим процессом // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 3. С. 347–358.

  16. Matyukhin V.I., Yaroshenko Y.G., Bragin V.V. Sintered iron-ore manufacturing capabilities when using combined fuel // Steel in Translation. 2019. T. 49. № 11. C. 771–777.

  17. Ming Yan, Xinnan Song, Jin Tian, Xuebin Lv, Ze Zhang, Xiaoyan Yu and Shuting Zhang. Construction of a new type of coal moisture control device based on the characteristic of indirect drying process of coking coal // Energies 2020. 13(16), 4162.

  18. Деревянко М.С., Кондратьев А.В. Исследование фазовых превращений и термодинамических свойств оксидных систем // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2022. Т. 65. № 3. С. 188–189.

  19. Nayak D., Ray N., Dash N., et al. Induration aspects of low-grade ilmenite pellets: Optimization of oxidation parameters and characterization for direct reduction application // Powder Technology. 2021. 380. P. 408–420.

  20. Савельев С.Г., Кондратенко М.Н. Системное исследование технологических параметров, определяющих интенсивность агломерационного процесса // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 3. С. 184–191

  21. Belyakov N.V., Nikolina N.V. Plant protection technologies: From advanced to innovative // J. Physics: Conference Series. 2021. 1942(1), 012072.

  22. Meshalkin V.P., Bobkov V.I., Dli M.I., Orekhov V.A., Garabadzhiu A.V. Heat Conductivity of a Composite Phosphate Ore Material with Reacting Carbonate Inclusions // Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 2022. V. 56. № 6. P. 971–977.

  23. Meshalkin V.P., Bobkov V.I., Dli M.I., Fedulov A.S., Shinkevich A.I. Computer-assisted decision-making system of optimal control over the energy and resource efficiency of a chemical energotechnological system for processing apatite-nepheline ore wastes // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2021. V. 55. № 1. P. 62–69.

  24. Пучков А.Ю., Дли М.И., Прокимнов Н.Н., Шутова Д.Ю. Многоуровневые алгоритмы оценки и принятия решений по оптимальному управлению комплексной системой переработки мелкодисперсного рудного сырья // Прикладная информатика. 2022. Т. 17. № 6. С. 102–121.

  25. Дмитриев А.Н., Смирнова В.Г., Вязникова Е.А., Долматов А.В., Витькина Г.Ю. Влияние структуры обожженных окатышей на прочность и разрушение при испытании на статическое сжатие // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 11. С. 785–792.

  26. Пучков А.Ю., Соколов А.М., Федотов В.В. Нейросетевой метод анализа процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья // Прикладная информатика. 2022. Т. 17. № 5. С. 62–76.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теоретические основы химической технологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал